环太湖出入湖水量变化背景下东太湖水环境的水文影响要素_吴小靖.pdf

净水技术 2023,42(2):62-70Water Purification Technology吴小靖,柳子豪,金美华,等.环太湖出入湖水量变化背景下东太湖水环境的水文影响要素J.净水技术,2023,42(2):62-70.WU X J,LIU Z H,JIN M H,et al.Influencing hydrological factors of water environment of Lake East Taihu under the background of inflow and outflow variation of Lake TaihuJ.Water Purification Technology,2023,42(2):62-70.环太湖出入湖水量变化背景下东太湖水环境的水文影响要素吴小靖,柳子豪,金美华,张亚洲,秦 灏(江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司,江苏苏州 215006)摘 要 针对东太湖近年来出现的水环境质量下降、蓝藻水华事件频发的现象,根据 1986 年2020 年环太湖水文巡测资料与东太湖相关水文资料,从水文角度对影响东太湖水环境的潜在影响因素进行探究。研究表明,水质较差的湖西区入湖水量的增加,会向湖区输入更大的污染物负荷;而水质相对较好的浙西区在年内水资源调度期入湖水量的减少,也对湖区水环境的稳定造成了负面影响。在环太湖出、入湖水量整体增加背景下,太湖湖体交换周期明显缩短,这会限制水体循环过程中污染物的有效沉降,进而影响东太湖来水水质。此外,流域下游地区供水需求的增加,也会在一定程度上影响东太湖湖区的水动力条件,从而对湖泊底部沉积物造成更大的扰动,这还包括围网拆除之后湖面风浪扰动加强等因素的潜在影响。在后续东太湖水环境治理过程中,应对水文条件的变化予以重视,从合理规划太浦河取水量等方面入手,结合流域上游区控源截污等工作,帮助实现东太湖水环境的稳定提升,保障太湖下游地区供水安全。关键词 出入湖水量 水环境 东太湖 水文要素 水源地中图分类号:TV121文献标识码:A文章编号:1009-0177(2023)02-0062-09DOI:10.15890/ki.jsjs.2023.02.008收稿日期 2022-08-18基金项目 江苏省水利科技项目(2019007,2020009)作者简介 吴小靖(1978),女,研究方向为湖泊水环境治理,E-mail:40837672 。通信作者 柳子豪(1994),男,研究方向为环境同位素水文学,E-mail:zihaol2018 。Influencing Hydrological Factors of Water Environment of Lake East Taihu under the Back-ground of Inflow and Outflow Variation of Lake TaihuWU Xiaojing,LIU Zihao,JIN Meihua,ZHANG Yazhou,QIN Hao(Jiangsu Taihu Water Conservancy Planning and Design Institute Co.,Ltd.,Suzhou 215006,China)Abstract In view of the deterioration of water environment quality and frequent occurrence of cyanobacterial blooms in Lake East Taihu in recent years,based on hydrological data of Lake Taihu from 1986 to 2020 and the hydrological data of Lake East Taihu,the potential factors affecting the stability of water environment in Lake East Taihu were studied from the hydrological perspective.The results showed that the increase in the volume of water inflow of the Huxi sub-basin with poor water quality brought greater pollutant load to the Lake Taihu;while the Zhexi sub-basin with relatively good water quality showed a decrease in the volume of water inflow during the water resources scheduling period,which also put a negative impact on the stability of water environment.With the increase of inflow and outflow of Lake Taihu,the water exchange cycle had dropped significantly,which limited the sedimentation of pollutants in the process of water circulation and then further deteriorated the water quality of incoming water to the East Taihu Lake.In addition,the increase in water supply from the downstream areas also affected the hydrodynamic conditions of the Lake East Taihu,thereby causing greater disturbance to the bottom sediments,which also included the strengthening of wind and waves disturbance on the lake surface after removal of pen aquaculture.Therefore,more measures should be applied to realize the long-term stability of the water environment of Lake East Taihu such as the reasonable planning of water intake volume from the Taipu River,which is of great significance for ensuring the safety of water supply in Lake East Taihu and surrounding areas.Keywords inflow and outflow water environment Lake East Taihu hydrological factors water source东太湖历史上水生植被发育良好,水质优良,是太湖向苏州市,乃至上海市、嘉兴市供水的重要饮用26水源地。位于苏州市的庙港水源地、北亭子港水源地,以及上海市青浦金泽水源地、浙江省嘉善平湖水源地,都与东太湖密切相关。近些年来,东太湖出现水质下降、水体富营养化状况恶化的现象,特别是在2017 年太湖大面积水华事件发生期间,东太湖也出现了一定规模的蓝藻水华1。据 2021 年苏州市水务局发布的水质监测报告,目前与东太湖相关的吴江区太湖庙港水源地、吴江区太湖北亭子港水源地,虽然水质都是饮用水达标状态,但相比全年保持类水范畴的环太湖其他水源地(如太湖镇湖水源地、太湖渔洋山水源地),东太湖周边水源地水质则相对偏差,属于类水范畴2。相关研究3-6表明,湖泊水环境会受到多种因素影响,包括外源污染物输入、湖泊水环境容量、水生植物群落、内源营养盐释放等。这些影响因素都与湖泊的水文要素密切相关,如外源污染物的输入就与入湖水量直接相关。作为湖泊水体水质恶化及生态系统受损的最重要原因,在入湖水量增加时,外源输入的污染物通量,特别是面源污染物通量也会随之增加,给湖泊带来更大的污染负荷7。此外,湖泊的水环境容量、水生植物的生长与湖泊水位之间也有着密切关系,适宜的湖泊水位可以促进水生植物的良好生长,进而改善湖泊水环境5。不同类型水文要素之间存在着紧密联系,其中入湖水量的增加,会在一定程度上抬高湖泊水位,进而造成出湖水量也随之增加;对于湖泊水面面积来说,当湖泊水位抬升时,水面面积也会进一步扩张。但这种扩张的幅度有限,湖泊水面面积更多的是受到人类活动的影响,包括围网养殖、景观娱乐等。人类活动也同样影响着出、入湖水量的变化,包括通过水利工程调度、水源地取水等直接影响,以及下垫面条件变化造成降水产流增加背景下的入湖水量增加等间接影响。这要求在探究湖泊水环境的水文影响因素时,需要对不同类型水文要素进行统筹考虑。东太湖水环境的良好稳定,关系着流域下游地区的供水安全。本次研究在环太湖出、入湖水量变化背景下,结合东太湖近年来供水量增加、围网养殖清除等活动,从水文角度出发,通过分析讨论东太湖水环境的潜在影响因素,提出针对性的建议。论文成果可以为后续开展东太湖水环境治理相关工作提供水文背景支持,对于保障东太湖水环境的稳定提升与区域供水安全具有重要意义。1 研究区概况及研究方法1.1 研究区概况东太湖位于太湖湖区东南部图 1(a),是一个狭长型的湖湾。全长约为 27.5 km,宽约为 9 km,水域面积约为 131 km2,平均水深约为 1.2 m,具有防洪、供水、水生态环境保护等综合功能。东太湖南起东茭嘴,北端一直延伸至瓜泾口。湖泊水流主要来自东茭嘴以上太湖水域,而在东太湖西北侧的东山半岛上,有入湖河流 27 条图 1(b)。20 世纪 90 年代以前,东太湖以瓜泾口为主要出水通道,而在 1991 年太浦河开通之后,东太湖来水则主要通过太浦河下泄。目前沿东太湖东南湖岸有出湖河流 21 条,洪水主要经东南沿湖溇港及下游河网东排黄浦江、北排长江图 1(b)。东太湖是太湖流域下游地区的原水源头,承担着向江苏苏州、上海西南部、浙江嘉兴等地区供水的职责,这主要是通过直接取水,或经太浦河,向流域下游和黄浦江上游地区供给优质水资源。作为东太湖主要的出水通道,在太浦河沿岸建有太浦河青浦金泽水源地和太浦河嘉善平湖水源地,规划取水量分别为 500 万 m3/d 和 95 万 m3/d。东太湖位于长三角生态绿色一体化示范区的核心位置,湖区水环境的稳定提升对于保障示范区的供水安全与高质量发展意义重大。1.2 研究材料与方法在本次工作中,搜集整理了 1986 年2020 年环太湖及各水资源分区出、入湖水量以及东太湖水位(洞庭西山站)等实测水文资料,数据来源于江苏省水文水资源勘测局。其中,作为太湖水环境治理的重要节点,自 2007 年无锡蓝藻事件暴发以来,武澄锡虞区入太湖口门严格控制,限制区域产水进入太湖;同时“引江济太”工程也进一步地完善科学部署,环太湖出、入湖水量发生明显改变。因此,本次研究选择“太湖水环境综合治理”工程启动的 2007年为关键时间节点,对环太湖出、入湖水量的时空变化规律开展分析研究。在本次工作中,同样搜集了 2005 年2020 年东太湖水体总磷浓度资料,数据来源于江苏太湖湖泊生态系统国家野外科学观测研究站。本次研究使用 Office 中 Excel 表格软件进行数据的处理和统计分析,使用 ArcMap 10.7 软件进行36净 水 技 术WA