三峽水庫支流回水段藻類暴發治理思路

(1.無錫水利局，江蘇 無錫 214031；2.中國水利學會，北京 100053)

三峽水庫175m高程蓄水393億m3，經多年運行，庫區干流無藻類暴發，但有些支流回水區段發生了藻類暴發[1]。

1 三峽水庫支流回水區藻類暴發情況

庫區支流回水區存在一定密度的藍藻和其他藻類(以下簡稱藻類)種源，在合適的生境和缺乏強有力的種間競爭的情況下快速生長繁殖，藻類增殖聚集至一定密度而暴發。

1.1 支流回水區藻類暴發總體情況

庫區多條支流曾發生多次藻類暴發。如2003—2009年，有香溪河、神農溪、大寧河、梅溪河、湯溪河、小江、長灘河、磨刀溪8條河流發生多起藻類暴發[1-3]。

1.2 支流回水區藻類暴發的條件

1.2.1 有基礎條件藻類種源存在

a.金沙江等支流及相關的次級支流、水庫的藻類種源流入干流庫區，經生長繁殖、增殖后匯聚至支流回水區。

b.支流回水區及其上游的藻類種源，增殖后增加回水區藻類密度。

1.2.2 合適的生長環境

a.水體營養程度。三峽庫區發生藻類暴發的支流回水區段水質一般為Ⅳ～Ⅴ類，個別劣于Ⅴ類，其中TP超標較多[3-4]，基本呈輕—中度富營養，是適宜藻類生長繁殖和暴發的生長環境。支流回水區藻類暴發后死亡又加重營養程度。

b.水溫。庫區支流位于高山峽谷，阻擋了冬季寒冷的北風，故支流冬季的水溫高于同緯度的平原湖庫，每年2月的水溫就可能達到藻類復蘇萌發的水溫9～12℃[5]；直至8月、9月的水溫均適合于藻類生長繁殖。

c.水體流速和換水頻率。支流回水區段的流速、換水頻率相對于干流庫區均較低，比較適合藻類生長繁殖。而干流庫區因為流速、換水頻率較高而不易發生藻類暴發。

d.透明度。由于回水區段流速緩慢，泥沙和其他懸浮物沉降，透明度提高，水體中藻類能得到更多光照，光合作用增強，加快生長繁殖。

e.其他生境。包括干流庫區及支流的蓄水量、蓄水高程、流量、風浪、來水和泄水時間早晚等水文水動力條件及相適應的風力、氣壓等對支流的藻類暴發均有影響。如干流庫區蓄水高程越大，則支流的回水量越大，進入回水區的藻類數量越多。

1.2.3 缺乏種間競爭

支流回水河段因為水流相對一般河湖的流速較快、水較深，所以缺乏相當密度的對藻類有高強度競爭能力、抑制藻類生長繁殖的生物種群、群落等。

1.3 支流回水區藻類暴發特點

a.庫區支流回水區段的藻類暴發程度總體上不是十分嚴重，暴發程度差異較大。三峽庫區從大壩至重慶的24條支流中，有8條發生藻類暴發；支流藻類暴發程度不等,暴發支流葉綠素年均值均大于10μg/L[2]，而神農溪葉綠素a曾達到2700μg/L[3]，香溪河、神農溪在藻類暴發時的藻密度曾達到1.5億～16.8億個細胞/L[2-3]；支流一般不會每年都發生藻類暴發，2003—2009年支流暴發次數在1～5次不等，每次暴發的時間長短也不等。

b.靠近三峽大壩處支流易暴發且暴發程度較重。如香溪河、神農溪、大寧河等，其原因是水深、回水量大，隨回水進入的藻類多。而庫尾支流一般不發生藻類暴發。

c.主要發生在三峽庫區北部支流，自東向西有香溪河、神農溪、大寧河、梅溪河、湯溪河、小江6條河流，庫區南部僅有長灘河、磨刀溪2條河流[1-3]。原因是春夏季主吹東風、東南風，北部支流的回水水流和同方向風生流重疊，加大藻類的聚集密度。

d.藻類暴發支流長度，一般為支流與庫區干流相交斷面上溯數公里至數十公里。如香溪河藻類暴發河段曾達20～25km[2]。

e.藻類暴發時間主要在3—7月[3]。與支流回水區的水溫相關，其他月份如2月、8月、9月也可能有小規模暴發。即大部分暴發時間在春天，少部分在夏天，藻類暴發時間段要較太湖、巢湖等近似緯度的平原湖泊早1～2個月。

f.支流藻類暴發的種類不盡相同[1-3]。藻類包括甲藻、藍藻、硅藻、綠藻、小環藻、衣藻等。其中香溪河、神農溪、大寧河等支流主要為藍藻暴發或個別時段為藍藻暴發。

2 對解決支流藻類暴發的認識

2.1 控P是消除藍藻暴發的關鍵因子[6]

國內外專家一般認為已發生以藍藻為主的藻類暴發的湖庫，當營養程度只有改善至TN 0.1mg/L、TP 0.01mg/L時才能消除藍藻暴發[7]。但中國大部分大中型湖庫包括三峽水庫及其支流均不可能達到此標準，而且藻類暴發的湖庫大部分為非固N的藍藻和其他藻類，所以也不可能在發生藍藻暴發后僅通過控P消除藍藻暴發。應同時削減N、P才可能消除藍藻暴發。

2.2 建立治理消除藍藻藻類暴發信心和決心

有相當一部分人認為藍藻藻類暴發無法或難以消除，認為是世界性難題。所以目前治理“三湖”(太湖、巢湖、滇池)僅滿足于改善水質，在治理“三湖”方案中均沒有消除藍藻暴發的目標，致使十余年治理改善富營養化的效果非常明顯，如：太湖、巢湖均已經從劣Ⅴ類改善為Ⅳ～Ⅴ類，但減輕藍藻暴發效果不明顯，如：太湖2017年的藍藻最大暴發面積達到1403km2[8],大于2007年供水危機時的藍藻暴發面積。消除大中型湖庫藍藻藻類暴發的任務是艱巨的、長期的，但是是有可能實現的。應認真總結國內外消除藍藻暴發正反兩面的經驗教訓，如：富營養化的杭州西湖、武漢東湖、玄武湖、太湖五里湖(蠡湖)等中小型湖泊以前發生過多次藍藻藻類暴發，現已基本消除或完全消除[7]。全國的大中型湖泊大部分已富營養化，但除了“三湖”年年發生藍藻暴發外，其他湖泊則不然。如：洞庭湖水質達到劣Ⅴ類而未發生藻類暴發；鄱陽湖曾發生幾次藻類暴發，但不嚴重；洪澤湖曾發生幾次藻類暴發，但在治理后基本無藍藻暴發；三峽干流庫區及相當一部分支流未發生藻類暴發，即使是發生過藻類暴發的支流大部分也不是年年暴發。所以應在認真總結經驗教訓的基礎上建立治理消除藍藻藻類暴發的信心和決心，共同努力完成這艱巨而長期的任務。

2.3 降低富營養和削減藻類數量相結合

“湖泊水庫水污染，根子在岸上，治湖庫先治岸?！贝嗽拰ΡＷo湖庫水資源，治理水污染、富營養化而言，完全正確；但對于已發生較嚴重的和規模較大的藍藻藻類暴發的“三湖”、三峽水庫支流而言，則是不全面或是片面的。因為“三湖”、三峽水庫支流藍藻藻類暴發后，已延伸到湖庫，不僅要治理富營養化，還需大量削減藍藻藻類種源數量。

同理“治理藍藻藻類暴發即是防治水污染、治理富營養化”這一傳統觀點不妥，因其未考慮到必須同時削減藍藻數量的必要性。如“三湖”流域入湖N、P多，難以達到消除藍藻暴發的TN、TP 營養程度。同樣，三峽水庫水質也難以達到TN 0.1mg/L、TP 0.01mg/L。

具有良好水質Ⅱ類水的富春江在2016年杭州G20峰會(9月3—5日)期間也發生過規模藍藻暴發，說明僅依靠治理富營養化必須達到Ⅰ類水才能消除藍藻暴發[9]。

許多經驗證明，N、P不一定要達到Ⅰ類水，而達到Ⅲ～Ⅴ類水就有可能消除藍藻藻類暴發。上述提及的中小湖或大型湖庫，雖發生過數次或多次藍藻藻類暴發，但在水質達到Ⅲ～Ⅴ類時就基本消除藍藻暴發或不再發生暴發[7]，應認真總結此類經驗教訓。

中國絕大多數大中型湖庫僅依靠治理富營養化不能消除藍藻藻類暴發，但治理富營養化可在一定程度范圍內減輕暴發程度。所以對已發生藍藻藻類暴發的湖庫，須將治理富營養化與削減藍藻藻類數量密切結合，并創造不適合藍藻藻類生長繁殖的生境和增加生物種間抑藻除藻，使藻密度持續降低至其不暴發水平，才能最終消除其暴發。

3 治理消除藻類暴發思路

藻類暴發原因包括自然地理不可控因素和可控的人為因素兩類。其中前者一般不能人為控制，如溫度、壓力等僅可能小范圍內控制；后者如N、P營養物質等生境及生物種間競爭等一般可通過人為控制在相當大范圍內治理藻類暴發。須采用包括物理、理化、生物、生化等技術集成的綜合措施才能消除藻類暴發。應根據實際情況，試驗、確定治理、消除藻類暴發的技術集成。

3.1 制定消除藻類暴發目標及實行河(湖)長制

三峽水庫支流出現藻類暴發已有10年,現在應該乘2018年掀起的長江大保護的東風，進一步保護長江，改善水環境。建立、推進河(湖)長制，制定支流消除藻類暴發和水質達到Ⅲ類(湖庫標準)的目標。消除藻類暴發和全面改善水質應是河(湖)長制的主要內容，同時只有制定了此目標才能提高河(湖庫)長消除藻類暴發的積極性和責任心，才能提高科研人員和管理人員研究治理藻類暴發技術及其集成的積極性，才能加強百姓監督。流域統一制定治理水環境、消除藻類暴發的“一河(湖庫)一策”實施方案，確保各支流盡快消除藻類暴發。

3.2 大量減少外來種源輸入

3.2.1 大量減少上游輸入種源

減少金沙江等支流及其上游水庫和次級支流向三峽庫區輸入種源，首先應禁止滇池向下游金沙江輸入藍藻藻類種源。以往滇池每年打撈數十萬方的藻水，有相當部分未經無害化處置而直接輸往下游[7]，雖在輸送過程中，絕大部分藍藻藻類會死亡或不能增殖，但仍會給三峽水庫增加一些種源。今后，滇池打撈的藻水應自行處置，不輸往下游。同時三峽庫區的其他上游支流湖庫也須削減藻類，盡可能減少輸入三峽庫區的藻類種源[10]。

3.2.2 減慢干流庫區藻類生長繁殖速度

采用控源截污等綜合措施減少干流庫區污染負荷輸入量，降低N、P等營養程度，減慢藻類生長繁殖速度。

3.2.3 阻擋藻類種源進入支流回水區

在長江干流庫區與支流交匯處的一定位置設置一定形狀的不透水的圍隔(通航河道需留適當的航行口子)，圍隔深度根據實際情況確定，一般可為水深的1/2～2/3左右。這樣可大幅度減少水面和上層水體漂入或流入支流回水段的藻類[10]。

3.3 采用技術集成綜合措施分片深度徹底打撈消除藻類

3.3.1 常規打撈藻類方法

目前全國主要采用“德林?！笔匠Ｒ幋驌圃孱惙椒?，打撈清除水面上積聚的藻類，是目前有效降低水面藻密度和減輕藻類暴發程度的一個有效辦法[7]。即在藻類暴發水域配置數套“德林?！笔皆逅驌坪头蛛x系統，設備規模大小根據實際要求確定。如在恩施的大清江水庫和“三湖”等處配置了20套“德林?！痹逅驌坪头蛛x系統。

3.3.2 深度徹底打撈消除藻類技術

根據三峽水庫的具體情況，不僅要打撈水面藍藻，而且需要深度徹底打撈消除水面和水體的藍藻。主要技術如下：

a.氣浮法打撈消除藻類。氣浮法使藻類浮于水面。采用微氣泡發生器，使水體中藻類通過氣浮技術而浮于水面。氣浮過程中若加入適量添加劑如PAC(聚合氯化鋁)、PAM(聚丙烯酰銨)等，則成為混凝氣浮法，可提高氣浮效率。

打撈方法。即把浮于水面的藻類基本打撈干凈并運走。打撈藻類主要有機械打撈、泵吸法等方法。打撈后的藻水送至藻水分離站脫水、無害化處置或資源化利用。

氣浮技術的研究?，F“三湖”廣泛使用“德林?！惫潭ㄊ綒飧≡O備進行藻水分離，可對其進行改造，減小體積、提高效率，并移至船上，成為移動式氣浮設備。也可研究其他設備。

b.改性黏土除藻[5]。在藻類暴發的水面使用機械噴灑改性黏土水溶液，使藻類沉入水溫較低的水底，可有效抑制藻類增殖或致其死亡。

c.高壓除藻。使藍藻短暫處于高壓設備之中，有效抑制其生長繁殖或致其死亡，也可降低水溫減慢其生長繁殖速度。高壓除藻設備有固定式和移動式兩類。其中移動式，可采用無人或少人駕駛高壓除藻船群運作。

d.曝氣推流抑制藻類生長繁殖。采用曝氣推流設備促使水體上下流動，把水溫相對較高的含藻密度較高的水面及上層水體推入水溫較低的下層深水處，達到降低水溫有效抑制藻類生長繁殖的效果?？刹捎脽o人駕駛曝氣推流船群運作，特別是在藻類將要暴發前或暴發前期進行曝氣推流，抑制藻類生長繁殖的效果最佳。

e.其他物理或理化除藻技術。包括超聲波和電催化除藻等。

f.采用種間競爭技術除藻。網箱養魚除藻，在藍藻藻類暴發的支流回水區采用有底網箱放養高密度鰱、鳙魚[11]或其他能夠濾食藻類的魚類、動物。通過這些生物對藻類的有力種間競爭抑制藻類生長繁殖甚至消除藻類暴發。養魚網箱大小和網格的大小則根據實際需要和養殖的魚類或動物的大小確定。

放養紫根水葫蘆除藻。在藍藻藻類暴發河段放養紫根水葫蘆[7]，利用其發達的根系及其所特有的化感作用和附著的微生物，大量削減藍藻藻類數量，則可消除其暴發，同時其具有凈化水體、降低富營養化作用。但若冬季水溫較低則需要適時打撈收獲其植枝、殘體，并進行無害化處置和資源化利用。

植物化感物質制劑除藻。噴灑化感物質制劑除藻，化感物質制劑在部分植物、草藥中提取。

微生物除藻。微生物及其制劑抑藻除藻、治理藍藻藻類暴發很有潛力。根據藍藻藻類種屬不同，要采用不同的微生物治理。但應進行微生物安全性監測、監定。

g.采用綜合技術集成模式治理直至消除藻類暴發。根據支流的水功能區性質、目標及其重要程度、藻類暴發程度及頻率等情況，采用上述若干類技術的綜合集成模式打撈消除藻類，逐步減輕藻類暴發程度，直至消除藻類暴發。上述技術集成措施中的相當部分技術可一年四季實施，有效拓寬除藻時間，利于加快消除藻類暴發速度。

3.3.3 分片(水域)打撈消除藻類

把大水域分隔成若干片小水域實施打撈清除藻類，每片面積根據水面大小和采用設備的功能等具體情況確定，分片所用的隔斷可用軟圍隔、硬圍隔、伸縮圍隔、移動圍隔等。把大水域分成小片水域后，原來不適宜在大水域打撈消除藻類的技術就有了用武之地，比較容易消除小片水域的藻類暴發。最后把消除了藻類暴發的各片小水域連接成為一大片無藻類暴發水域，直至消除整個支流回水區段的藻類暴發。

3.4 減輕營養程度，減慢藻類生長繁殖速度

3.4.1 控源截污減少污染負荷入水

控源截污是消除富營養化和治理藻類的基本措施[7]，在長江大保護的行動中，切實減少陸域的生活、工業、規模集中養殖和污水廠的點源，以及種植業、分散畜禽養殖、水產養殖、航行和地面徑流等面源的污染負荷進入水體。

其中密集的人口區和生產區的生活、工業污水應全部進入污水處理廠(設施)處理；三峽水庫管理機構應會同有關部門制定提高污水處理排放標準的規定，使排放標準大幅度高于一級A，如TN達到2～3mg/L、TP達到地表水Ⅲ類；調整產業結構、關停并轉重污染企業、嚴格執法，發展無污染或少污染產業；治理P礦企業的污染及其相關地面徑流污染；減少農藥化肥用量；控制減少城鎮和山嶺的地面徑流污染。使滿足干流庫區和支流Ⅲ類(湖庫標準)水時的水環境容量要求，以降低干流水庫和支流的營養程度，有效降低藻類增殖速度。

3.4.2 采用鎖磷劑降低磷濃度

在支流適宜藻類暴發的重要水域，采用機械噴灑鎖磷劑水溶液，降低磷濃度至Ⅰ、Ⅱ類水，大幅度減慢藻類生長繁殖速度。

3.4.3 采用其他方法降低支流富營養程度

采用碳素纖維生態草、生態浮床及水葫蘆等水面植物[7]降低富營養程度，其中生態浮床及水葫蘆等植物要加強管理。

3.5 科學調度蓄水泄水

支流回水段有無藻類暴發及暴發的程度、時間與回水的時間、強度有關。三峽水庫管理機構應加強水庫蓄水和泄水的科學調度，降低藻密度，進一步改善河道和水庫生境，使其不利于藻類生長繁殖，同時配合其他措施，治理藻類暴發。

3.6 加強科研

投入資金，建立課題，有關科研機構、大專院校應加強三峽水庫蓄水泄水的科學調度，以及支流回水區段消除藻類暴發的集成技術的研究，逐漸減輕直至消除藻類暴發。

4 結 語

三峽水庫是我國最大水庫，是長江大保護中極重要的一部分。只要政府有關各部門、機構同心協力，制定最終消除藻類暴發的目標和建立治理消除藍藻藻類暴發信心，實行河(湖)長制，制定一個科學合理的控源截污、除藻和蓄泄水調度的方案，認真實施，降低富營養和削減藻類數量相結合，分片深度徹底打撈消除藻類，必然能達到最佳效果、盡快消除水庫支流回水段的藻類暴發，保護好水庫的生態環境,為我國大中型水庫消除藻類暴發樹立典型。