漕湖水生態環境與望虞河引江濟太響應研究

陳 爍，李冰陽

(上?？睖y設計研究院有限公司，上海 200434)

0 引言

為改變太湖流域水質持續惡化現狀，2002年起實施從望虞河引長江水入太湖流域的引江濟太工程，工程實施后可縮短換水周期，增加太湖水環境承載能力，保障太湖流域供水安全[1]。漕湖位于蘇州市相城區，地處望虞河清水通道的關鍵節點，作為典型河網區過水型湖泊，與望虞河水量交換頻繁，漕湖的水生態水環境與望虞河引江濟太相互影響。本文在調查漕湖水生態環境基礎上，初步探究了漕湖與引江濟太的響應關系，揭示兩者作用規律，以期為典型過水型湖蕩的水環境質量改善以及水生態保護提供科學依據，為漕湖的生態修復提供有力支撐[2]。

1 漕湖概況及采樣

漕湖位于江蘇省蘇州市相城區，東西長5.5km，南北寬2.5km，水域面積約9km2，湖底高程自西向東不斷降低，西側湖區底高程在0.0～1.0m之間變化，東側湖區底高程基本在-3.0～-2.5m，平均湖底高程在-0.27m左右(鎮江吳淞高程)。漕湖是望虞河上過水型湖蕩，為望虞河引排的重要組成部分，也是江蘇省省保湖泊，基本以防洪排澇、生態、調蓄為主，兼具航運和良好的景觀等功能。參照《湖泊調查技術規程》[3]，綜合考慮到漕湖的湖盆形態、水動力條件、空間分異以及出入湖河道等情況，在漕湖及周邊區域共布設22個采樣點，如圖1所示，采樣時間為2019年10月和2020年6月(均為引江濟太期間)，調查內容涵蓋水體理化特征、水生植物、浮游植物及浮游動物等內容。

圖1 漕湖采樣點分布

2 調查結果及分析

2.1 水環境調查結果及討論

表1 2016—2019年漕湖水功能區逐月監測年平均水質情況表 單位：mg/L

圖2 漕湖水體理化相關指標

圖3 漕湖富營養化狀態指數時空分布

2.2 水生態調查結果及討論

2.2.1浮游植物

經鏡檢，浮游植物生物密度平均在320萬個細胞～885萬個細胞/L，主要集中在漕湖湖區西側，漕湖浮游植物物種豐富度空間上無太大差異，但漕湖湖區中部、漕湖東側的浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數較低，如圖4—7所示。這說明湖區中部、東側浮游植物優勢種群少，浮游植物生長環境較差；從群落結構上看(圖6)，湖區中部、東側浮游植物硅藻占據約50%，以硅藻為單一優勢，而湖區西側受望虞河來水影響，其群落結構從硅藻單一優勢轉向硅藻-綠藻-藍藻復合優勢，這有利于區域內水生態環境改善[4]。

圖4 浮游植物生物密度

圖5 浮游植物物種豐富度

圖6 浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數

圖7 浮游植物群落結構

2.2.2浮游動物

浮游動物不同湖區平均生物密度在258～387ind./L范圍內，主要集中于漕湖西側和漕湖中部，如圖8所示。由于大型浮游動物以攝食浮游植物為主[5]，因此漕湖浮游動物生物量分布與浮游植物有較高的相似性，同時望虞河來水有著較高的營養鹽，在流經水流較緩慢的漕湖西側時，也促進了漕湖西側浮游動物聚集，并形成以大型浮游動物如枝角類、橈足類為優勢種群的群落結構，如圖9所示。

圖8 浮游動物生物密度

圖9 浮游動物群落結構

2.2.3底棲動物

底棲動物不同湖區平均生物密度在207～394ind./m2，其中湖區西側平均生物密度約244ind./m2、湖區中部平均生物密度約207ind./m2、湖區東側平均生物密度約394ind./m2，漕湖東側區域密度較高的原因可能是湖區東側水深相對較深、水動力條件較弱，沉積物水界面容易形成缺氧環境且分布有較多礫石，有利于底棲動物的生長[6]。

2.2.4大型水生植物

調查結果表明，漕湖湖區幾乎無沉水、挺水植物分布，環湖湖濱帶分布有少量的穗狀狐尾藻單優群落，寬度為1～5m；在東部湖濱帶水陸交錯區分布有少量的蘆葦、香蒲、菰及蘆竹等挺水植物，寬度為0～3m。整體而言，漕湖水生植物分布面積極低，生物多樣性匱乏。

2.3 水環境關鍵因子響應關系

2.3.1模型簡介

為進一步了解望虞河引江濟太與漕湖兩者的相互作用關系，采用MIKE 21軟件，結合調查情況選取漕湖典型污染物TP，初步模擬分析望虞河引水與漕湖的響應關系。

(1)模型網格和相關參數。模型范圍包括漕湖以及周邊望虞河上、下游約2km，對研究區域采用三角形網格進行剖分，網格邊長10～50m，離散后的計算區域含17843個計算單元、9846個計算節點，如圖10所示。水動力模型模擬望虞河平水年引水條件，計算糙率參照《水力計算手冊(第二版)》[7]推薦取值和有關望虞河數值模擬成果，糙率系數取值0.0225[7]，擴散系數取1m2/s，TP衰減系數參照馮帥[8]等關于污染物綜合衰減系數測定相關研究成果，本次取用0.06/d-1。

圖10 網格剖分示意圖

(2)計算方案?？紤]到望虞河引江濟太水質存在波動，為盡可能分析引水對漕湖的不利影響，本次擬定3個不同水質邊界，分別為2020年望虞河調查TP濃度、調查TP濃度上浮10%、調查TP濃度上浮50%，見表2。

表2 計算方案

2.3.2響應分析

根據模型計算結果，望虞河引水水質與漕湖水生態環境質量息息相關，來水水質越差，對漕湖水生態環境的負面影響越大，但從望虞河引水TP濃度上浮10%和上浮50%兩個計算方案結果來看，其最大影響范圍未見明顯變化。望虞河引水對漕湖影響范圍基本控制在中、西部湖區，這可能也是東側湖區水質較好的一個重要原因，最大影響面積約4.95km2，約占漕湖總面積55%；漕湖作為過水型湖蕩，對望虞河引江濟太起著緩沖作用，望虞河來水經漕湖調蓄后，出湖TP濃度削減比例在1.80%～2.42%，見表3、如圖11所示。

表3 望虞河不同來水水質與漕湖的響應關系

圖11 望虞河引水TP濃度與漕湖響應關系

3 結語

從漕湖生態環境出發，研究得出望虞河引江濟太不可避免會對漕湖水環境產生不利影響，影響面基本控制在半個湖區范圍左右，漕湖則對望虞河引水水環境起到改善作用。當望虞河引水TP濃度在Ⅲ—Ⅳ類范圍內時，進出漕湖后濃度削減比例在2%左右；望虞河引江濟太對漕湖水生態環境不利影響較為明顯，但從浮游植物群落分布上看，也起到一定優化改善群落結構的作用。本文研究成果所基于的調查次數有限，漕湖生態環境以及與望虞河引水的一般性規律尚需進一步開展調查研究。