第七节“三湖”的共同特征或特点
“三湖”是目前我国蓝藻暴发程度最严重的3个湖泊。虽然在地理位置、高程、温度等气候因素方面有一定差异,但有其共同特点:水文水动力条件较差,由闸坝控制,换水周期较长;生态系统退化;湖周围社会经济发达或较发达,入湖污染负荷多;富营养化和蓝藻暴发程度严重。
一、有系统的水控制工程
水控制工程主要是湖泊下游建设闸坝控制和湖周围建设环湖大堤。湖泊周围的城市或城市群的社会经济不断发展达到一定程度时,由于防洪蓄水、防旱排涝、用水灌溉、航行和景观的需要,需在湖泊下游建闸坝控制,即一般在湖泊下游建设水闸与坝的联合控制枢纽工程。
由于有了系统的水控制工程,天然湖泊就演变为可由人工控制出(入)湖水量的湖泊,所以天然湖泊的自然属性就减少,人工湖泊(水库)的人工属性就增加。“三湖”由于下游均建设了闸坝控制工程,也已由天然湖泊演变为可由人工控制湖泊。所以“三湖”大幅度改变了原来湖泊的水动力条件,包括湖泊的流速减慢、上下游的水位差变小,湖泊内年水位变幅小,出湖河道水流的流速、方向、水量和出流时间均有改变。水控制工程还包括为了取得土地而在湖周围建环湖大堤减少湖滨湿地。下游建设水控制工程有广泛而重要的持续有益作用,也存在一定的负面作用。
(一)有益作用
如“三湖”,由于下游有控制工程其水位特别是枯水期水位一般均抬高了1~1.5m或更多;使水面积较稳定,如太湖、巢湖、滇池的水面积基本稳定在2340km2、750~800km2、300~310km2;增加蓄水量特别是增加旱季的蓄水量,提高防洪蓄水、防旱排涝能力,增加了灌溉和工业、生活用水的保证率,保证了湖泊周围防洪安全、生命财产安全、供水安全和改善了航行条件;一定程度上改善了景观,有利于风景旅游;总体上非常有利于社会经济持续发展。
(二)负面作用
(1)减少了湖滩地。①抬高湖泊水位直接使湖滩地减少;②由于围垦筑坝等工程建设使湖滩地减少;③抬高湖泊水位使湖滩地上芦苇等水生植物在春天不容易萌发、成活、生长,致使湖泊以芦苇为主的湖滩地大量减少,减少了消除蓝藻和净化水体能力。据初步统计,如太湖,筑环湖大堤湖滩地减少150km2,主要在太湖西部、东部和贡湖北部;滇池和巢湖由于先后在湖泊下游建闸和筑坝,使湖滩湿地面积减少相当多,逐步减弱了消除蓝藻的能力。
(2)水位变幅小和流速变小。湖泊上下游水位差变小,下游出水处的水位变幅减小,湖泊年水位升降幅度变小,大部分时间出湖水流速度变缓,有利于蓝藻生长和带走蓝藻数量减少。
(3)年换水次数减少。大量减少了水流直接带走蓝藻数量及减少湿地面积和减弱消除蓝藻的能力。如太湖,在下游建闸和环湖筑坝控制,四周共筑环湖大堤290km,占全部环湖岸线436km的66.5%。使太湖的水位升降幅度变小,如历史最低水位为1.78m(吴淞高程),建闸筑坝控制后进入21世纪的最低水位为2.74m,升高了近1m,上述2年由于最低水位升高,最小容积分别由12亿m3升至39亿m3,增加27亿m3,2个最低水位年份的换水次数减少了2~3倍(见表3-1和表3-2)。
由于上述原因,应根据目前实际和可能的情况,加强水资源调度,适当降低春季水位,并尽量增加调水量,改善水动力条件,增加换水次数,配合其他治理措施,逐步营造不利于蓝藻的生境。逐步减小水控制工程的负面作用。
二、自然条件大部分相仿
(一)换水周期较长
湖泊水量交换是一般湖泊维系其自身生态健康状态的根本,进出湖水量的多少表明湖泊交换程度,其计量单位:①换水次数,单位为“次/a”;②换水天数,单位为d/次或a/次。湖泊水量交换程度一般也表明其水动力状况和活力。
湖泊水量交换程度的计算方法一般有二:①多年湖泊水量交换程度,即多年平均入湖水量与湖泊多年平均最小蓄水量之比;②当年湖泊水量交换程度,即当年入湖水量与当年湖泊最小蓄水量之比。也有其他计算方法,如多年平均入湖水量与湖泊多年平均蓄水量之比或当年入湖水量与当年湖泊平均蓄水量之比等。
“三湖”换水周期均较长,如目前太湖0.4年、巢湖为0.5年、滇池2.5~3年。
表3-1“三湖”建闸前后的水动力条件变化
注 1.太湖太浦闸在1959年10月初步建成,后经多次维修加固。
2.滇池实施牛栏江调水6亿m3后,年平均换水次数可增加至0.8次/a。
表3-2“三湖”蓝藻暴发和营养状态比较
(二)水深较浅
“三湖”均为浅水型湖泊。其中太湖、巢湖为平原湖泊,平均水深2~2.5m;滇池为高原湖泊,水深较深一点。
(三)入湖河道多和河道入湖负荷相对较多
“三湖”的入湖河道均比较多,河道的入湖负荷一般均比环境容量大。大小河道,太湖有228条,巢湖有30多条,滇池有34条。入湖河道有以下不同点:①河道入湖水量大小不均匀和入湖总水量相差较多,其中太湖的河道入湖水量大部分较大,主要河道入湖水量基本均超过2亿m3,近年河道入湖总水量达到110~120亿m3;巢湖的河道入湖水量大部分比较小,其中杭埠河、南淝河和白石天河的入湖水量超过2亿m3,其余河道入湖水量大部分不足1亿m3,河道入湖平均总水量为35亿m3;滇池的河道入湖水量除盘龙江超过1亿m3外其余均较小或很小,河道入湖平均总水量为6亿m3。②巢湖、滇池的入湖河道基本均是独立水系,而太湖西部主要入湖河道基本均是平原河网水系。③巢湖、滇池的河道治理可以一条一条的逐条进行,太湖的平原河网水系则须一片一片的进行,甚至一大片同时进行。
(四)降水较大但不均匀
太湖、巢湖多年平均降水为1000~1200mm,滇池为979mm。降水在年内和年际变化较大。太湖、巢湖的主要降水一般在黄梅季节或台风季节,其他季节降水不多;滇池最大降水为1460mm、最小降水为571mm,近年一直是枯水干旱年份。
(五)气候较温暖光照充足
“三湖”夏秋季节的气温、水温、日照、降雨等气候因素均适合蓝藻生长繁殖,而滇池春季也适合蓝藻生长繁殖。
如太湖夏天日均气温29~30℃,年均水温一般较气温高1℃多;巢湖与太湖相差不多,气温略低于太湖;滇池夏天日均气温明显低于太湖而冬春季节日均气温明显高于太湖。滇池是山间盆地及印度洋气候,故其气温比太湖低,一般夏天最高气温不超过30℃,历史多年平均气温15.5℃,20世纪50年代中期至90年代早期的年平均气温均低于多年平均值,一般为14.2~15.3℃,其中最低为1972年的13.6℃;90年代中期至2011年的年均气温均较50年代中期至90年代早期的高1~3℃,其中2010年16.7℃,2011年15.5℃。这也是滇池90年代中期至今蓝藻容易暴发的原因之一。
(六)风有利于蓝藻聚集
“三湖”均在北半球,夏秋季节的主风向为东南风或偏南风,以及由于湖泊形状的原因蓝藻暴发后主要向湖泊的北、西北、西或东北部聚集。太湖蓝藻暴发后主要聚集于北部的梅梁湖、竺山湖、贡湖等湖湾及西部的宜兴沿岸水域,其次聚集于南部湖州沿岸水域,五里湖是独立的湖湾蓝藻聚集较少。巢湖主要聚集于西半湖,其次聚集于东半湖的北部。滇池主要聚集于外海的北部,其次聚集于东北部、西北部。而草海目前蓝藻聚集现象很少。
三、生态系统退化或严重退化
“三湖”由于长期围垦和泥沙淤积,湖泊面积逐步缩小,其中由于围垦湖泊使芦苇等湖滩湿地大量减少。如太湖环湖大堤以内水生植物面积减少200km2,另外环湖大堤以外的原湖滩地减少150km2;巢湖历来围湖造地,西部湖滩地减少数百平方千米;滇池也有较大幅度减少。生态系统退化或严重退化,除藻抑藻能力和水体自净能力大为减弱。
四、发达或较发达社会经济对湖泊干扰严重
“三湖”周围均为社会经济发达或较发达的城市或城市群,如太湖上中游有无锡、常州、湖州、镇江、苏州,巢湖有合肥,滇池有昆明;人类活动强度大,对湖泊干扰严重,产生不利影响:污染严重,入湖污染负荷(含外源和内源,下同)量大,大幅度或较大幅度超出湖泊环境容量,如太湖TN超出环境容量2~3倍;滇池2007年入湖TN、TP分别超过环境容量的3.5倍、3.6倍;巢湖TN超出环境容量1~1.5倍:由于社会经济发展的需要,围垦湖滩地、建设环湖大堤,导致生态系统进一步退化。
五、富营养化和蓝藻暴发程度严重
“三湖”一般在20世纪70—80年代开始富营养化,在80年代时间前后不等的开始蓝藻暴发。蓝藻暴发程度在20世纪90年代—2007年日益加重,2007年后由于加大综合治理力度,2007—2011年“三湖”蓝藻暴发程度开始有不同程度的减轻。
结论“三湖”存在以上社会经济、人为干预和自然条件诸方面的共同特征或特点,导致蓝藻种源种群越来越多,藻密度日益增大,直至产生蓝藻暴发,且暴发程度越来越严重、年年暴发、大规模暴发。由于最近几年得到有效治理,蓝藻暴发有所减轻。