牛栏江引水模拟研究：水质影响分析

根据目前的水质、水动力监测及滇池高精度水质—水动力模拟结果，对牛栏江补水的滇池水质和水动力影响效果做简要评估，主要评估结论如下。

(1)调水能部分改善滇池的局部水质，但改善程度自北向南减小，对不同水质指标的改善程度差异显著。

主要结果：

在不考虑流域污染负荷削减的情况下，单纯的调水可降低Chl.a、TP和TN的浓度峰值分别约为5%、20%、17%，降低Chl.a、TP和TN的浓度均值分别约为11%、27%和15%。

与现状相比，牛栏江引水工程的实施对靠近盘龙江入湖点附近的海埂湖区的水质有较为明显的改善，改善程度达到了总氮61.6%、总磷66.3%、CODMn 53.1%、叶绿素a 59.6%。但随着距离的增加，牛栏江引水工程起到的滇池水质改善程度往南部逐步减小，在滇池南部的观音山中站的水质改善程度减少为总氮a8.9%、总磷6.3%、CODMn 5.3%、叶绿素a 6.6%。

分项结果：

①溶解氧(DO)

表4.8　溶解氧分析

续　表

从小于某个浓度的溶解氧体积百分比分析结果来看：

·相比基准情景，调水对溶解氧的改善呈一致性的特征，也即无论是阈值选为1、2还是3、4、5，回归系数的基本规律是一样的。

·盘龙江流量的分配方式不会显著影响对DO体积的变化，也即Q1、Q2、Q3和L2的影响作用基本上是同质的，而L1的影响效果相对很小。同时对比基准情景的水质变动规律来看，在年内维持1887m的高水位不利于滇池溶解氧条件的改善。

·从显著性检验来看，Q和L2的显著性很高，均小于0.05，但L1的显著性不强，基本维持在0.40左右的水平。

②总氮(TN)

表4.9　总氮分析

从TN浓度的分析结果来看：

·相比基准情景，丰水期少补(Q2)和全年均匀流量(Q1)对TN平均浓度的降低效果基本相当，但均小于丰水期多补的流量分配方式(Q3)，也即丰水期多补更有利于TN平均浓度的降低。

·但对于TN峰值而言，丰水期少补(Q2)和全年均匀流量(Q1)对TN峰值浓度的降低效果基本相当，但均大于丰水期多补的流量分配方式(Q3)，也即丰水期多补相对不利于TN峰值浓度的降低。

·就水位调控而言，相对于基准情景，L1和L2均有可能增加TN的浓度，也即维持现有的滇池水位年月变动更有利于TN的改善。

·从显著性检验来看，Q的显著性很高，均小于0.05，但L1的显著性不强，基本维持在0.70左右的水平；L2对TN峰值的显著性不强，基本维持在0.30左右的水平。

③总磷(TP)

表4.10　总磷分析

从TP浓度的分析结果来看：

·相比基准情景，调水可有效降低滇池TP的平均和峰值浓度，但第1年的峰值例外。

·调水对TP均值、峰值以及不同年份间的影响规律不一致。

·从显著性检验来看，第1年的峰值和L2的显著性不强，其他的显著性很高。

④Chl.a(www.xing528.com)

表4.11　Chl.a分析

从Chl.a浓度的分析结果来看：

·相比基准情景，丰水期多补的流量分配方式(Q3)更有利于Chl.a浓度的降低，其次为全年均匀流量(Q1)、丰水期少补(Q2)。

·就水位调控而言，相对于基准情景，L1和L2均有可能增加Chl.a的浓度(或不显著降低Chl.a的浓度)，也即维持现有的滇池水位年月变动更有利于Chl.a的改善。

·从显著性检验来看，Q的显著性很高，均小于0.05，但L1对Chl.a峰值的显著性不强，基本维持在0.80左右的水平。

(2)入湖污染负荷削减对滇池水质的改善效果要显著高于调水所产生的效果，流域控源减排是改善滇池水质的根本。

针对滇池富营养化的主要控制因素叶绿素a、总磷、总氮。设计16种情景。

4.12　设计条件

4.13　模拟情景设计

情景模拟的结果如下：

图4.26　不同情景条件水质参数变化

表4.14　污染物浓度削减

分析结果表明，单纯的引水工程无法使滇池水质达到规划水平年的状况，入湖污染负荷削减必须同步进行，才能保证完成2020年滇池规划年的水质目标。

(3)丰水期多补的流量分配方式更有利于湖体营养盐和Chl.a浓度的降低。

表4.15　丰水期多补对模拟指标的影响

续　表

(4)滇池湖区水流主要由风生流所主导，牛栏江引水工程水量对滇池湖区的水流循环总体特征影响很微小。

从流速来看，引水工程引起的流速增量很微小，在靠近盘龙江入口的区域平均只有0.89%的流速增加，在滇池中部湖心区只有0.22%的流速增加。总体上，由于滇池湖体水流主要由风所主导，引水工程水量对湖体水流流速的影响很微小。

表4.16　现状和引水工程下主要的流速计算点模拟值以及相对改变状况

(5)单点补水和多点补水对滇池北岸局部区域水动力条件有影响，但对水质的影响差异并不显著。

牛栏江—滇池引水工程调水通道在实际实行过程中由盘龙江进入滇池。为了更好地评估单点补水对水质影响，通过设计3个调水持续时间情景(即5年、10年、15年)，将引水分配至不同的河道，模拟多通道调水后滇池水质的改善。当调水持续时间为5年时，牛栏江调水分配给盘龙江1.91m3/s、大清河1.62m3/s、宝象河4.08m3/s、马料河2.99m3/s、洛龙河9.40m3/s。当调水持续时间为10年时，牛栏江调水分配给盘龙江1.90m3/s、大清河1.59m3/s、宝象河5.15m3/s、马料河2.01m3/s、洛龙河9.35m3/s。当调水持续时间为15年时，牛栏江调水分配给盘龙江1.92m3/s、大清河1.75m3/s、宝象河4.07m3/s、马料河2.95m3/s、洛龙河9.31m3/s。目标函数TSI*(评价指数产生的富营养化水平)的求解结果是69.10(5年调水持续)、68.37(10年调水持续)和68.03(15年调水持续)。

利用EFDC预测的自然条件下滇池湖体5年后的Chl.a、TP和TN的浓度分布结果显示，Chl.a、TP和TN的最高浓度分别是90.5mg/m3、0.25mg/L以及2.23mg/L。相应的TSI*是73.33，属于高度富营养化水平。图4.27展示了利用EFDC预测的调水只入盘龙江条件下滇池湖体10年后的Chl.a、TP和TN的浓度分布。结果显示，Chl.a、TP和TN的最高浓度分别是76.5mg/m3、0.21mg/L以及1.89mg/L。相应的TSI*是70.48，属于高度富营养化水平。