九龙江北溪流域藻类暴发回顾及应急调度研究

摘要：九龙江北溪下游是漳州、厦门地区主要饮用水源地。近年来，随着全球变暖以及各类污水排放量增加，该流域多次发生的水华事件，说明九龙江的水生态环境遭到破坏。本文通过回顾性研究藻类生长和流速的关系，提出了通过白沙水库放水，提高流域流速来抑制藻类生长的措施，控制藻类水华，保障流域供水安全。

关键词：九龙江北溪;水库;藻类;水华;流速;应急调度

中图分类号：X820    文献标识码：A    文章编号：2095-672X（2021）01-0054-04

DOI.10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2021.01.008

Review and emergency dispatch of algae outbreak in North Creek of Jiulong River

Chen Hui

（Fujian Provincial Investigation， Design & Research Institute of Water Conservancy & Hydropower， Fuzhou Fujian 350000， China）

Abstract： The lower reaches of the north creek of Jiulong River are the main drinking water sources in Zhangzhou and Xiamen. With global warming and sewage discharge， water blooms have occurred many times in recent years， indicating that the water ecological environment of Jiulong River has been destroyed. Based on the retrospective study of the relationship between algae growth and water flow rate， this paper puts forward the measures to inhibit algae growth by releasing water from Baisha Reservoir and increasing the water flow rate， to control algae bloom and to ensure the safety of water supply in the basin.

Key words： North Creek of Jiulong River; Reservior; Algae; Water bloom; Water flow rate; Emergency dispatch

1    九龙江北溪概况

九龙江北溪河长272km，流域面积9640km2，涉及龙岩市的连城县、新罗区、上杭县、漳平市;漳州市的华安县，长泰县、南靖县、芗城区、龙文区、龙海市等，而作为漳州、厦门地区主要饮用水来源地的江东库区位于北溪下游。

北溪上游万安水库、白沙调节库容两个水库调节库容之和为2.78亿m3，两个水库可以起到一定的蓄丰补枯作用。九龙江北溪干流十级开发，即：溪仔口、华口、小杞、西陂、绵良、华安和红旗山、罗溪、龙头山、天宫、利水。北溪干流的梯级电站均属日调节电站，其水量调节能力十分有限。

2    藻类暴发回顾性评价

九龙江北溪干流河段曾多次發生过藻类水华现象。2009年1月，北溪漳平溪仔口以下河段均发生不同程度的甲藻水华现象，至3月6日水质才逐渐平稳。2011年8月，北溪干流漳平华寮大桥至华口坝址处再一次发生水华。2013年3月中旬，江东库区水面出现大面积藻类漂浮，藻类优势种以绿藻、硅藻为主，3月20日水质逐渐平稳。2017年8月，北溪上游发生疑似甲藻现象，经检测藻类优势种为隐藻。在2009年和2017年的水华事件中，均采取了上游水库放水的应急处理方式，本文主要利用历史数据对上游放水对下游的水质改善效果进行分析。

在2009年的甲藻水华事件中，万安水电站、白沙水电站在2月5-7日开启机组放水，其中5日白沙水库出库流量66.9m3/s，6日白沙水库出库流量137.3m3/s，7日白沙出库流量112.8m3/s，下游漳平、浦南水文站流量明显增加，其中漳平站、华安电站出库流量2月6日达到峰值，浦南站流量2月7日达到峰值，如图1所示。

本文收集了甲藻暴发期间白沙水库放水前后的水质资料，对放水前后北溪干流各断面的水质进行对比。放水前后，干流溪仔口至郭坑大桥断面高锰酸盐指数总体变化幅度不大，但江东进水口、北引闸前断面高锰酸盐指数放水后与放水前相比有比较明显的下降趋势，如图2所示。

从氨氮的趋势上看，西陂库区至浦南水文站断面的氨氮放水后较放水前发生明显下降，但是江东进水口和北引闸前氨氮在白沙水库放水后略有增加，同时也可以发现，2月6-10日，氨氮的峰值断面逐渐往下游断面移动并下降，2月10日和11日氨氮峰值均出现在利水断面。

放水后西陂至郭坑桥断面的总磷变化幅度不大，略微增加，而江东进水口和北引闸前断面的总磷明显下降。放水后溪仔口、榉子洲和小杞断面的总磷浓度大幅下降，2月9日总磷下降至0.1mg/L以下。

溪仔口至郭坑大桥断面总氮在放水后有比较明显的下降，但江东进水口和北引闸前断面总氮较放水前差别不大。

从图中也可以看出，2009年白沙水库放水后，水质改善作用最明显的断面主要集中在溪仔口、榉子洲、小杞和西陂断面，对于下游江东水库的水质改善作用不明显。

3    甲藻暴發与水文情势的关系

拟多甲藻是广温性藻类，可在10～28℃大量繁殖，形成水华，一般甲藻的最适生长水温为13～15℃。并且只要环境条件合适，曾发生过甲藻的水域很有可能再次暴发。有研究表明，在小于0.2m/s的流速条件下，拟多甲藻可大量繁殖，而大于0.2m/s的流速条件下，甲藻的生长受到明显的抑制。本文对2009年甲藻暴发前、后期的白沙出库、漳平断面等典型断面的流量、流速进行比较分析，为防止甲藻暴发的流量管控提供科学依据。

本文收集九龙江干流上漳平水文站流量、流速数据（2006-2008年）可以得到该河段流量与流速关系。如图3所示。将2009年1-3月的流量数据代入方程中，计算出对应流速，结果见图4。

甲藻暴发前期（1月13-21日），漳平断面的流速范围0.12～0.20m/s，基本处于甲藻适宜生长的流速范围。2月5-7日万安、白沙水库放水使漳平断面流速增加至0.66m/s、0.51m/s，溪仔口库区的叶绿素a在2月6-7日迅速降低;2月17日-3月4日，漳平断面流量下降，流速范围0.13～0.17m/s，溪仔口库区的叶绿素a在2月17-26日再一次增加，说明流速是影响甲藻生长的重要因子。同时，溪仔口库区的叶绿素a在2月11-16日出现折线型增长的趋势，对应流速，该时间段内有个别天数流速低于0.2m/s，说明在低于0.2m/s流速的条件下甲藻生长需要一定的时间。因此在预防甲藻暴发的流量管控上，要避免北溪干流各断面的流速长时间低于0.2m/s，在枯水期可采取间断性放水的措施提高下游断面流速。

4    藻类暴发调度

2009年甲藻暴发后，2月5-7日，白沙水库出库流量分别为66.9m3/s、137.3m3/s、112.8m3/s，漳平站流速大于0.2m/s，2月7日，溪仔口电站叶绿素a浓度降至10μg/L以下，藻类暴发得到控制。据此，九龙江北溪藻类暴发调度以白沙水库泄放流量，增加下游河道水体流速为主。

日常情况下，漳平、浦南水文站应持续关注九龙江流速情况，当流速小于0.2m/s时，高度关注水质自动在线监测站的水温、pH、溶解氧、总磷、总氮、叶绿素a、高锰酸盐指数等指标变化情况，同时加强对易发生藻类暴发水域的巡查及藻类情况监测。当北溪干流发生藻类暴发情况时，启动藻类暴发应急调度，通过增大水流速度，达到抑制藻类生长的目的，最小流速控制在0.2m/s以上。

根据图3漳平站流速、流量关系，流速为0.3m/s时，漳平站流量为99.1m3/s，因此以漳平站作为控制断面。根据漳平站断面流速0.3m/s时的流量反推万安水库、白沙水库最小下泄流量。P=90%典型年条件下，万安水库、白沙水库、漳平站最枯月流量分别为3.54m3/s、6.93m3/s和22.8m3/s，则万安水库、白沙水库最小下泄流量分别为79.8m3/s、83.2m3/s。白沙水库水电站共有两台发电机组，单台满发流量约65m3/s，万安水库水电站共有三台发电机组，单台满发流量约22m3/s。因此，藻类暴发应急调度情况下，万安水库需三台满发，下放流量约66m3/s，白沙水库两台同时发电，单台发电流量约41.6 m3/s，北溪干流上的径流式电站，必须按照“来多少水、发多少电”的原则安排出力，禁止蓄水发电，直至水华风险得到控制。

5    结语

九龙江流域在水华时间中，主要采取上游白沙水库放水的措施，放水量多少是我们需要研究的内容。本文根据分析九龙江北溪藻类跟流速的变化规律，即在小于0.2m/s的流速条件下，藻类可大量繁殖，而大于0.2m/s的流速条件下，藻类的生长受到明显的抑制。利用这种藻类分布规律，确定在藻类暴发期间上游白沙水库放水量量，提高北溪干流河道流速，达到抑制藻类生长的目的，保证九龙江北溪下游供水水质。

参考文献

[1]边归国.九龙江拟多甲藻水华预警和应急处置的初步研究[J].中国环境管理，2013，5（03）：30-34. 24（12）：2022-2026.

[2]黄滨松. 九龙江北溪甲藻水华期间各水质因子的检测及相关分析[J]. 福建分析测试， 2009，18（3）：71-75.

基金项目：福建省水利厅“九龙江水资源承载力预警及生态水量调控技术研究” （编号：MSK201827）资助。

收稿日期：2020-09-11

作者简介：陈辉（1965-），女，本科，高级工程师，主要从事工作：环境影响评价与保护、水资源论证、环境监测、环境监理、环境保护设计。