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三峡水库运行在重庆市开县(今开州区,下同)境内会形成面积45km2的消落带,三峡前置库(汉丰湖)利用水位调节坝工程拦蓄减少消落区范围,工程位于三峡库区一级支流澎溪河(小江)上游回水末段,调节坝以上消落区面积24km2,最大消落深度18.5m。汉丰湖是三峡库区最大库中湖,也是专为减弱消落带影响而修建的前置库在三峡的首次应用,也是中国最大城市人工湖体。自汉丰湖试运行后,山水林田湖生态效益及建设宜居城市的社会效益显著。汉丰湖水文条件及生态环境特征十分特殊,因其独特―库中库、湖中湖‖调控模式,季节性大范围消落区湿地、庞大的生活污染和农业面源污染源、巨大的城市和人口承载,特别是关系到环湖居住36万三峡移民的安稳致富,在三峡库区具有非常独特的生态和经济地位,同时直接影响下游小江流域乃至三峡库区水质环境。本文以三峡汉丰湖为研究对象,以2015年为典型试运行年,对汉丰湖支流来水及湖体断面进行水文、水质分层监测以及重点断面水生态监测,包括水文参数(v、H等)、物理参数(T、pH、SD、DO、TSS等)化学参数(高锰酸盐指数、Chl-a、TN、DN、NO3--N、NH4+-N、NO2--N、TP、DP、SRP等)共17个指标,以及浮游植物种类数、生物密度、生物量等3个水生态指标。汉丰湖试运行期间水文变化受三峡水位调控影响,兼具湖泊、河流、回水河湾等多种水文形态特征且年度周期重现。根据汉丰湖运行调度水文形态变化特征结合水质指标监测数据、时间聚类分析结果,可将汉丰湖试运行年水文水质分为四个特征变化时期,分别为:5~8月为T1(河流形态期),1月、3月和11~12月为T2(湖泊形态期),2月、4月和9月为T3(水位变动期),10月为T4(水华敏感期)汉丰湖试运行期间水质监测结果显示:(1)汉丰湖水体总体呈轻度富营养化,主要污染指标为DN、TN、NO3--N、TP;(2)2月、10月等开始泄水蓄水时期水质较差,南河支流来水断面水质最差,调节坝出水断面最好;(3)通过主成分分析和逐步回归分析发现汉丰湖水体富营养化在不同时期受不同主导成分影响,主成分累积贡献率在不同水文水质特征时期分别为82.93%、77.61%、78.32%、88.40%,其中:T1时期主要水质影响指标为DP、TP、SD、pH,T2时期主要水质影响指标为TN、DN、DP、TP、NO3--N,T3时期主要水质影响指标为SD、NH4+-N、DN、T,T4时期主要水质影响指标为TN、DN、DO、NH4+-N、pH、高锰酸盐指数、H、NO3--N;(4)用主成分分析简化水质指标之间的相关性,以因子得分(score values)为自变量用于多元线性回归分析,结果发现各时期Chl-a与因子分值明显相关,T1时期Chl-a主要受水体氮含量影响,主要影响成分为PC2;T2时期Chl-a主要受水体氮、磷营养盐状态影响,主要影响成分为PC1;T3时期Chl-a主要受水深变化影响,主要影响成分为PC3;T4时期Chl-a主要受水动力影响,主要影响成分为PC3。分析结果表明,汉丰湖试运行期间频繁且大幅度的水位变动时造成水文水质特征变化的重要影响因素。汉丰湖试运行期间水生态监测结果显示:(1)2015年汉丰湖全年共鉴定出浮游植物7门296种(包含种和变种),主要为硅藻门、绿藻门;但水华敏感期以甲藻门、蓝藻门为主;浮游植物生物密度、平均生物量湖泊期、水位变动期较高,河流期最低,总体呈南河>东南河交汇>调节坝等由上游向下游递减。(2)浮游植物群落结构总体呈显著的阶段性周期变化:湖泊期(1~4月)→河流期(5~9月)→湖泊期(10~12月),浮游植物优势种类表现为隐、甲、硅藻门→硅、蓝、绿藻门→蓝、甲、隐藻门;(3)′指数、J指数变化幅度较小,湖泊期>河流期;D指数变化波动性较大,河流期>湖泊期;水质总体表现为清洁型~α-中污型。(4)湖泊期检出污染指示物种为甲藻门飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella(Mull)Schr)等,表明为轻富营养型水体;河流期检出污染指示物种为变异直链藻((M.varians)Melosirs varians C.A.AG)等,为中-轻富营养型水体;湖泊期浮游植物优势种敏感性环境因子为高锰酸盐指数、TN、NH4+-N,河流期为TP、DP、TN、DN、T。结果表明,汉丰湖表现为中-轻富营养河道-湖泊过渡型水体。根据汉丰湖在试运行年水文、水质、水生态等水环境监测分析,汉丰湖作为三峡前置库,显著发挥了对水体富营养化的控制效果,Chl-a年平均消减率57.73%,高锰酸盐指数年平均消减率28.12%,SRP、TP、TN、TSS、NO2--N、DN、DP等年平均消减率20.15%~22.81%,NH4+-N、NO3--N等年平均消减率16.92%~18.74%,水体年平均富营养化指数降低15.74%。分析结果表明,1~3月、10~12月高水位湖泊形态试运行期间对各水质指标消减率高于5~8月河流形态时期,汉丰湖试运行良好,对水体富营养化控制效果显著,可消减三峡入库水体污染物浓度。综上所述,汉丰湖试运行期间,总体呈轻度富营养化,为中-轻富营养河道-湖泊过渡型水体,频繁且大幅度的水位变动时造成水文水质特征变化的重要影响因素。总体来说三峡前置库汉丰湖试运行良好,较好的发挥了前置库的削减调控作用,对水体富营养化控制效果显著,可有削减减三峡入库水体污染物浓度。