海河干流位于海河流域末稍,全长72 km,常年缺水,基本靠调水保障,为保持海河干流水位,在入海口设闸控制,形成缓滞型河流的特点。近年来,海河干流沿线实施了工业企业关停搬迁、排污口清拆和封堵,取得了一定的成效,但沿线支流和各类排水口依然存在城镇生活和农业农村面源汇入,造成海河干流水体富营养化日趋严重,夏季藻华暴发频有发生,不仅破坏生态系统平衡,还威胁人类健康和安全。如何全面掌握海河干流水质动态变化、科学预警藻华暴发、高效处理有害藻类,是海河干流乃至海河流域水环境改善所面临的重大科学瓶颈。本研究围绕海河干流水质动态监控、藻华预警、藻华应急处理技术方面,展开了系统研究,以期为有效改善海河流域水环境质量、防治藻华暴发提供技术支撑。结合海河干流特点,选取10个点位,在2015~2016期间对海河干流进行连续水质采样与物理、化学、生物指标监测分析。结果表明,2015~2016年海河干流水质总体为V类-劣V类水质;沿上游向下游水流方向主要水质指标逐步增高;浮游植物丰度的空间变化与生物可利用的营养盐浓度高度相关,下游营养盐最丰富,浮游植物丰度最大,相反生物多样性也最低,浮游植物群落中,蓝藻所占比例较大,水温、pH是影响海河干流浮游植物群落随时间波动的最主要环境因素。实现藻华的提前预测是构建有效监控体系和应急处理的重要内容之一,本研究以海河干流水质在线监测及气象站高频、实时数据为基础,基于BP神经网络,以实时叶绿素浓度、气温、光照强度和气压四项指标为输入变量,建立了叶绿素浓度日变化量的预测模型,对海河干流大光明桥处水域叶绿素浓度随时间的变化进行预测。结果表明,预测时长越短,预测精度越高,预测时长分别为24 h、12h、6 h时,Nash效率系数分别为0.77、0.85、0.93,预报误差的标准误差分别为5.7、4.6、3.1μg/L;12 h内的预测精度可满足海河干流藻华预警的实际需求,为海河干流的藻华的短期预警提供了数据支撑。基于海河干流水质空间分布特征,构建了海河干流水质动态监控体系,包括常规监控、在线浮标监控和预警监控。常规监控为全年监控,每月1次,监控位点和监控项目参考海河干流国控断面和市控断面要求。在线浮标监控位点与常规监测相同,全年实时监控,监测项目选择与藻类密切相关指标,包括pH、铵/氨离子、电导率、盐度、溶解氧(DO)、叶绿素a、淡水蓝绿藻、氧化还原电位(ORP)。预警监控主要在5月上旬-10月中旬期间,根据藻华暴发期的不同,设置了黄、橙、红三级预警监控响应级别。预警监控以化学指标(如高锰酸钾指数、营养盐等)监控为主,辅以实时气象、水文、浮游植物、观测要素等,可为藻华预警提供及时的信息服务。为有效实施藻华应急处理,本研究结合各种藻华水体处理技术比选,筛选出符合海河干流特点的藻华处理技术,设计出一项移动式藻水收集-分离-减容脱水处理技术方案,并开发出一套移动式藻华应急喷药设备,具有较好的实际应用效果。