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绍兴市科技计划项目可行性研究报告申 请 编 号：项 目 名 称：汤浦水库水生态现状及保护对策研究申报计划类别：重点社会发展科研项目申 请 单 位： （盖章）申 请 日 期：2011年2月12日绍 兴 市 科 学 技 术 局二OO九年制 1. 立项背景和意义1.1. 立项背景近年来，随着我国社会与经济的高速发展以及人类活动加剧，污染排放增加，河流污染相对严重，供水水质退化明显；在很多省份和地区，水库成为了主要的供水水源，水库功能由发电、防洪转向与供水并重已成为世界性的趋势。汤浦水库作为虞绍平原区域性唯一供水专用水源地，自2001年1月投入运行至今，已累计供应优质原水19.1亿m3，从根本上解决了虞绍平原以及慈溪市近400万人的生活和生产用水问题，为区域整体环境和经济社会的可持续发展提供了强有力的支撑。自建成运行以来，汤浦水库本着“以人为本，饮用水源安全与保护优先”的指导思想，在过去的近10年时间里，实施大量的水质监测和环境保护方面的工作，各项指标除总氮总磷外均达到地表水一类水标准，影响水库水质主要因素为氮、磷等富营养化指标。从汤浦水库蓄水以来实际运行情况看，2001年和2003年的5月份，水库水体各发生两次大面积 “水华”现象，持续时间近1个月。主要是硅藻门中的曲壳藻属大量生成繁殖形成。2010年4月底至6月初，汤浦水库又发生一次藻类异常增殖现象，持续时间1个半月左右，优势种仍为硅藻门的曲壳藻属，从双江溪至取水口段水体呈现黄褐色，但叶绿a含量最高达到100g/L以上，透明度不足0.5米，为历年来罕见，对库区水环境质量造成影响，给库区水生态系统造成了冲击。1.2. 项目的意义水库生态系统作为所有汇水的终点，它在维持水库物质循环和能量流动中起到十分重要的作用。水生态系统由不同营养级的生物之间、生物与非生物环境之间相互作用形成一个相对稳定的结构，具有一定的自我维持和抗干扰能力，但过度干扰（如洪水、污染事件等）往往会引起水生态系统产生突变，导致水生态系统的结构破坏、功能受阻，发生如藻类水华的生态灾变。因此，有必要对水库生态系统现状进行一次深入细致的调查，摸清水库水文过程、环境结构和生态过程的特征和变化规律，针对生态系统存在的问题开展保护工作，调整汤浦水库生态系统的保护对策，达到保护水源地水质的目的。 2. 国内外研究现状及发展趋势2.1. 我国水生态现状近年来，以水库的水生态保护和污染治理保障人民正常生活和经济发展需要成为我国水环境保护的重点，国家不断加大投入，对污染严重水源进行集中整治，加大污染源控制，在一定程度上遏止水库污染和水生态退化趋势。但是，根据我国国民经济的发展速度和未来规划，水库环境污染和生态退化的形势仍不容乐观。总体来说，我国中南、华东两地区水库水质状况较好，西北、西南和华北地区次之，东北地区最差。此外，水库水质状况与其规模及蓄水量密切相关，水库蓄水量越小，水库水质状况越差。全国大型水库以中营养为主，中、小型水库则中营养与富营养并重，富营养化和其他人为干扰使水库的水质变坏、水体生物多样性下降，水库生态系统抗干扰能力下降。从2005到2010年，水利部先后确定了11个城市作为全国水生态系统保护和修复试点，然而，对于城市重要水源地的水库生态系统保护与修复工作，尚未列入其中。长久以来，我国水库饮用水源地保护工作通常以水质是否符合水环境质量标准作为主要目标，并以此设立水资源管理措施的依据。这种方式固然是必须的，但是由于没有考虑到如何保护和恢复生态系统的结构和功能，以致难以发挥生态系统自我维持和抗干扰能力，从而无法实现生态系统的良性循环。2.2. 国内外水生态保护现状和发展趋势对于水生态保护，国外发达国家早在20世纪80年代就开展了大量工作，进入90年代发达国家已建立完善的水生态监测体系和评价方法。如美国环保总署（EPA）在1988年就开展了全国性的环境监测与评价项目（EMAP，Environmental Monitoring &Assessment Program），目的是在科学理解生态系统完整性和动态变化的前提下，将多时空的环境监测数据进行整合，分析和评价生态系统存在的潜在风险，为自然资源的可持续利用服务。英国、加拿大、澳大利亚和新西兰等国也开展了的长期环境监测项目和长期生态监测项目。但水库生态系统的研究起步较晚，对水库生态系统的保护与恢复工作也主要借鉴湖泊生态修复的经验。国外湖泊生态修复工作的最早尝试始于60年代，1976年美国EPA开始资助湖泊恢复工作，并于1980年正式开始“Lake Clean Program”计划，到1987年该计划共支持362个湖泊恢复项目。欧洲国家也先后开始湖泊治理项目，如瑞典1993年的Jarnsjon湖治理。我国湖泊恢复实践开始于20世纪90年代，先后在太湖、洱海、滇池、巢湖、于桥水库等湖库开展不同程度的研究和工程实践。2.3. 发展趋势水库生态修复是通过人工措施和管理使受损水库重新具有自我维持、可持续发展的能力。要实现水库系统的良性转变，必须综合运用多种恢复措施。因为水库是一个由物理环境、化学物质和水生生物共同组成的复杂体系，水库生态系统的结构和功能受到诸多因素相互作用、相互制约、相互影响。世界各国近几十年的经验证明，污染水库恢复不可能通过单一手段完成。如维也纳的Alte Donau湖治理，即是通过湖泊污染源控制、化学处理、食物链生物操纵等措施，才使Alte Donau 湖逐渐向良性转化，水体中营养盐浓度和叶绿素水平明显下降，水体透明度增加；湖泊生物种群也开始向“草型湖泊”状态转变，湖泊中藻类优势种属发生变化，从以绿藻为主变为以硅藻为主；通过移栽和人工培育，大型水生植物开始得到恢复。对水库生态系统现状进行细致的调查，摸清水库水文过程、环境结构和生态过程的特征和变化规律，特别是作为水库生态系统的顶级控制者鱼类的群落结构，针对生态系统存在的问题，综合考虑生态、环境系统中水循环的连续性，强调充分发挥自然界自我修复能力，有针对性地采取生物的和工程的补救性保护措施，进行生态保护与修复，以减轻对水环境的压力，给水体以休养生息的机会，以达到水源地保护目的，会有效的改善水质，提升水质环境。3. 项目研究开发内容和技术关键及主要创新点3.1. 研究开发内容（1）水生生物调查和分析主要分两方面：一方面收集水库建库以来的水环境和水文信息，另一方面实施水生生物现场调查分析，包括浮游植物、浮游动物、底栖动物、底栖硅藻和底泥等生物样品，通过计算生物聚群指数，对水库的水生态现状进行评价。（2）鱼类群落现状及鱼产力评估通过水库渔获物调查，查清主要经济鱼类的种类组成和生长状况（体长、体重、年龄和肥满度），在水生态调查的基础上，分析水库的鱼产力，开展生物经典操纵试验研究，对水库鱼类结构调整，改善渔业模式，并对其效果进行一定的评估。（3）库周涨落带、缓冲带水生植物种植研究在库周涨落带或缓冲带，在构建的载体上选择合适种植漂浮水生植物种植，植物生长过程中吸收水体营养盐，通过收割移除达到最终削减水体营养盐的目的，同时起到库周景观效果。（4）藻类成因分析与水华预警研究结合水文、气象、水环境参数和水库调度等资料，对生态调查结果进行综合分析，研究藻类水华发生期间水库水温、水质、污染物质、气候条件与藻类生长的相互作用关系，分析水华成因，阐释水华爆发机理，并以此建立水华预警监测体系。3.2. 技术关键（1）研究水库水文过程、环境结构和生态过程的特征和变化规律，分析生态问题的成因；（2）分析水华成因，生消过程中关键的监测指标以及在藻类快速生长与积累过程中其关键作用的驱动因子，阐释水华爆发机理原因；（3）开展生物操纵研究，对水库鱼类结构调整；（4）水华预警监测体系的建立。3.3. 主要创新点（1）研究藻类水华发生期间水库水温、水质、污染物质、气候条件与藻类生长的相互作用关系，分析水华成因，阐释汤浦水库水华爆发机理、原因，并以此建立水华预警监测体系，可为国内其它大型饮用水源水华防治提供参考。（2）开展生物经典操控实验研究，调整水库鱼类结构，改善渔业模式。4. 预期目标（1）对汤浦水库水生态现状进行全面调查，研究水库水生态过程的特征和变化规律，为水库水质保护对策的制定和实施提供科学依据，达到保护水源地水质的目的；（2）通过渔获物调查，查清主要经济鱼类的种类组成和生长状况，阐明水库渔业与水质保护的相关关系，在水生态调查的基础上，分析水库的鱼产力，提出水库鱼类放养对策，构建水库“保水”渔业技术体系；（3）分析水华成因，关键作用的驱动因子，阐释水华爆发机理，提出水华暴发应急预案，提出水质保护对策；5. 项目实施方案、技术路线、组织方式5.1. 项目实施方案（1）首先确定工作范围，为汤浦水库集雨区和水库生态系统，选择代表性断面共计13个，其中集雨区7个（待定），水库6个（如图1，样点分别是双江溪、王化溪、托潭、库中、大安山和取水口）。图1. 汤浦水库库内监测样点分布（2）调查和分析水库水生物和鱼获物，根据水库运行实际特点，在一年相应季节（雨季、夏季、秋冬季、鱼获物捕捞期后等）同步进行水文、水质和水生生物的野外调查、采样和实验室分析，采集包括浮游植物、浮游动物、底栖动物和底栖硅藻等生物样品，分析其种类组成、密度和生物量，并通过计算能多方面反映水体生态环境结构和功能状况的生物聚群指数，对水库的水生态现状进行评价，识别和诊断引发相关生态问题的污染物质或人类活动。（3）根据生物操纵的原理，合理设置鱼类结构、种类及数量，可以改善水生生物群落结构，调节水生态系统的营养物质循环途径，恢复受阻的生态过程。通过渔获物调查，查清水库主要经济鱼类的种类组成和生长状况，在水生态调查的基础上，分析水库的鱼产力，提出水库鱼类放养对策（种类、比例和数量）。（4）选择合适、风浪较小的库湾涨落带或缓冲带，结合水库水位变化大的特点，设计构建合理牢固水生植物生长载体，从吸收水体营养盐、循环利用、适合生长及景观效果上选择合适的水生植物。5.2. 技术路线技术路线如图2，本项目首先从汤浦水库现有资料入手，分析水库存在的水生态问题类型，确定可以采用的调查方法和需要调查的内容，然后选取不同生态特点的区域进行野外采样，通过对生态系统的结构和功能参数分析，结合水文、水质历史数据和同步数据进行分析，找出水库生态系统演变规律和存在问题，提出水库生态系统保护策略，为开展生态系统保护工作提供科学依据。在此过程中同步进行贝类养殖、库周涨落带或缓冲区水生植物种植及溢洪道泄洪方式研究等。图2 技术路线图5.3. 组织方式与课题分解本项工作由申报单位即我单位承担，两家专业科研单位和上级主管单位为协配合作单位。我单位主要负责组织协调工作，项目方案确定、实施，负责库周缓冲带及缓流区水生植物的种植实施等；协配单位之一主要负责水生生物和鱼获物的调查分析、数据资料整理分析，协配单位之二主要负责水库水化参数采用检测分析，协配审查项目方案及技术协配等；上级主管部门主要负责项目组织实施的协调，相关技术指导等。6. 计划进度安排起始年月进度目标要求（每栏限80字）2010.05至12.31日完成2次水生生物普查，2次鱼获物的取样、分析，2次底泥分析等；2011.1.1至2.28日项目立项，期间开展一次水生生物普查取样；3.1至5.30日进行一次水生生物普查（包括浮游植物、浮游动物、底栖浮游生物、底泥等）、鱼获物取样等；3.1至5.31日开展库周缓冲带漂浮水生植物种植试验；6.1至9.30日对水生植物进行监测、分析；6.1至8.30日对水生生物和鱼获物调查数据进行初步分析；1.1至12.30日进行汤浦水库水生态常态监测分析，开展底泥取样分析；水华发生期利用先进仪器捕捉水华暴发全过程，探索水华生消规律；12.1至12.31日完成2011年度项目阶段总结报告2012.1.1至12.31日对水库鱼类结构调整，改善渔业模式，并对其进行相应的分析；2.1-4.30日对现有的水文、水质及水库基本信息进行收集分析；2.1-4.30日7.1-10.30日开展底泥取样及分析7.1-11.30日开展库周缓冲带夏秋季漂浮水生植物种植扩展，并进行观测；10.1-12.30进行水库水生生物、底泥、鱼获物复核调查，数据复核分析；2.1-11.30进行硅和藻类生长的相关性初步分析；4.1-5.30；9.1-10.30在水华高发期对渔获物进行分析，并对鱼类滤食器官与消化道结构、鱼类食物成分、摄食量和消化率进行研究；对水华发生期过程监测。2012.12.1至31日完成项目总结报告，提出相应对对策多事，对进行项目验收；7. 现有工作基础和条件我单位现有各类专业技术人员 37人，其中具有高级职称 3 人，中级职称人员 15人，助理工程师及技术员16人，技术工人14 人，同专业管理人员（包括技术人员）38人，在专业技术力量和结构上能满足该项目要求。 公司自成立以来，共承担各类研究项目十多项，其中获得过2003年度浙江省建设工程钱江杯奖，2003年度浙江省水利厅科技创新奖项目二等奖、三等奖；2005 年被国家水利部列为防治面源污染试点工程建设单位，获2008年度浙江省水利科技创新二等奖；承担了科学施肥、控制水质污染技术研究、水库内控制漂浮植物高效除氮试验工程研究等市级科研项目5项，同时还获得省QC优秀成果一等奖1项，市QC优秀成果一等奖3项，浙江省管理创新成果三等奖；还获得了国家优质工程银质奖，我单位具有承担项目研究的经验和运作水平。项目协配单位之一为水利系统唯一从事水生生物和水生态研究的科研单位，针对河流和水库开展了多项生态学研究、生物监测预警及水生态安全