王立林，胡艷偉

（天津市引灤工程爾王莊管理處，天津301802）

爾王莊水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)平衡關(guān)系研究

王立林，胡艷偉

（天津市引灤工程爾王莊管理處，天津301802）

介紹了爾王莊水庫(kù)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)水庫(kù)魚-草-藻關(guān)系的研究，找出了魚-草-藻平衡關(guān)系，提出了利用生態(tài)平衡關(guān)系改善水質(zhì)的措施，為科學(xué)改善水庫(kù)水質(zhì)提供了重要依據(jù)。

爾王莊；水庫(kù)；關(guān)系；水質(zhì)

1 爾王莊水庫(kù)概況

爾王莊水庫(kù)位于天津市寶坻區(qū)爾王莊鎮(zhèn)，是引灤入津工程靠近天津市區(qū)的水源儲(chǔ)備和供水調(diào)節(jié)水庫(kù)，總庫(kù)容4 530萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容3 868萬(wàn)m3。水庫(kù)占地面積13.03 km2，水面面積11.03 km2。設(shè)計(jì)儲(chǔ)水量可供市區(qū)和濱海新區(qū)15～20 d供水，以保證于橋-爾王莊段輸水工程維修期間城市供水不間斷。2009年被水利部納入全國(guó)重要水源地名錄。

近10多年來(lái)，隨著爾王莊水庫(kù)上游水源地潘家口、大黑汀和于橋水庫(kù)流域經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，周邊地區(qū)居民生活水平迅速提高，由此帶來(lái)的污染逐漸增加，特別是含氮磷廢水通過(guò)河道流入上游水庫(kù)后又引入爾王莊水庫(kù)，致使水庫(kù)中氮磷濃度逐年增加。水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)展趨勢(shì)令人擔(dān)憂，控制其富營(yíng)養(yǎng)化速度并改善水質(zhì)顯得極為迫切。

2 水庫(kù)現(xiàn)狀分析及研究方法

2.1 現(xiàn)狀分析

爾王莊水庫(kù)目前存在的問(wèn)題是水質(zhì)總氮超標(biāo)，個(gè)別年份菹草瘋長(zhǎng)。2010年水質(zhì)資料顯示，爾王莊水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度并不嚴(yán)重，除總氮超標(biāo)以外，其他指標(biāo)滿足地表水III類標(biāo)準(zhǔn)，引灤調(diào)水會(huì)對(duì)水庫(kù)局部區(qū)域的水質(zhì)產(chǎn)生影響；水庫(kù)有浮游植物8門39種屬，其中綠藻門15種，硅藻門11種，藍(lán)藻門6種，隱藻門、金藻門、甲藻、黃藻、裸藻門種類較少；浮游動(dòng)物4大類22個(gè)種屬，其中原生動(dòng)物極少，僅在定性水樣中發(fā)現(xiàn)，輪蟲11種，枝角類8種，撓足類3種。

沉水植物主要是菹草，生長(zhǎng)特性是春季進(jìn)入快速生長(zhǎng)期，5月下旬死亡腐爛，其生長(zhǎng)和死亡會(huì)對(duì)水質(zhì)造成影響。研究表明，控制爾王莊水庫(kù)菹草瘋長(zhǎng)，合理放養(yǎng)魚類是有效的治理途徑之一。

因此，合理控制水庫(kù)魚、草持有量，有效吸收氮磷含量，做到魚-草-藻生態(tài)平衡，對(duì)保護(hù)水質(zhì)至關(guān)重要。

2.2 研究方法

水庫(kù)的沉水植物單一，便于管理。所以，水庫(kù)的水草-藍(lán)藻關(guān)系可以簡(jiǎn)單等同于菹草-藍(lán)藻的關(guān)系。目前對(duì)菹草-藍(lán)藻較成熟的研究方式是圍隔實(shí)驗(yàn)，水庫(kù)水體相對(duì)封閉，符合圍隔試驗(yàn)?zāi)M的環(huán)境狀況。菹草腐爛研究中使用了8個(gè)平行的3 m×3 m×2 m的漂浮圍隔，每個(gè)圍隔封閉區(qū)域深度為2 m，蓄水深度1.8 m。

草魚-菹草之間的關(guān)系研究采用庫(kù)區(qū)調(diào)查的方式，調(diào)查分析草魚控制菹草的效果。

鰱鳙-藍(lán)藻之間的關(guān)系研究同菹草-藍(lán)藻關(guān)系研究一樣，同樣采用圍隔實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

3 魚-草-藻關(guān)系

3.1 菹草-藍(lán)藻之間的關(guān)系研究

圍隔實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)圍隔中菹草投放量達(dá)到5 kg時(shí)，藍(lán)藻的生長(zhǎng)出現(xiàn)了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。圍隔中不投放菹草時(shí)，由于沒(méi)有底泥和其他營(yíng)養(yǎng)源，水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽不足以支撐藍(lán)藻的大量生長(zhǎng)，檢測(cè)到的藍(lán)藻強(qiáng)度非常低。圍隔中投放了菹草并且投放量小于5 kg時(shí)，菹草腐爛釋放的營(yíng)養(yǎng)鹽可以滿足藻類的生長(zhǎng)，但是此時(shí)藻類生物量較穩(wěn)定，不會(huì)隨著菹草的多少而變化。當(dāng)菹草投放量超過(guò)5 kg時(shí)，圍隔中監(jiān)測(cè)到的藍(lán)藻強(qiáng)度隨著菹草投放量的增加而快速升高，藍(lán)藻強(qiáng)度與菹草投放量近似呈線性關(guān)系，即投放的菹草越多，藍(lán)藻強(qiáng)度也相應(yīng)地等比例增加。當(dāng)菹草投放量達(dá)到20 kg以后，藍(lán)藻生長(zhǎng)近乎飽和，藍(lán)藻強(qiáng)度不再隨著菹草投放量的增加而增加。

3.2 草魚-菹草之間的關(guān)系研究

2010年菹草現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查始于4月下旬，此時(shí)菹草已經(jīng)進(jìn)入快速生長(zhǎng)期。4月23日的水草調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，沒(méi)有投放草魚的點(diǎn)位是其他點(diǎn)位的3～186倍。這一現(xiàn)象說(shuō)明，草魚可以有效地控制菹草，主要原因是草魚長(zhǎng)時(shí)間保持在較高的生物量。相關(guān)研究顯示，菹草對(duì)于草魚的適口性差，不是草魚最容易選擇的食物。爾王莊水庫(kù)菹草的恢復(fù)能力很強(qiáng)，盡管投放草魚會(huì)使菹草的生物量降低，但是一旦沒(méi)有了草魚，菹草會(huì)在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)其生物群落。因此，可以在水庫(kù)大量投放草魚，控制菹草的持有量。

3.3 鰱鳙-藍(lán)藻之間的關(guān)系研究

同菹草-藍(lán)藻關(guān)系研究一樣，該項(xiàng)研究同樣采用圍隔實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)，鰱鳙對(duì)藍(lán)藻起到一定的控制作用，但是不合理的投放存在增加藍(lán)藻危害的風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明，為了有效地控制藍(lán)藻，水體中鰱鳙的保有量至少不應(yīng)低于30 g/m3。按照爾王莊水庫(kù)4 530萬(wàn)m3的蓄水量估算，應(yīng)當(dāng)保有鰱鳙魚1 359 t，折合成體重1.5 kg的成魚90.6萬(wàn)尾，考慮到75%的存活率，需要投放鰱鳙約120.8萬(wàn)尾。

4 魚-草-藻平衡方案研究

上述研究分別通過(guò)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查分析了爾王莊水庫(kù)“草-藻、魚-草、魚-藻”的相關(guān)關(guān)系。作為一個(gè)生態(tài)整體，上述幾個(gè)環(huán)節(jié)相互支撐也相互影響，為此需要從整體對(duì)“魚-草-藻”的關(guān)系作出一個(gè)平衡。

4.1 菹草的影響

菹草在生長(zhǎng)期間可以有效地降低水體中的總磷，同時(shí)在菹草進(jìn)入快速生長(zhǎng)期之后總氮也會(huì)有一個(gè)突降的過(guò)程。這說(shuō)明菹草在生長(zhǎng)過(guò)程中可以有效地改善水質(zhì)，降低水體的營(yíng)養(yǎng)鹽含量。

菹草生長(zhǎng)對(duì)水質(zhì)有凈化作用，是水庫(kù)自凈的重要一環(huán)，其生長(zhǎng)可以吸收、轉(zhuǎn)移部分營(yíng)養(yǎng)鹽。一方面，爾王莊水庫(kù)的水質(zhì)主要受到上游來(lái)水和本底值的影響，從數(shù)據(jù)上看菹草的凈化作用不明顯；另一方面，菹草死亡腐爛會(huì)對(duì)藍(lán)藻的生長(zhǎng)爆發(fā)起到促進(jìn)作用，同時(shí)大量堆積的菹草惡化水質(zhì)、影響供水。所以，如果爾王莊水庫(kù)常年正常運(yùn)行，即沒(méi)有突發(fā)的大規(guī)模換水、補(bǔ)水、上游水質(zhì)突發(fā)惡化等情況出現(xiàn)，可以適當(dāng)控制菹草，菹草的生物量不宜超過(guò)1.36萬(wàn)t。

4.2 藻類的影響

目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究以及爾王莊水庫(kù)近年研究的結(jié)果顯示，導(dǎo)致藻類爆發(fā)的要素包括水質(zhì)、氣象、種源數(shù)。一些研究結(jié)果和現(xiàn)象顯示，即便在I類水體中也會(huì)出現(xiàn)藻類爆發(fā)的現(xiàn)象，而另一些水體中營(yíng)養(yǎng)鹽含量很高卻沒(méi)有出現(xiàn)藻類爆發(fā)的現(xiàn)象。所以，水質(zhì)是影響藻類生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子，但不是唯一的相關(guān)因子；適宜的氣象條件、多年累積的大量種源等，都會(huì)導(dǎo)致藍(lán)藻的爆發(fā)。在無(wú)法改變氣象條件的情況下，盡可能地改善水質(zhì)可以降低藍(lán)藻爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)；而減少水庫(kù)中藍(lán)藻的種源也是必要手段。

作為封閉水體，于橋水庫(kù)是爾王莊水庫(kù)的唯一水源，因此爾王莊水庫(kù)的水質(zhì)和藻類爆發(fā)風(fēng)險(xiǎn)更多地取決于于橋水庫(kù)水質(zhì)的好壞。

4.3 魚類的作用

草魚可以有效地控制水庫(kù)菹草的持有量，同時(shí)爾王莊水庫(kù)不存在水草的生物多樣性，投放草魚也不會(huì)對(duì)沉水植物的種群造成破壞，另外調(diào)水期間還會(huì)有新的菹草種源進(jìn)入爾王莊水庫(kù)。所以，投放草魚的方法比打撈水草更簡(jiǎn)單，而且還有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

鰱魚和鳙魚具有攝食浮游生物的食性，可以降低藻類的生物量，是降低藍(lán)藻種源的重要手段。

5 建議

在爾王莊水庫(kù)現(xiàn)狀水質(zhì)、生物條件下，投放草魚可以有效地控制菹草的生物量，進(jìn)而降低菹草死亡腐爛對(duì)水體造成二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，建議投放草魚4萬(wàn)尾。盡管目前爾王莊水庫(kù)爆發(fā)藍(lán)藻的可能性不大，但是投放鰱鳙魚可以很好地降低藻類的持有量，這對(duì)控制藍(lán)藻種源、降低藍(lán)藻的爆發(fā)風(fēng)險(xiǎn)有很大幫助，建議投放鰱鳙魚120.8萬(wàn)尾。

現(xiàn)階段爾王莊水庫(kù)僅有菹草一種優(yōu)勢(shì)沉水植物，相對(duì)簡(jiǎn)單而且便于管理，但缺乏量化管理。菹草在“魚-草-藻”關(guān)系中起到重要作用，所以必須予以科學(xué)的管理。建議每年春季通過(guò)分區(qū)采樣的方式估算當(dāng)年水庫(kù)菹草可能達(dá)到的總量，進(jìn)而決定是否需要打撈，建議購(gòu)置駁船，以便統(tǒng)計(jì)出菹草的實(shí)際打撈量。

爾王莊水庫(kù)的漁業(yè)管理專設(shè)了水庫(kù)管理崗，其優(yōu)勢(shì)在于可以有效地保障魚類投放和捕撈，不會(huì)出現(xiàn)少投魚、濫捕魚的現(xiàn)象；但是，缺點(diǎn)在于沒(méi)有量化的管理。建議管理部門對(duì)每年的魚類投放品種、投放量、捕撈量開展調(diào)查，以便進(jìn)行量化管理，并與水草、藻類的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，綜合考慮，制定出捕撈和投放計(jì)劃，科學(xué)控制水庫(kù)魚-草-藻的平衡，確保天津市城市供水安全。

Research On the Balance of the Ecological System of Erwangzhuang Reservoir

WANG Li-lin，HU Yan-wei
（Luan River to Tianjin Project Management Office of Erwangzhuang，Tianjin 301802，China）

It is introduced of the present situation of the ecological environment in Erwangzhuang reservoir.Based on the research about the relationship of the reservoir fish-grass-algae，the balance method of fish-grass-algae was identified，and the measures of improving water quality by using ecological balance method was proposed，which provided an important basis for scientific improvement of reservoir water quality.

Erwangzhuang；reservoir；relationship；water quality

TV697.3+9

A

1004-7328（2014）01-0012-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.01.004

2013-09-05

王立林（1966-），男，高級(jí)工程師，主要從事水利工程、輸水調(diào)度及信息工程管理工作。