(1.無錫市水利局，江蘇 無錫 214031；2.無錫市場上防洪管理處，江蘇 無錫 214031)

太湖自1990年起每年都暴發(fā)藍藻且越來越嚴重，直至2007年發(fā)生“5·29”太湖“湖泛型”供水危機，流域積極治理太湖水生態(tài)環(huán)境取得相當成效，水質(zhì)明顯改善。但藍藻暴發(fā)情況仍然嚴重，應(yīng)結(jié)合大數(shù)據(jù)平臺加快太湖水生態(tài)環(huán)境治理(以下簡稱太湖治理)，消除藍藻暴發(fā)。

1 太湖大數(shù)據(jù)

太湖治理大數(shù)據(jù)(以下簡稱太湖大數(shù)據(jù))是大規(guī)模獲取、存儲、管理太湖水生態(tài)環(huán)境的系列數(shù)據(jù)的集合，具有數(shù)據(jù)快速流轉(zhuǎn)和為太湖治理提供分析、決策能力的數(shù)據(jù)庫(平臺)，以加快推進太湖治理和提升消除藍藻暴發(fā)信心直至消除太湖藍藻暴發(fā)。

1.1 大數(shù)據(jù)資料

大數(shù)據(jù)應(yīng)滿足太湖治理需求的多系列數(shù)據(jù)的要求，主要為太湖流域上中游及湖體的數(shù)據(jù)資料。具體包括以下幾方面。

1.1.1 經(jīng)濟社會

流域各階段經(jīng)濟社會發(fā)展狀況，包括人口及密度、GDP、行業(yè)、各類污染物的產(chǎn)生量、處理情況和排放量。

1.1.2 自然地理

流域的面積，流域的地形地貌，湖體形狀。

湖面的降雨、氣溫、天氣、光照、風(fēng)力風(fēng)向等。

歷年各時段出入湖水量，湖體的水位、水深、風(fēng)浪，水流的方向、流速，水溫等。

1.1.3 湖體水環(huán)境

a.歷年水質(zhì)，包括N、P等有關(guān)指標，污染物質(zhì)凈化率。

b.藍藻及其暴發(fā)的歷史狀況，包括平時及藍藻暴發(fā)時的藻密度、葉綠素a、干物質(zhì)，藍藻中N、P等含量，每次暴發(fā)面積、年累計暴發(fā)面積，藍藻、藻類的種類，藍藻的結(jié)構(gòu)、特點、生境，藍藻暴發(fā)、藻源性污染負荷對水質(zhì)的影響。

c.太湖濕地的歷史變遷，包括濕地的位置、面積、植被覆蓋率，濕地植物種類及其生長情況，主要植物干物質(zhì)中N、P和有機質(zhì)等的含量，凈化水體的能力等。

d.太湖水生動物的歷史變遷，包括種類，密度，產(chǎn)量，N、P等物質(zhì)的含量，凈化水體的能力等。

1.1.4 入湖污染源

a.流域各類點源(包括生活、工業(yè)、污水廠、規(guī)模集中畜禽養(yǎng)殖業(yè))污染、面源(包括種植業(yè)、分散的生活和畜禽養(yǎng)殖、降雨降塵、水產(chǎn)養(yǎng)殖、地面徑流、航行等)污染的歷史狀況和控制狀況。

b.入湖出湖河道的流量、水量和污染物含量，雨水入河排放口、污水入河排污口等資料。

c.直接入湖的地表徑流流量及其污染物濃度等。

1.1.5 生態(tài)環(huán)境治理

a.控制外源情況。

b.調(diào)水入湖出湖的歷史記錄。包括各調(diào)水線路的路徑、流量、水量、時間以及調(diào)水水質(zhì)。

c.底泥及歷次清淤情況。各年代底泥的沉積厚度和污染狀況，歷次清淤的時間、地點、數(shù)量，清出淤泥中N、P和有機質(zhì)等含量，清淤效果。

d.歷年打撈藍藻情況，包括打撈的位置、時間、方式、數(shù)量、含水率等，歷年藍藻的處理或處置、資源化利用情況，藻水分離后余水回流入湖的數(shù)量及其水質(zhì)等。

e.濕地的修復(fù)情況，包括位置、面積、植物和動物的種類及其凈化水體作用。

1.1.6 其他資料

包括治理太湖富營養(yǎng)化和消除藍藻暴發(fā)技術(shù)，國內(nèi)外湖泊藍藻暴發(fā)及其治理的現(xiàn)狀、效果及存在問題、經(jīng)驗教訓(xùn)等。

1.2 太湖大數(shù)據(jù)的多系列數(shù)學(xué)模型

太湖大數(shù)據(jù)的主要利用形式是太湖治理的數(shù)學(xué)模型(簡稱數(shù)模)。主要包括水量、水質(zhì)的水動力數(shù)模及濕地藍藻的生物數(shù)模等。

a.水量數(shù)模。根據(jù)太湖流域不同入湖河道概化線路方案計算分析太湖及各水域出入湖的水量、流速、流向、水位的數(shù)模。

b.水質(zhì)數(shù)模。在水量數(shù)模的基礎(chǔ)上，計算分析和預(yù)測太湖及各水域各個階段在不同入湖污染負荷情況下空間立體水質(zhì)的數(shù)模。水量、水質(zhì)數(shù)模往往密切相連，現(xiàn)較成熟且正在廣泛使用。

c.濕地數(shù)模。在水量、水質(zhì)數(shù)模的基礎(chǔ)上，計算分析和預(yù)測各水域各類濕地對改善太湖水生態(tài)環(huán)境所起的凈化水體和抑藻除藻作用以及豐富生物多樣性的數(shù)模。

d.藍藻數(shù)模。在水量、水質(zhì)、濕地數(shù)模的基礎(chǔ)上，計算分析和預(yù)測各水域立體層面上在各類不同生境條件、時間段、空間立體范圍內(nèi)的藍藻生長繁殖及暴發(fā)或消失的數(shù)模。

1.3 數(shù)模需要的系列數(shù)據(jù)資料

需要的數(shù)據(jù)資料一般為長系列數(shù)據(jù)，且須包括近期資料。

a.水量、水質(zhì)數(shù)模資料。包括自然地理、水文水動力、社會經(jīng)濟發(fā)展、湖體水環(huán)境、入湖污染源(外源和內(nèi)源)、污染治理情況、出入湖河道及湖泊的污染負荷等，其中水質(zhì)包括TN、TP、NH3-N及相關(guān)指標。

b.濕地數(shù)模資料。除水量、水質(zhì)資料外，還包括太湖各水域濕地、生物多樣性、各類植物群落和動物種群及有關(guān)資料。

c.藍藻數(shù)模資料。除水量、水質(zhì)和濕地資料外，還包括藍藻的結(jié)構(gòu)、特點、生境、暴發(fā)和消除暴發(fā)資料。其中生境包括氣候、水文水動力、水體中Fe、Al等元素或微量元素；暴發(fā)包括面積、位置、頻率、密度、葉綠素和生物量等。

2 太湖大數(shù)據(jù)現(xiàn)狀和改進建議

2.1 現(xiàn)狀效果

目前已采集上述系列中的諸多數(shù)據(jù)，存于環(huán)境、水利、生物、地理等部門。現(xiàn)水量、水質(zhì)數(shù)模比較成熟，自20世紀90年代中期起，數(shù)模結(jié)合太湖的重大水工程、治理實踐進行水量、水質(zhì)分析和預(yù)測，也普遍用于洪澇防治、水生態(tài)環(huán)境規(guī)劃方案和調(diào)水引流方案的制定等。如1996年由無錫市水利局委托河海大學(xué)實施的“直湖港武進港入湖口擋污工程調(diào)控數(shù)模研究”課題[1]，運算結(jié)果表明建閘控制能大幅度減少河道入湖污染負荷及有效改善梅梁湖水質(zhì)，兩個水閘建成運行后的效果也證明了數(shù)模計算結(jié)果的正確性；2004—2005年由無錫市太湖治理公司、無錫市水利局委托中國水科院、太湖流域管理局、江蘇省水利廳、河海大學(xué)和南京水科院負責(zé)研究的“改善太湖流域區(qū)域性水環(huán)境的引水調(diào)控技術(shù)研究”數(shù)模研究課題[2]，對流域河網(wǎng)45個調(diào)水線路方案進行分析研究計算，得出望虞河與梅梁湖泵站聯(lián)合調(diào)水可較好改善梅梁湖水質(zhì)的結(jié)論，與工程運行效果基本符合，同時新溝河調(diào)水能有效改善梅梁湖、竺山湖、太湖水質(zhì)的預(yù)測結(jié)論成為實施新溝河泄洪調(diào)水工程的理論依據(jù)。

多次太湖大數(shù)據(jù)的數(shù)模試驗結(jié)論基本符合重大水工程運行和太湖治理取得的效果。太湖水質(zhì)明顯提升：太湖平均水質(zhì)從2006年劣Ⅴ類提升為2017年Ⅳ～Ⅴ類，TN、TP分別削減50%、19%，其中TN實際改善效果好于數(shù)模結(jié)論，TP則差于數(shù)模結(jié)論。

2.2 存在問題

a.太湖大數(shù)據(jù)的管理沒有一個主事部門或機構(gòu)。數(shù)據(jù)分散，未形成合力，不能發(fā)揮更大的作用。

b.缺少有關(guān)大數(shù)據(jù)的采集、使用、管理的相關(guān)法規(guī)。

c.系列數(shù)據(jù)不全或嚴重缺失。其中水量、水質(zhì)數(shù)模的資料基本尚可，略有缺失；而濕地和藍藻數(shù)模的資料嚴重缺失。

d.已有的有些數(shù)據(jù)不協(xié)調(diào)。如環(huán)境、水利部門或各檢測機構(gòu)之間有些年份的太湖水質(zhì)資料有明顯差異。

e.相當部分數(shù)據(jù)如太湖水質(zhì)、藍藻暴發(fā)程度等不能公開共享，影響濕地、藍藻數(shù)模的設(shè)計與運算。

f.水質(zhì)數(shù)模有待進一步完善。由于削減外源的艱巨性和差異性，環(huán)湖河道入湖污染負荷N、P 2017年較2006年分別削減7%、-5%，致使同期太湖水質(zhì)N降低50%，P則降低不多，而數(shù)模運算未及時考慮到。

g.尚未成功建立藍藻數(shù)模和濕地數(shù)模。研究者們已建立許多數(shù)模預(yù)測太湖藍藻水華的暴發(fā)過程，但仍沒有一個公認的可以準確預(yù)測藍藻水華暴發(fā)的數(shù)模[3]。

h.領(lǐng)導(dǎo)和研究人員缺乏消除藍藻暴發(fā)和建立數(shù)模的信心。主要原因是太湖藍藻仍嚴重暴發(fā)，2017年暴發(fā)最大面積1403km2，超過發(fā)生供水危機的2007年979km2的43%；同期藻密度增加，如太湖、梅梁湖年均藻密度分別為11700萬個細胞/L、24000萬個細胞/L，是2009年2315萬個細胞/L、6995萬個細胞/L的5.05倍、3.43倍，具有藍藻長期大規(guī)模暴發(fā)的最基本的種源條件；缺乏統(tǒng)一的太湖大數(shù)據(jù)平臺，缺乏消除藍藻暴發(fā)有關(guān)技術(shù)、技術(shù)集成及其應(yīng)用理論；政府至今仍未制定太湖消除藍藻暴發(fā)的目標。

2.3 改進建議

大數(shù)據(jù)需要系統(tǒng)收集、存儲、整理海量的系列數(shù)據(jù)，進行專業(yè)化處理，需要總結(jié)太湖和國內(nèi)外淺水湖泊特別是藍藻暴發(fā)湖泊治理的經(jīng)驗教訓(xùn)，加快建立濕地、藍藻數(shù)模，以指導(dǎo)、支持太湖治理消除藍藻暴發(fā)的決策。

a.建立專門的太湖大數(shù)據(jù)(研究)中心、管理機構(gòu)，同時建立相應(yīng)的公益網(wǎng)站。加快推動數(shù)據(jù)資源開放共享，特別是水質(zhì)和藍藻暴發(fā)的系列數(shù)據(jù)資料(專利除外)。讓百姓知情，調(diào)動群眾積極參與和滿足研究人員的需求，大數(shù)據(jù)中心和公益網(wǎng)站可為公辦、民辦或聯(lián)合辦，也可建立多個大數(shù)據(jù)中心，發(fā)揮各家之長。

b.建立健全太湖大數(shù)據(jù)的有關(guān)地方法規(guī)。

c.繼續(xù)收集完善前述系列數(shù)據(jù)資料。主要是濕地、藍藻資料，特別是藍藻暴發(fā)和消除的有關(guān)生境、種間競爭的資料，同時積極試驗并獲取治理太湖的技術(shù)及其集成資料。

d.積極收集國內(nèi)外淺水湖泊特別是藍藻暴發(fā)湖泊治理的資料。

e.科學(xué)整理大數(shù)據(jù)和評估其可靠性。

f.正確選用水質(zhì)數(shù)模與太湖實踐密切結(jié)合，正確選定邊界條件，正確概化河網(wǎng)，正確選擇有關(guān)系列資料。同時在完善數(shù)模時充分考慮藍藻年年暴發(fā)對增加藻源性負荷特別是對增加內(nèi)源釋放P的影響。

g.加快建立藍藻、濕地數(shù)模，使數(shù)模從理論到實踐，與治理富營養(yǎng)化和消除藍藻暴發(fā)實踐密切結(jié)合，再從實踐到理論，建立科學(xué)完美的數(shù)模。

3 數(shù)模結(jié)合太湖治理實踐消除藍藻暴發(fā)思路

3.1 太湖治理目標為“二消除”

“二消除”為消除富營養(yǎng)化、消除藍藻暴發(fā)[4]。只有建立消除太湖藍藻暴發(fā)的目標，才能提升各級領(lǐng)導(dǎo)和研究人員消除太湖藍藻暴發(fā)的信心。

3.2 以水動力數(shù)模分析水質(zhì)改善趨勢及其最終目標

3.2.1 計算各階段水質(zhì)

根據(jù)太湖現(xiàn)狀Ⅳ～Ⅴ類水質(zhì)(其中竺山湖、西部宜興沿岸的TN為劣Ⅴ類)，濕地、底泥和藍藻的實況，人口和經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展情況，可能削減的外源內(nèi)源數(shù)量，根據(jù)以往系列數(shù)據(jù)資料，以水量、水質(zhì)數(shù)模計算2030年、2040年、2049年各水域TN、TP能夠分別達到的數(shù)值。同時以此計算各階段各水域環(huán)境容量、水體凈化率、入湖污染物應(yīng)削減量，并分配各水域、陸域予以實施。在此數(shù)模運算中應(yīng)考慮適度增加入湖水量，以增加環(huán)境容量、水體自凈能力和帶走更多藍藻?？赏ㄟ^望虞河、新溝河、新孟河等通道增加“引江濟太”水量，使太湖的年入湖水量由目前的105～110億m3增加到120～130億m3。

3.2.2 確定可能達到的最優(yōu)水質(zhì)目標

根據(jù)現(xiàn)有太湖和國內(nèi)外大中型淺水湖泊治理的經(jīng)驗教訓(xùn)，利用上述數(shù)模計算太湖各水域水質(zhì)可能達到的最優(yōu)TN、TP值。估計2049年東部、西部水域的最好水質(zhì)目標可能分別是Ⅱ類、Ⅲ類。

3.3 建立完善濕地數(shù)模及其目標

相當規(guī)模濕地可以凈化水體和抑藻除藻，而無藍藻暴發(fā)或已消除藍藻暴發(fā)水域可保持藍藻不暴發(fā)狀態(tài)。修復(fù)以蘆葦為主的濕地，達到太湖20世紀五六十年代植被覆蓋率25%～30%。主要為西部沿岸水域修復(fù)蘆葦濕地、湖灣中間水域修復(fù)濕地及西部大堤陸域側(cè)退田還湖等。

數(shù)模與修復(fù)濕地實踐相結(jié)合。收集修復(fù)濕地實踐過程中的各類植物、動物在不同密度和規(guī)模情況下一年四季各時間段凈化水體和抑藻除藻的作用，以此初步建立濕地數(shù)模，以數(shù)模指導(dǎo)濕地修復(fù)工程，以濕地工程驗證、完善數(shù)模，如此循環(huán)建立科學(xué)的濕地數(shù)模。

3.4 藍藻數(shù)模

藍藻數(shù)模是計算分析藍藻生長繁殖及暴發(fā)趨勢或消除暴發(fā)的數(shù)模的簡稱。藍藻數(shù)?？煞譃閮深悾?/p>

a.全太湖建立統(tǒng)一計算的一次性消除藍藻暴發(fā)的數(shù)模，此類數(shù)模建立相當困難。可分兩步：第一步是計算藍藻生長繁殖、生物量在時間和空間上的分布，即以水量、水質(zhì)數(shù)模計算各階段所得的N、P等指標(也含其他元素)為基礎(chǔ)和根據(jù)藍藻的特性及生境，進行全太湖統(tǒng)一分析、計算各階段藍藻的生長繁殖、暴發(fā)在時間和空間位置的趨勢的數(shù)模；第二步是在第一步基礎(chǔ)上計算消除藍藻暴發(fā)時應(yīng)該控制湖泊的N、P及有關(guān)生境指標的數(shù)模。其中第二步可在理論上計算出消除藍藻暴發(fā)時相應(yīng)的N、P值，但實際上僅依靠治理富營養(yǎng)化難以使全太湖達到國內(nèi)外專家一般認為消除藍藻暴發(fā)的 TN 0.1～0.2mg/L、TP 0～0.02mg/L的水質(zhì)目標，即實際上無法做到全太湖僅依靠消除富營養(yǎng)化統(tǒng)一消除藍藻暴發(fā)。

b.太湖分水域消除藍藻暴發(fā)及建立相應(yīng)數(shù)模。即在各水域的水量、水質(zhì)和濕地數(shù)模的基礎(chǔ)上，與各水域治理實踐相結(jié)合，建立分水域的藍藻數(shù)模，數(shù)模與治理實踐相互協(xié)調(diào)、不斷驗證完善，直至消除藍藻暴發(fā)和建立完整的數(shù)模。

3.5 分水域消除藍藻暴發(fā)及其數(shù)模

要徹底治理太湖消除藍藻暴發(fā)，首先應(yīng)建立消除藍藻暴發(fā)的信心和建立至少在2050年之前消除藍藻暴發(fā)的目標；認識到太湖這樣的淺水湖泊僅依靠治理富營養(yǎng)化不能消除藍藻暴發(fā)，應(yīng)確立消除富營養(yǎng)化與削減藍藻數(shù)量相結(jié)合才能消除藍藻暴發(fā)的觀點；改變以往僅打撈水面藍藻的習(xí)慣思路，應(yīng)明確只有深度徹底全面打撈清除水面、水中、水底的藍藻才能消除藍藻暴發(fā)[5]。盡快設(shè)計出分水域消除太湖藍藻暴發(fā)的數(shù)模，同時為“三湖”的巢湖和滇池消除藍藻暴發(fā)做出貢獻。

3.5.1 分水域

若把太湖作為統(tǒng)一的一整片水域建立藍藻數(shù)模，則目前無法通過計算一次性得出能消除藍藻暴發(fā)的結(jié)論。所以可將太湖分成若干片相對封閉又具有一定水力聯(lián)系的水域，分別建立各水域數(shù)模。太湖分水域時須在兩個水域的邊界處建設(shè)適宜的圍隔、隔斷系統(tǒng)。

3.5.2 分水域消除藍藻暴發(fā)和建立數(shù)模的思路

首先各水域應(yīng)盡量采用控制外源、削減內(nèi)源、調(diào)水、清淤和生態(tài)修復(fù)等措施，使水質(zhì)盡量達到最佳狀態(tài)(Ⅲ～Ⅴ類或更好)，降低或消除富營養(yǎng)化程度，創(chuàng)造不利于藍藻生長繁殖的生境，加劇生物與藍藻的種間競爭，抑制藍藻生長繁殖速度；然后以此思路分水域消除藍藻暴發(fā)及建立相應(yīng)數(shù)模。

總體上把太湖分為梅梁湖、貢湖、竺山湖、西部宜興沿岸水域、湖心水域西部、南部湖州沿岸水域、蠡湖、東太湖、北部蘇州沿岸水域、東部嘉興沿岸水域、湖心水域東部等11個水域建立數(shù)模。其中前5個為藍藻暴發(fā)嚴重水域，第6個為藍藻暴發(fā)較輕水域，后5個為藍藻基本不暴發(fā)或偶爾輕度暴發(fā)水域。所以前6個水域應(yīng)消除富營養(yǎng)化和藍藻暴發(fā)及建立相應(yīng)數(shù)模，后5個主要消除富營養(yǎng)化、預(yù)防藍藻暴發(fā)和建立相應(yīng)數(shù)模。

分水域治理順序：先湖灣、再沿岸、后湖心；先上游、后下游。

分水域消除富營養(yǎng)化和藍藻暴發(fā)順序：先梅梁湖、貢湖、竺山湖；后為西部宜興沿岸水域、南部湖州沿岸水域；最后湖心水域西部。

分水域消除富營養(yǎng)化和預(yù)防藍藻暴發(fā)順序：先蠡湖、東太湖；后為北部蘇州沿岸水域；東部嘉興沿岸水域；最后為湖心水域東部。

若有必要，每個水域又可分為若干個小水域，其面積根據(jù)實情確定。

3.5.3 除藻主要技術(shù)

在分水域消除藍藻暴發(fā)及建立相應(yīng)的藍藻數(shù)模時，只有合理地使用除藻技術(shù)及技術(shù)集成，才能有效消除各水域藍藻暴發(fā)和建立適宜的相應(yīng)數(shù)模。

a.改性黏土除藻[6]和天然礦物質(zhì)凈化劑除藻[7]，使藍藻沉于水底并進行生態(tài)修復(fù)。

b.高壓除藻(包括固定和移動兩類)[8]，以推流曝氣等方法抑藻除藻。

c.混凝氣浮法除藻，使水面、水中、水底的藍藻均浮于水面，再打撈收集、處理，一年四季可實施。

d.金剛石碳納米電子技術(shù)除藻[9]，裝置加電壓后釋放電子，在陽光下產(chǎn)生光電效應(yīng)、光催化作用，破壞藍藻的細胞壁和細胞內(nèi)部物質(zhì)，消除水面、水中、水底的藍藻，一年四季可實施。

e.生物種間競爭除藻，相當多植物在吸取氮磷的同時可產(chǎn)生化感物質(zhì)抑藻除藻，如沉水植物、紫根水葫蘆、蘆葦濕地除藻；利用鰱鱅魚和貝類或其他動物濾食藍藻[10]。

f.鎖磷劑除藻，降低磷濃度，甚至降至小于0.01mg/L，抑藻除藻。

g.安全高效復(fù)合微生物[11-12]及其制劑或化感物質(zhì)制劑除藻抑藻[13]，具有相當潛力，需解決目前太湖禁用微生物及其制劑或禁用生化制劑的問題。

h.常規(guī)技術(shù)除藻，包括治理富營養(yǎng)化、調(diào)水、清淤、打撈水面藍藻，減慢藍藻生長繁殖速度。

i.綜合除藻，在適當水域，以一種或數(shù)種除藻技術(shù)為主，配合其他技術(shù)進行分片除藻，盡快消除較大范圍藍藻暴發(fā)。

3.6 與各水域?qū)嵺`治理相結(jié)合建立藍藻數(shù)模

在各水域消除藍藻暴發(fā)的過程中，加快創(chuàng)新，與水量數(shù)模、水質(zhì)數(shù)模、濕地數(shù)模相結(jié)合，并收集、確定各類除藻技術(shù)在各時間段的抑藻除藻能力、效率、效益及最終效果，以此為基礎(chǔ)，初步建立藍藻數(shù)模，以數(shù)模指導(dǎo)治理實踐，以實踐驗證完善數(shù)模，同時驗證各水域消除藍藻暴發(fā)的綜合除藻技術(shù)和系列數(shù)據(jù)的可靠性。然后在分水域消除藍藻暴發(fā)并保持無藍藻暴發(fā)數(shù)年后，把各片連成整片無藍藻暴發(fā)水域，其后在匯聚各水域建立的藍藻數(shù)模的基礎(chǔ)上，建立全太湖消除藍藻暴發(fā)的數(shù)模。

4 大數(shù)據(jù)模型應(yīng)用消除梅梁湖藍藻暴發(fā)

梅梁湖為太湖北部的大型湖灣，面積124km2，現(xiàn)年年藍藻嚴重暴發(fā)，水質(zhì)Ⅴ類[14]。以梅梁湖為例進行消除富營養(yǎng)化和藍藻暴發(fā)試驗，結(jié)合治理實踐建立梅梁湖藍藻數(shù)模試點。

4.1 選擇梅梁湖試驗的原因

自然地理條件好，可建成相對封閉水域；其與太湖連接的邊界口門較狹，僅6.5km；有良好的治理基礎(chǔ)條件，已有多套打撈藍藻設(shè)備和已建多個藻水分離站；有獨立的調(diào)水泵站；控制污染效果好，陸域污染源進入水體很少；有一套完整的治理管理體系和經(jīng)驗；為無錫市統(tǒng)一決策管理；是全國著名風(fēng)景區(qū)，影響非常大，全國游客、百姓極其關(guān)心消除梅梁湖藍藻暴發(fā)情況。

4.2 分水域消除藍藻暴發(fā)治理措施

4.2.1 口門處設(shè)置鋼絲石籠壩

與太湖湖心水域交界處設(shè)置鋼絲石籠壩，其作用為阻擋太湖湖心水域藍藻漂進梅梁湖；擋風(fēng)浪；透水，允許石籠壩兩側(cè)的水體可進行一定程度的交換。

4.2.2 沿岸建設(shè)濕地消除藍藻暴發(fā)

沿岸水域建設(shè)濕地作用：凈化水體、抑藻除藻、豐富生物多樣性，直至消除藍藻暴發(fā)?；謴?fù)濕地達到藍藻暴發(fā)以前規(guī)模、植被覆蓋率達到25%～30%。

a.建設(shè)濕地范圍為沿岸1.0～1.5km寬的水域，及湖灣中間的部分水域。

b.濕地外圍建設(shè)鋼絲石籠壩或固定式圍隔(根據(jù)實際需要和可能決定)，其作用與口門處的鋼絲石籠壩相似，可阻擋梅梁湖中心水域的藍藻漂進濕地。在梅梁湖東岸可利用2005年設(shè)置的2km距離的擋風(fēng)浪的鋼筋混凝土排樁，不需要再設(shè)置鋼絲石籠壩。

c.濕地的鋼絲石籠壩或固定式圍隔的內(nèi)側(cè)種植150～200m寬的蘆葦帶，阻擋風(fēng)浪，凈化水體和抑藻除藻。蘆葦濕地的基底應(yīng)抬高至冬季基本無水，使冬季能基本消除殘存的藍藻和使蘆葦在春季能順利種植或發(fā)芽生長。其中抬高蘆葦濕地基底的部分回填土可利用太湖清淤土方。

d.濕地的蘆葦帶與湖岸之間 800～1300m寬的范圍種植以沉水植物為主的植物，凈化水體和在一定程度抑制藍藻生長。首先要提高透明度，可采用改性黏土、鎖磷劑、混凝氣浮法除藻或采用金剛石碳納米電子技術(shù)除藻，提高透明度，即可種植沉水植物。

4.2.3 分片清除中間水域藍藻

a.在梅梁湖兩側(cè)沿岸濕地之間的中心水域設(shè)置3～4道東西方向的圍隔，每兩道圍隔間形成相對封閉水域，每道圍隔均采用雙圍隔布置，繼而在每個相對封閉水域采用適宜的技術(shù)集成措施清除水面、水體和水底的藍藻，直至藍藻密度降低至藍藻不暴發(fā)水平。

b.在形成的相對封閉水域中，若有必要可根據(jù)實情再分成5～10塊小水域，此小水域用可移動的單圍隔隔開，然后逐塊小水域用適當?shù)募夹g(shù)或技術(shù)集成清除水面、水體和水底的藍藻。

4.2.4 濕地和除藻兩者相互作用分析

a.梅梁湖兩側(cè)沿岸濕地凈化水體及抑藻除藻的作用可透過鋼絲石籠透水壩等設(shè)施傳遞給梅梁湖中心水域。

b.中心水域逐步把藍藻清除干凈后，藍藻不再進入兩側(cè)沿岸水域濕地，如此相互影響，數(shù)年后使中心水域全部持續(xù)保持Ⅲ類水[15]、消除藍藻暴發(fā)，則可建成太湖及全國中型淺水湖泊消除藍藻暴發(fā)的典范。

4.2.5 數(shù)模的建立

根據(jù)梅梁湖上述消除藍藻暴發(fā)的綜合技術(shù)集成過程和治理過程的思路，初步建立分水域消除藍藻暴發(fā)數(shù)模。然后在分片治理梅梁湖、消除藍藻暴發(fā)過程中，分水域驗證數(shù)模，包括驗證各類除藻技術(shù)的作用、實施次數(shù)、時間和效率、最終效果等，并修改完善數(shù)模。如此循環(huán)驗證、完善數(shù)模，直至梅梁湖全部水域消除藍藻暴發(fā)及建立科學(xué)完整的數(shù)模。

5 其他水域

5.1 貢湖

貢湖為太湖北部的大型湖灣，面積147km2，現(xiàn)年年藍藻輕度暴發(fā)，水質(zhì)為Ⅳ～Ⅴ類[14]。主要治理措施基本類似梅梁湖，不同之處：其口門較寬，有11km；有利條件為望虞河“引江濟太”直接進入貢湖，根據(jù)換水次數(shù)較多的水體，其主水流通過水域基本不會發(fā)生藍藻暴發(fā)的經(jīng)驗[6]，可消除其相當部分水域的藍藻暴發(fā)；貢湖為無錫與蘇州共同管理，內(nèi)有兩市的水源地，應(yīng)采用更為安全的治理技術(shù)，以確保水源地全年全面達到Ⅲ類水[15]，不發(fā)生“湖泛”現(xiàn)象，保證供水安全。與治理實踐相結(jié)合建立藍藻數(shù)模。

5.2 竺山湖

竺山湖為太湖西北部的湖灣，面積58km2，現(xiàn)年年藍藻嚴重暴發(fā)，藻密度很高，水質(zhì)為劣Ⅴ類，常發(fā)生小規(guī)?！昂骸盵14]。主要治理措施基本類似梅梁湖。其不同之處：需要嚴格控源截污，嚴格控制入湖河道武進港污染，嚴格控制底泥污染；加快新溝河、新孟河“引江濟太”調(diào)水通道建設(shè)，建成后持續(xù)調(diào)水入湖10億～15億m3，換水超過15次/年，調(diào)水的主水流經(jīng)過的相當部分水域能基本消除藍藻暴發(fā)[6]；修復(fù)占竺山湖面積50%以上的沿岸蘆葦濕地。使其消除富營養(yǎng)化、達到Ⅲ類水[15]，徹底消除“湖泛”和藍藻暴發(fā)。同時，與此治理實踐相結(jié)合，建立和完善消除竺山湖藍藻暴發(fā)的數(shù)模。

5.3 西部宜興沿岸水域

西部宜興沿岸水域年年藍藻嚴重暴發(fā)，藻密度高，水質(zhì)為劣Ⅴ類[14]。主要治理措施：因為太湖上游的大部分入湖河道進入此區(qū)域，須全面嚴格控制各類點源、面源的污染，特別是加大污水處理力度和提高污水處理標準，大幅度減少污水廠污染負荷；修復(fù)沿岸1.0～1.5km寬的蘆葦濕地；拆除部分環(huán)湖大堤以恢復(fù)原來的蘆葦濕地，并可將此濕地作為凈化河道污水的入湖河道前置庫；配合金剛石碳納米電子技術(shù)除藻、高壓除藻技術(shù)等措施進行除藻。消除富營養(yǎng)化、達到水功能區(qū)目標Ⅲ類水[5]，消除藍藻暴發(fā)。與治理實踐相結(jié)合建立藍藻數(shù)模。

5.4 南部湖州沿岸水域

南部湖州沿岸水域，現(xiàn)年年藍藻輕度暴發(fā)，水質(zhì)為Ⅳ～Ⅴ類[14]。治理富營養(yǎng)化和消除藍藻暴發(fā)措施基本同西部宜興沿岸水域。

5.5 其他水域

其他水域包括太湖湖心水域和其他沿岸水域。水質(zhì)為Ⅳ類[14]，其中大部分水域基本無藍藻暴發(fā)。治理措施：在前述水域基本完成治理任務(wù)及總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，使水質(zhì)改善提升至東部Ⅱ類、西部Ⅲ類，采取相應(yīng)的恢復(fù)生態(tài)、增加濕地面積等綜合技術(shù)集成措施治理、消除富營養(yǎng)化，保持藍藻不暴發(fā)。其中，湖心西部水域現(xiàn)尚有藍藻輕度暴發(fā)，屆時水質(zhì)已較好，藍藻暴發(fā)程度會大幅度減輕，若必要仍需采取相應(yīng)的分水域消除藍藻暴發(fā)的集成技術(shù)消除藍藻暴發(fā)。同時，與治理實踐相結(jié)合，建立相應(yīng)的藍藻數(shù)模。

6 結(jié) 論

目前難以建立統(tǒng)一的治理太湖消除藍藻暴發(fā)的數(shù)模，應(yīng)該結(jié)合分水域治理太湖消除藍藻暴發(fā)實踐，建立分水域消除藍藻暴發(fā)數(shù)模，其后將分水域數(shù)模匯聚成全太湖消除藍藻暴發(fā)數(shù)模，是建立治理太湖數(shù)模的最佳思路。只要有決心和信心，創(chuàng)新治太方略，確立正確科學(xué)的目標，定能實現(xiàn)分水域消除太湖藍藻暴發(fā)和建立相應(yīng)的藍藻數(shù)模的目標。通過大數(shù)據(jù)、數(shù)模與太湖治理實踐密切結(jié)合，數(shù)模指導(dǎo)、支持治理實踐，實踐驗證、完善數(shù)模，使太湖在習(xí)總書記提出的長江大保護中首先成為長江流域消除藍藻暴發(fā)的生態(tài)文明的美麗湖泊。