菹草爆发性生长对水库安全运行的影响及防治.doc

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1、菹草爆发性生长对水库安全运行的影响及防治李泽军陈敏蒋建辉(1．天津市水文水资源勘测管理中心2．天津市水利勘测设计院3．天津市水文水资源勘测管理中心)摘要：菹草爆发性生长会对水库的水质及输水、行洪等产生不利影响。本文通过对菹草爆发生长时期现场查勘以及对水质监测结果进行分析，阐明其对水库产生的影响，并根据菹草的生理特点和水库的实际情况提出了防治菹草爆发性生长的措施。关键词：水质；菹草；水库；安全运行．前言：菹草是一种常见的水草，其适量生长对于水库的水体净化有一定作用。但条件适宜时菹草会发生爆发性生长，这对水库安全运行会产生不利影响。通过研究菹草的生长习性，分析其生长繁殖的趋势，采取

2、相应措施加以调控，对于防止水库受其影响，保证城市供水安全具有十分重要的意义。一、菹草简介根据《中国植物志》，菹草(Potamogetoncrispus)是眼子菜科多年生沉水草本植物，叶条形，无柄，通常长3-8cm，宽3-10mm。喜生于微酸至中性水体中，广泛分布于我国南北各省。二、菹草生理过程的特点2．1菹草的生命周期菹草的生命周期与多数水生植物不同，它在秋季发芽，冬春生长，4～5月为繁殖期，6月份逐渐衰败死亡。菹草的繁殖方式有两种，一是在繁殖期开花结果，二是在死亡前形成腋生的休眠芽，也称冬芽。在天津地区，菹草秋季萌发，越冬生长。冬季在冰层下基本处于休眠状态，在开春解冻后随着气

3、温上升及日照量增加，其生长速度加快，至5月中下旬进入极盛期，开花结果，然后在6月上旬开始衰败死亡。2．2水温、光照、pH值等条件对菹草的生长的影响曾有菹草生长实验，采用单因子设计法，研究水温、光照和pH等条件对菹草顶枝净产氧量、毛产氧量的影响。试验结果表明：水温为10～35℃，菹草顶枝光合作用净产氧量、毛产氧量都与温度呈曲线相关，20℃附近菹草光合作用产氧量最高，适宜的生长温度为15～25歌在光照强度为O．12×104～9．62×104Ix的范围内，菹草顶枝的净产氧量和毛产氧量与光照亦呈曲线相关，光照为5．3×104Ix时菹草光合作用的产氧量最高，适宜的光照为2．6×104～5

4、．5×104Ix。pH为5～ll的范围内，菹草顶枝的净产氧量、毛产氧量与pH值呈线型负相关，表明菹草生长喜中性偏酸的环境。三、菹草爆发性生长对水库安全运行的影晌菹草生长时吸收水库中的氮、磷等营养元素，可以降低水体富营养化程度，提高水体透明度，有助于形成水体内良性的生态环境。国内曾有引种菹草以改善湖库水体环境的实例。本文主要分析过度生长的菹草对水库运行的不利影响，有利影响在本文不做讨论。3．1生长繁殖期对水质的影响菹草在生长繁殖期对各项水质参数影响最大的是pH值，pH值会随菹草生长逐渐旺盛而不断上升。表1是2006年于桥水库库中心断面2月至6月pH值的连续监测结果，其变化趋势如图

5、1所示。由图1可以清楚看到，2月份水体的pH值处于正常状态，从3月份开始到4月份pH值慢升高，进入5月份pH值迅速升高，在5月中旬达到最大值．这时止是菹草的生长极盛期。然后菹草开始衰败死亡，水体pH值电随之下降。表2所列是于桥水库库内4个断面在菹草爆发射间2006年5月16日的pH值实测值和年均值．通过对比可以看出菹草生长极盛期库内的几个监测断面pH值都有大幅度的升高。菹草的爆发性生长对水体pH值产生影响是由于水中二氧化碳的电离平衡被菹草的光合作用打破的结果。二氧化碳在水中的电离平衡，如式(1)、(2)、(3)所示。H2O十CO2=H2CO3(1)H2CO3=H＋＋HCO3一(

6、2)HCO3一=H＋+CO32－(3)另外，水自身存在电离平衡，如平衡式(4)所示。H2O=H＋+OH－（4)水体pH值即由水中氢离子和氢氧根离子的浓度决定。当菹草进入生长繁殖旺盛期时，因光合作用大量吸收水中的二氧化碳。二氧化碳的减少打破了水体中二氧化碳的电离平衡，平衡式(1)、(2)、(3)的反应向电离平衡式的左方移动，由反应方程式可以知道，这个过程是消耗水中氢离子的。水体中氢离子的减少又打破了水的电离平衡，式(4)反应向右方移动，水中氢氧根离子增加，景终导致了，水体pH值上升。3．2菹草死亡衰败期对水质的影响菹草死亡后即由基部断开，从水库底质中脱离，浮于水面。在水中细菌和自

7、身分解作用下，菹草会迅速腐败降解，由绿色植株状变为黄绿色粥样物。由于此时水温较高(22～25℃左右)，这个过程可在几天内完成。各种降解产物释放于水中，直接导致水质恶化，水的色、臭、味、透明度、高锰酸盐指数、氨氮、溶解氧等水质参数都受影响。根据现场观察，在衰败降解时，于桥水库菹草聚集区的水体颜色发黑，臭味很强，透明度降低。表3是6月6日和7日对死亡菹草聚集的于桥水库放水洞断面进行的水质监测结果，高锰酸盐指数、氨氮、溶解氧3项指标都超过国家地表水环境质量标准(GB3838--2002)的ⅡI类标