東北地理所在基于水質控制目標的查干湖多水源綜合調控研究取得進展
干旱半干旱地區利用農田排水恢復濕地生態系統既可解決農田退水出路問題又可緩解濕地水資源緊張問題。然而，過量農田退水也是造成水體富營養化的主要污染源。如何綜合利用降水、灌區退水和引調水等多水源維持濕地生態系統水量和水質需求是濕地生態保護和修復實踐中亟需解決的關鍵科學問題。
查干湖是中國十大淡水湖泊之一和重要的漁業基地，位于中國糧食主產區的松嫩平原，前郭和大安灌區退水是其主要補給水源。近年來，查干湖周邊新開發的灌區將攜帶高濃度氮磷等營養鹽的退水排入湖體，導致查干湖水體富營養化程度日趨嚴重，受到國家及地方政府的高度重視。為此，吉林省政府擬依托吉林西部河湖連通工程從哈達山水庫引調優質水源改善查干湖水質狀況，維持其水生態系統安全。
東北地理所水文與水資源學科組科研人員在長期監測查干湖水文、水質、浮游植物動態變化的基礎上，利用構建的水動力-水質-水生態耦合模型（圖1）模擬灌區退水控制、水動力條件和降水保證率等18種組合情景下查干湖水質時空變化，確定不同水文年達到水質控制目標所需引調水量、灌區退水量及所需時間。同時利用水質改善率（IPWQ）評估不同情景下多水源調控對水質改善程度。結果表明：降水保證率和水動力重構對查干湖的水質改善效果較差，控制灌區退水是控制查干湖氮、磷濃度的最有效措施。湖泊TN和TP濃度分別降低了60%和70%（圖2），湖泊自東向西水質達到控制目標所需時間呈遞增趨勢，所需的引調水量在吉林西部河湖連通工程的可供水量以內。
圖1 查干湖水動力-水質-水生態綜合模型框架圖
圖2 TN和TP的峰值濃度（a, c）和平均（b, d）濃度，以及不同情景下IPWQ的變化。“ND”表示沒有引調水
該研究構建了以氮、磷雙控為水質控制目標的湖泊多水源調控研究框架，以水-灌區-湖泊系統協同綠色發展為目標，提出了自哈達山水庫引調水所需的水量和時間，為查干湖水質管理和依托吉林西部河湖連通工程的生態補水提供科學依據。
相關成果于2021年發表在國際期刊Journal of Hydrology上。本研究由東北地理所特別研究助理劉雪梅（第一作者）和章光新研究員（通訊作者）等共同完成。該研究得到了國家重點研發計劃項目課題（2017YFC0406003）、吉林省重點研發計劃（20200403002SF）、國家自然科學基金（41877160和42077356）和美國農業部基金項目（LAB94459）的共同資助。
論文信息如下：
Liu, X., Zhang*, G., Xu, Y. J., Zhang, J., Wu, Y., Ju, H. Determining water allocation scheme to attain nutrient management objective for a large lake receiving irrigation discharge. Journal of Hydrology, 2021, 126900. IF：5.722.
附件下載：
吉公網安備22017302000214號
