看“大貝殼”拿什么智斗太湖藍藻

李媛 沈艷忱 丁文浩

太湖作為中國第三大淡水湖，素有“水天一色”的美譽，歷來就吸引了無數文人墨客的目光，有王昌齡的“水宿煙雨寒，洞庭霜落微”，有唐寅的“具區(qū)浩蕩波無極，萬頃湖光凈凝碧”。清澈幽深的水美太湖，引得無數人慕名而來。

2007 年夏，太湖藍藻暴發(fā)，引發(fā)區(qū)域供水危機。這次的大范圍關注，不是因太湖壯麗的自然景觀、悠久的歷史文化和豐富的人文景觀，而是水污染問題長期積聚導致的 “太湖之殤”。那層散發(fā)著難聞氣味的“綠糨糊”，給詩情畫意的太湖帶來了很大的困擾。

為了智斗藍藻，在煙波浩渺的太湖邊，出現了一個“太湖衛(wèi)士”。它是誰？它的名字叫南京水利科學研究院河湖治理研究基地，外形像是一只守在湖邊的“大貝殼”。它的使命就是監(jiān)測、保護太湖水源系統，幫助解決太湖特有的淺水湖灣湖水污染問題。

“大貝殼”的頂配裝備

“大貝殼”位于江蘇省無錫市太湖灣科創(chuàng)帶的“一核十園多點”規(guī)劃核心區(qū)，它的長、寬各有150 多米，“貝殼”內可以輕松地容納兩片標準足球場。

“大貝殼”可不打無準備之仗，早早就把戰(zhàn)略戰(zhàn)術在肚子里推演了千遍萬遍，技能裝備更是世界頂配！

它的肚子里裝著世界首個大尺度室內淺水湖泊風生流物理模型——太湖風生流全湖區(qū)物理模型，模擬了太湖全湖區(qū)、23條主要出入湖河流及51 個島嶼，尺寸有140 米×140 米那么大……對于太湖藍藻的生存區(qū)間，“大貝殼”早已用這個水平比尺1：500、垂直比尺1：10 的“大沙盤”掃描完畢，全方位爛熟于心。

為全面模擬戶外環(huán)境，“大貝殼”里可是裝備齊全，對于怎么還原自然風場、怎么模擬周邊入湖河流、怎么進行水動力等相關數據采集監(jiān)測……通通思慮周全。比如數據采集監(jiān)測，考慮到湖泊風生流流速小，對流速測量精度高，傳統的接觸式測量儀器對風場有干擾，風場也會影響儀器的測量，“大貝殼”的技能庫里“修習”了一系列世界先進的模型量測技術，通過大范圍表面流觀測、水下無接觸量測、大范圍濃度觀測等，各種數據精度速度在線，全部實時傳送，真的是“超級大腦”！

到這里，“大貝殼”已經出名了，通過解決超大變率風生流物理模型相似等基礎性世界難題，構建世界領先的風生流風場模擬技術，它已經走在了前列，離“制服”藍藻還遠嗎？

高科技斷絕藍藻“后路”

我們都知道，水體中氮、磷等營養(yǎng)元素含量過度增長是導致太湖藍藻暴發(fā)的一大原因。湖流是藍藻聚集的重要載體，“大貝殼”通過固淤成島、調水引流、藍藻遷移等方面的研究，對影響藍藻聚集發(fā)生、擴散的水域通道進行深入調研，為智斗太湖藍藻打下了堅實基礎。

太湖底泥蓄積量大、氮磷含量高，底泥污染物釋放會加劇湖體富營養(yǎng)化，所以生態(tài)清淤是一項重要的治理手段。然而，太湖周邊無閑置土地可供淤泥堆場，解決清淤淤泥出路成為太湖生態(tài)清淤順利推進的關鍵因素。“大貝殼”通過揭示太湖水動力要素與生態(tài)環(huán)境的作用機理，以湖流和風浪結構的改善為目標，建立生態(tài)島選址與形態(tài)研究水動力環(huán)境方案集，研究湖灣水體循環(huán)、水生動植物恢復、藍藻抑制和湖泛防控等與生態(tài)島布局的關系，提高水源地安全保障程度，形成生態(tài)島最優(yōu)選址方案，為太湖固淤成島提供技術支撐。

壓制藍藻的實戰(zhàn)經驗

當然，對于藍藻本身，“大貝殼”也要知己知彼。通過認識藍藻遷移聚散的規(guī)律，分析藍藻聚散對不同外界驅動的響應機制，“大貝殼”為藍藻水華暴發(fā)預報、水源地保護措施設計等提供了更好的科學參考。

“大貝殼”出現之前，太湖湖區(qū)環(huán)流形態(tài)和藍藻水華聚散過程的研究主要依靠數值模擬和定點觀測等手段，由于環(huán)流和藍藻運動受到外界眾多因素影響，同時太湖邊界條件復雜，對湖區(qū)環(huán)流及藍藻水華聚散規(guī)律的認識尚不全面，尤其是三維環(huán)流形態(tài)、藍藻聚散規(guī)律等機理性難題?！按筘悮ぁ蓖ㄟ^復演藍藻遷移聚集的整個物理過程，一點點地揭示了太湖湖區(qū)環(huán)流系統及藍藻水華遷移規(guī)律。

現在，藍藻已經被壓制得再也不敢暴發(fā)了。而“大貝殼”也在斗智斗勇中，收獲了第一手“守”在湖邊的成果：淺水湖泊水動力學基礎理論、污染物遷移擴散規(guī)律、藍藻水華聚散漂移、調水引流優(yōu)化調度、改善太湖水動力要素的綜合措施、抑藻控藻、防治湖泛……一系列的實戰(zhàn)經驗，都已經在“引江濟太”等國家重大“治太”工程項目中發(fā)揮了重要作用，并為全國流域水環(huán)境綜合治理提供了有益借鑒。

（責任編輯：白玉磊）