查干湖是中国十大淡水湖泊之一和重要的渔业基地，位于中国粮食主产区的松嫩平原，前郭和大安灌区退水是其主要补给水源。近年来，查干湖周边新开发的灌区将携带高浓度氮磷等营养盐的退水排入湖体，导致查干湖水体富营养化程度日趋严重，受到国家及地方政府的高度重视。为此，吉林省政府拟依托吉林西部河湖连通工程从哈达山水库引调优质水源改善查干湖水质状况，维持其水生态系统安全。
东北地理所水文与水资源学科组科研人员在长期监测查干湖水文、水质、浮游植物动态变化的基础上，利用构建的水动力-水质-水生态耦合模型（图1）模拟灌区退水控制、水动力条件和降水保证率等18种组合情景下查干湖水质时空变化，确定不同水文年达到水质控制目标所需引调水量、灌区退水量及所需时间。同时利用水质改善率（IPWQ）评估不同情景下多水源调控对水质改善程度。结果表明：降水保证率和水动力重构对查干湖的水质改善效果较差，控制灌区退水是控制查干湖氮、磷浓度的最有效措施。湖泊TN和TP浓度分别降低了60%和70%（图2），湖泊自东向西水质达到控制目标所需时间呈递增趋势，所需的引调水量在吉林西部河湖连通工程的可供水量以内。
图1 查干湖水动力-水质-水生态综合模型框架图
图2 TN和TP的峰值浓度（a, c）和平均（b, d）浓度，以及不同情景下IPWQ的变化。“ND”表示没有引调水
该研究构建了以氮、磷双控为水质控制目标的湖泊多水源调控研究框架，以水-灌区-湖泊系统协同绿色发展为目标，提出了自哈达山水库引调水所需的水量和时间，为查干湖水质管理和依托吉林西部河湖连通工程的生态补水提供科学依据。
相关成果于2021年发表在国际期刊Journal of Hydrology上。本研究由东北地理所特别研究助理刘雪梅（第一作者）和章光新研究员（通讯作者）等共同完成。该研究得到了国家重点研发计划项目课题（2017YFC0406003）、吉林省重点研发计划（20200403002SF）、国家自然科学基金（41877160和42077356）和美国农业部基金项目（LAB94459）的共同资助。
论文信息如下：
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.
