水庫建成初期水環境的變化規律

谷 麗 ，吳艷華 ，楊笑冰 ，李 羚 ，劉 旭

（1.吉林省水文水資源局吉林分局，吉林 吉林市 132013；2.蛟河市水利局，吉林 蛟河 132500）

大壩水庫形成后,以前流動的相對較淺的水體逐步轉變成相對靜止的較深的水體，隨之而來的水體溫度變化是影響和決定庫區水體物理特性，化學特性和生物特性的最重要的因素。大壩水庫形成后，庫區水體極易形成與大型湖泊水體類似的異溫層，即水體上層水溫較高，下層水溫較低。由于水庫水體體積較水庫形成前的河流水體大為增加，水庫水體對污染物的稀釋能力和承受能力也將提高。因此，在水庫建成初期，由于懸移質、營養物質、有機物質以及金屬元素的流入和累積，使原有河段的水環境狀況在短時間內變得更加復雜和不穩定。

1 水中鹽份含量的變化

水庫建成初期水中含鹽量的變化程度與水庫所在地區土壤和氣候特點有著密切的關系。

建造在濕潤地區且具有永久性徑流的水庫，在最初一段時間，鹽份從被淹沒的土壤和底質中洗出，水中的含鹽量稍有提高，此時如果徑流受到調控，則鹽份洗入水層的數量較少，水中鹽份含量變化并不明顯。

在年降水量小于300 mm的地區，由于鹽份從被淹沒的土壤和底質中洗出以及水庫水面蒸發作用的增強，水庫建成的最初階段水中含鹽量變化幅度較大。在干旱區和半干旱區，由于降水量低，地下水的補給作用對于水中含鹽量的影響較大，當地下水礦化度大于800 mg/L時，這種影響尤為明顯。

隨著蓄水時間不斷增長，水體在庫區滯留時間和自然凈化過程延長，水體中的污染物(如有機污染物)光解，水解和生物分解的時間也延長了。此外，隨著庫區水體流速下降，水體中大量固體微粒開始沉淀，并攜帶大量有機物(包括許多人工合成有機污染物)一起沉淀。庫區水體溫度垂向分層，加上其他各種因素，可以從多方面提高庫區水質量，特別是上部溫水層的水質量(包括降低堿度,硬度,懸浮固體含量和混濁度,微生物量和BOD5等)。

2 水中氧含量的變化

水庫建成初期，被淹沒庫床的性質以及淹沒前庫床清理的程度是影響水中氧含量的主要因素。在此期間，被淹沒區植物和土壤有機質產生強烈的分解過程，水中大量的氧被用于氧化有機物質，從而導致近底層水中經常缺氧，這個過程有時可持續3至5年以上的時間。

被淹沒河床的性質對水庫水中氧量狀況影響較大，不同的庫床對于氧的消耗量有一定的差別，以泥炭質土壤最為強烈，持續的時間也最長，而沖擊土和灰化土對氧的消耗強度較小。

隨著蓄水深度加大，庫區水體溫度會逐漸產生分層現象，這種現象最明顯的負面影響之一就是降低下層低溫水體中的溶氧含量。在極端情況下，庫底部分水體會因溶氧含量達到或接近零而形成缺氧環境。如果庫區底部水體長期處于缺氧狀態，嫌氧微生物在分解積存庫底的有機物過程中會產生硫化氫。這種具有臭雞蛋味的毒害性氣體的存在，會嚴重影響下游水體的生態和環境。

3 水中有機物質含量的變化

水庫建成初期，被淹沒的土壤和母質把各種不同的有機質釋放到水中，這些物質對于水庫水質影響較大。有機物質從被淹沒的森林土和草墊土進入水體的數量最大，從砂和黏土中進入的數量最小，腐殖質含量低的黑鈣土居中。容易氧化的有機質，進入水中的過程在土壤被淹沒的最初10～15 d內進行的最為激烈，并將持續幾個月的時間。

植物分解時有機物質進入水體的數量，依植物種類和年齡以及被淹沒的數量而有所不同。有機物質進入水中的數量以高等水生植物發生礦化作用時最大，其次是草墊植物，最后是木本植物。當高等水生植物和草甸植物分解時，易氧化有機物的累積速度在最初的10～20 d內最大。

4 水中金屬元素含量的變化

以錳為例，水庫建成初期，水中錳的含量會有局部提高，甚至達到2 mg/L以上，從而對浮游植物的生長和發育造成一定影響，進而使水質下降。植物腐屑也可能促進錳在水體中的積累，在好氣條件下可促使錳增加200%，在厭氣條件下可增加600%。

植物殘體、被淹沒的植被、水中的藻類以及大氣降水等，都可能促使水庫中金屬元素含量升高。

5 對地下水環境的影響

水庫蓄水初期，苦水不斷滲漏，導致相鄰含水層水位大幅度提高，可能導致沿岸地帶水文地質條件發生實質性的改變，水位升高前干燥的巖層變成為新的含水層，隨著地下水位升高，地下水化學成分及水溫發生改變，水庫的滲漏還可能使地下水淡化。

隨著含水層上升，水庫滲漏減少，逐漸形成水平的地下水位，水力坡度減小，地下水的運動速度會趨于緩慢。

6 水庫建成后對水環境的整體影響及其對策

水庫建成后，庫區水體污染的原因與湖泊水體污染基本相同，就水庫-河流整體而言，整個系統遭受污染的可能性將比建壩之前有所增加。水庫蓄水過程中要淹沒大片陸地，除工業及生活廢棄物會被淹沒之外，淹沒范圍還會包括大片生活區和農田。生活區內的舊建筑，長年積存的臟土及廢雜物(區別于已被集中處理的廢棄物)，以及土壤中殘留大量農藥的農田，被淹沒后都將變成庫區水體的污染源，而這些污染源在建壩之前，對于河體來說是不存在的。

水庫庫岸線長度比原河岸線長度有所增加，庫岸地區將形成許多比原河岸地區更適合人們生活的區域。加之湍急的河水在水庫形成后變成相對平穩的水域，特別是在許多臨近庫岸的水域，水體較淺水溫適當，是開展漁業和養殖業的良好場所。水庫雖然淹沒了大量農田，但由于水庫的建成,農田灌溉用水有了保證，庫岸周圍很快會有新的農田得到開發。同時，由于大壩水庫的建成為下游提供了防洪,生活用水,工業用水及農業灌溉的保證，下游沿岸的工業,農業，漁業等都將有一定的發展。

大壩水庫建成后，存在著水庫—河流整個系統水環境污染程度加重的可能性，但這在一定程度上是可以消除或得到控制的。首先，應當在建壩的設計中考慮控制建壩期間工程廢棄物和生活廢棄物的污染。例如沉淀池結合絮凝技術處理混濁工程廢水，濕洼地淺水設施處理生活廢水及工程廢水，簡易土埋場處理工程及生活固體廢棄物等等。其次，由于水庫蓄水而被淹沒的各種污染源，可以通過蓄水之前對其進行妥善清理，挖掘和遷移而控制在最小程度。大壩水庫形成后由于庫區水體產生異溫層而對水質量產生不利影響,特別是對下游河段水質量的不利影響,可以通過采用水體除層設施以及合理設計大壩排泄口的位置(如采用上中下多層排泄口)予以控制。

與河流相比，水庫建成初期水環境變化程度較為劇烈，水庫周邊及自身環境均會受到不成程度的影響。因此必須采取有效的保護措施，深入進行科學研究，不斷加強對水庫水環境的監測和管理，在保證用水安全的同時，使水庫發揮出最大的效益。