日照水庫流域生態水文的調控與管理

宗 蘊朱孟郡王 菁徐新燕秦霄鵬

(1.濟南熱電有限公司，山東 濟南 250011;2.山東省環境保護科學研究設計院，山東 濟南 250013)

日照水庫流域生態水文的調控與管理

宗 蘊1朱孟郡2王 菁2徐新燕2秦霄鵬2

(1.濟南熱電有限公司，山東 濟南 250011;2.山東省環境保護科學研究設計院，山東 濟南 250013)

近年來，水源地污染日益嚴重，已影響到人們的生產生活用水安全。日照水庫水源地面臨水質污染，氮、磷超標的現狀，且急需解決。為改善和保證庫區水源地水體水質，結合水庫水源地的自然、社會特點，本文基于生態水文學從流域生態水文過程研究了生態水文格局的變化與水庫富營養化的關系，闡述其調控的生態學原理、方法和作用，為水庫水質管理提供了科學依據，對水資源的可持續利用具有重要的意義。

生態水文學;日照水庫;水源地;水質污染;水質管理

水是人類賴以生存的自然資源，面對日益嚴峻的水源污染狀況，人們正努力尋求多種途徑來加以解決，日照水庫水源地也同樣面臨這一問題。

生態水文學是研究不同尺度上生態過程和水文過程時空耦合機制和規律的一門綜合性科學，是管理水資源和維持生態系統健康運行的理論基礎［1］。水資源調控和經濟活動的主導措施是基于水文機制的水利工程技術，采用生態水文措施對水資源進行調控已經成為近年來研究的熱點，生態學與水文學的綜合則是解決水資源可持續利用問題的理論基礎和科學依據［2－3］。

1 日照水庫概況

1.1 水庫地理位置及基本特征

日照水庫地處魯東南沿海地區，日照市駐地以西16km處，濱海水系傅疃河中上游，壩址位置在東經119° 20'，北緯35°26'，控制流域面積548km2。屬暖溫帶濕潤氣候區，季風盛行。流域內多年平均降水量866.1mm，是山東省降水量高值區。降水量年內分配也不均勻，主要集中在汛期6－9月份，汛期多年平均降水量占年降水總量的72.1%。年平均氣溫12.7℃。流域內多為砂石山，出露巖層以片麻巖為主，土層脊薄，多為砂土，河谷平原為黃土。淺山丘陵區植被較好，多為馬尾松。土地利用類型主要為農業種植用地。

日照水庫于1958年10月開工建設，至1959年6月建成蓄水。“三查三定”核定水庫千年一遇洪水位45.20m，百年一遇設計洪水位43.80m，興利水位42.50m，死水位28.90m，總庫容27 181萬m3，興利庫容18 232萬m3，死庫容834萬m3。是一座以防洪灌溉為主，結合發電、生活、工業供水、養殖、旅游開發等綜合利用的大(二)型水庫。日照水庫入庫河流為三莊河、陳疃河、西湖河(花崖河)、鮑疃河及其支流。它擔負著下游地區農業灌溉及日照市城區日常生活用水，現狀年用水主要為1萬hm2農田灌溉，同時向電廠年供水1 690.5萬m3(日照電廠和嵐山超超臨界示范電廠);向城市生活年供水365萬m3，向木槳廠、糖廠、嵐橋瀝青等企業年供水3 184.6萬m3，對日照市的社會經濟發展起著舉足輕重的作用。

1.2 水庫水環境質量現狀及原因分析

1.2.1 水環境質量現狀

近年來，隨著城市化進程不斷加快，人口數量增加，經濟快速增長，日照水庫庫區的水質受到了不同程度的污染。根據日照市2006年日照水庫水質監測結果表明，水庫汛期出現總氮、總磷超標(見表1)。日照水庫作為日照市生活飲用水地表水保護區，是市區人們生活用水、工業用水、下游農田灌溉的主要來源區。水庫水質直接影響著人們的生產生活。

1.2.2 原因分析

當前，日照水庫水源地上游主要污染源有:

(1)農業污染源。日照水庫流域內，農業種植用地是主要土地利用類型。水庫上游及周邊農業生產中使用的農藥、化肥，汛期經雨水沖刷，面源污染物沿河流進入水庫，成為水庫的重要污染源之一。

表1 日照水庫水質監測結果［4］

(2)生活污染源。日照水庫水源地保護區內主要包括三莊鎮、陳疃鎮、西湖鎮、南湖鎮四個鎮部分區域。在日照水庫庫區周圍，畜禽養殖污染及居民的生活污水沒有經過任何處理就直接或間接地進入了水庫。雖然排放量小，但也會對水庫水源地水質造成一定的影響。

(3)工業污染源。水庫周圍的工業并不發達，目前主要有水庫上游石材加工業。近年來，市區縣環保部門和監察部門及地方政府下大力氣進行了集中整治，雖已實現廢水不外排、河水變清，但堆積鋸泥沒有完全利用，仍存在潛在危險。

2 日照水庫流域生態水文變化與水庫水質的關系

地理尺度上的差異通常伴隨著水庫集水區域地質、土壤性質上的差異，直接影響著入庫水流化學和水庫沉積物的性質。流域大小、水庫在流域中的位置及人類對土地的利用是流域尺度上3個影響生態系統性質的最主要因素［5］。流域面源污染已經成為水環境污染的主要原因，研究表明，即使點源污染得到全部控制，水環境也得不到根本的改善，水質達標率僅為42%－65%。在美國，流域面源污染已成為水環境污染的第一因素，60%的水污染是由面源污染引起的［6］。

日照水庫入庫河流為三莊河、陳疃河、西湖河(花崖河)、鮑疃河及其支流。水庫流域上的降水，扣除損失(蒸發等)后，經由地面和地下的途徑匯入河網，形成水庫的入庫水流;在匯流過程中，土壤及成土母質的組成成分、樹木及農作物枯枝落葉等伴隨徑流過程進入水庫，成為水庫水質的組成部分。因此，流域的土壤類型、土地利用狀況、植被覆蓋程度等對入庫水流水質有決定性作用。流域陸地生態系統不僅是水庫生態系統的水補給源，也是水庫生態系統的營養來源。所以，可以說流域生態水文格局的紊亂是水體污染的根本原因。流域生態水文格局和水庫水文情勢的變化都影響著水體富營養化的進程，流域生態水文格局決定了入庫營養負荷的強度，水文格局的變化也影響著水庫水質和水體生態過程，對水庫富營養化具有定性作用。

3 日照水庫流域生態水文的調控和管理

從日照水庫流域的角度綜觀水庫水環境問題的成因，就是人類的非理性活動對和諧的生態水文格局的破壞。人類活動超出了水環境的承載力，導致生態破壞、區域水文過程紊亂。水環境問題產生的核心就是生態水文格局的紊亂。

流域陸地生態系統不僅是水體生態系統的水補給源，也是水體生態系統的營養來源，水文過程控制著流域內水質的時空分布格局。水環境問題的產生即水體污染主要是水在作為物質和能量傳輸介質發生循環的過程中，大量的有毒有害物質(能量)進入到水體中，使水體的水質和水體底質的物理、化學性質和生物群落組成發生變化，從而降低了水體的使用價值和功能。

人類作為地球表層系統中重要組成部分，需要從地表生態水文過程中擇取一定的物質和能量，以供人類自身的發展。然而，隨著人口的增加，擇取的物質和能量也相應地增多，對地球表層的壓力增大。人類的非理性活動，直接導致和諧的生態水文過程的破壞，如下墊面的不合理重組、生態破壞(如水土流失、土地“三化”)等，使得物質和能量向水體中的排放發生紊亂;同時，人水爭地，減少了水的生態空間，破壞了水體環境。城市和工業對水環境的破壞可以認為是一種特殊的非正常狀態下生態水文過程的突變。

聯合國教科文組織主持的國際水文計劃第Ⅴ階段(UNESCO/IHP－Ⅴ)研究指出，營養物進入水體環境的方式和強度決定于人為因素對流域內水文和生態特征的干擾，水體中營養物自富集狀況受到地表水和水體生物過程的影響，并指出生態水文學是淡水資源可持續利用的重要理論和有效工具［7－8］。而流域尺度則是水環境管理的最佳尺度［9］。

通過調控生態水文過程和格局來管理流域水資源，其目的主要是減少外源性污染物的輸入，減緩水體富營養化的發展，保持生態系統的持續發展。具體管理措施包括保持流域各種自然景觀，尤其是河流、庫區兩岸濕地;加強農業用水管理，減少水土流失，改善施肥方法，提高肥料被農作物吸收率，減少肥料的投入量;在水庫上游設置一定區域(pre-reservoir)，延長水入庫前的滯留時間，可以有效控制富營養化;調節水流過程提高水體自凈能力和生物作用［10－11］。

4 結語

人類活動已經改變了日照水庫流域土地覆蓋，減少了生物多樣性，改變了水生態系統和控制水質的水文和生物地球化學過程。生態水文學方法則是利用生態和水文過程之間的相互作用來提高水體抵御人為脅迫的抵抗力和恢復力，通過水文學和生物學過程來調節營養物質和能量的轉換，使水生態系統功能正常運行，以維持其平衡。對遭到破壞的生態水文格局進行修復和重建，建立和諧生態水文格局是實現水環境安全調控的關鍵所在。生態水文學可作為日照水庫水源地水質管理的有效途徑之一。

(編輯:田紅)

［1］嚴登華，何巖，鄧偉等.生態水文學研究進展［J］.地理科學，2001，21(5):467－473.

［2］I Rodriguez-Iturbe.Ecohydrology:A Hydrologic Perspective of Climate-Soil-Vegetation Dynamics［J］.Water Resource Research，2000，36(1):3－10.

［3］Georg A.Janauer.Ecohydrology:Fusing Concepts and Scales［J］.Ecological Engineering，2000，16:9－16.

［4］日照市環境保護局.日照市環境質量報告書(2006年度)［R］.53－55.

［5］Hillbrichtllkowska，Rybak J，Rzepecki M.Ecohydrological Research of Lake Watershed Relations In Diversified Landscape［J］.Ecol.Eng.，2000，16(1):91－98.

［6］USEPA.National Water Quality Inventory，Report to Congress Executive Summary.Washington DC:USEPA，1995.

［7］J.Petry，C.Soulsby，et al.Hydrological Controls on Nutrient Concentrations and Fluxes in Agricultural Catchments［J］.The Science of the Total Environment，2002，294:95－110.

［8］Klaus P，J Benndorf.The Importance of Pre－Reservoirs for The Control of Eutrophication of Reservoir［J］.Wat.Sci.Tech.，1998，37:317－324.

［9］Zalewski M.Ecohydrology:the Scientific Background to Use Ecosystem Properties as Management Tools Toward Sustainability of Water Resource［J］.Ecological Engineering，2000，16:1－8.

［10］Wagner M，Zalewski.Effect of Hydrological Patterns of Tributaries of Biotic Processes in a Lowland Reservoir Consequences for Restoration［J］.Ecol.Eng.，2000，16(1):79－90.

［11］S Soyupak，L Mukhallalati，et al.Evaluation of Eutrophication Control Strategies for the Keban Dam Reservoir［J］.Ecological Modelling，1997，97:99－110.

AbstractWater quality of drinking water sources is declining recently，which has exerted bad influence on water used on production and human life.The drinking water of Rizhao Reservoir is confronted with water quality pollution and excessive ammoniacal nitrogen and phosphate concentration，which should be solved urgently.To improve and assure the water quality of Rizhao Reservoir，in consideration of the local natural and social characteristics，this paper studied the relationship between ecohydrology pattern change and water reservoir eutrophication from the process of regional ecohydrology based on ecohydrology method.This paper illustrates the principle，method and function of ecohydrology，and provides scientific basis for water quality management of water reservoir，which are of importance on the sustainable development of water resources.

Key wordsecohydrology;Rizhao reservoir;drinking water source;water pollution;water quality management

The Role of Ecohydrology on Water Quality Management of Drinking Water Source of Rizhao Reservoir

ZONG Yun1ZHU Meng-jun2WANG Jing2XU Xin-yan2Qin Xiao-peng2
(1.Jinan Thermal Power Co.LTD，Jinan Shandong 250011，China; 2.Shandong Academy of Environmental Science，Jinan Shandong 250013，China)

X824

A

1002－2104(2010)05專－0154－03

2010-07-30

宗蘊，碩士，工程師，主要研究方向為環保工程。

朱孟郡，碩士，主要研究方向為環境生態、環境影響評價。