日本水庫水質(zhì)保護(hù)對(duì)策實(shí)例介紹

李榮霞，范國輝，王 妍

（水利部海河水利委員會(huì)，天津 300170）

1 三春水庫

1.1 水庫簡(jiǎn)介

三春水庫坐落在日本福島縣阿武隈川的支流大滝根川上。過去大滝根川的洪水流入阿武隈川后曾幾度發(fā)生洪災(zāi)，為有效控制大滝根川的洪水下泄、降低大洪水時(shí)干流阿武隈川的水位和達(dá)到減輕洪水造成的災(zāi)害的目的，日本于1988年開始修建三春水庫大壩，1996年10月投入蓄水試運(yùn)行，1998年竣工。三春水庫不僅在防洪方面發(fā)揮了它應(yīng)有的作用，而且兼顧流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電、城市生活用水以及工業(yè)用水等。該水庫流域內(nèi)有2 市1 鎮(zhèn)，人口約31 000 人。流域內(nèi)森林面積占60%，平原地帶有繁華的市區(qū)和畜牧業(yè)。另外，流域的地質(zhì)為花崗閃綠巖、花崗巖，這些巖石大片風(fēng)化后變成了殘積土沙。在這種背景下，水庫修建時(shí)就已經(jīng)考慮了各種水質(zhì)保護(hù)的對(duì)策，水庫蓄水投入試運(yùn)行后便開始運(yùn)用這些對(duì)策。

1.2 水庫水質(zhì)保護(hù)對(duì)策概要

為了防止發(fā)生因富營(yíng)養(yǎng)化而引起的水質(zhì)問題，三春水庫采取了設(shè)立前置水庫、入庫水流旁通水渠、淺層循環(huán)設(shè)施、入江曝氣設(shè)施、深層曝氣設(shè)施、來水凈化設(shè)施以及流動(dòng)控制設(shè)施等各種各樣的水質(zhì)保護(hù)對(duì)策方法，如圖1-2 所示。此外，三春水庫投入蓄水試運(yùn)行后，由專業(yè)人員和管理人員組成了水質(zhì)保護(hù)對(duì)策研究組，為了能有效運(yùn)用水質(zhì)保護(hù)設(shè)施，通過研究制定了水質(zhì)保護(hù)對(duì)策設(shè)施的運(yùn)用規(guī)則和方案。

1.3 水庫水質(zhì)保護(hù)設(shè)施的效果和研究課題

三春水庫移交后到目前為止，一直在進(jìn)行水質(zhì)保護(hù)設(shè)施的運(yùn)用，各種設(shè)施的效果與研究課題如下：

圖1 庫區(qū)水質(zhì)保護(hù)對(duì)策

圖2 流動(dòng)控制系統(tǒng)

（1）通過設(shè)立前置水庫和入庫水流旁通水渠，鹽類營(yíng)養(yǎng)物減少了約30%，但由于來水量的不同會(huì)有一些差異。

（2）通過淺層循環(huán)，減少了葉綠素a 約20%，抑制了藻類的繁殖。但是，了解和掌握綠藻發(fā)源地支流入江地方的河水流動(dòng)、混合狀況以及含磷表層水的動(dòng)態(tài)及藻類繁殖的關(guān)聯(lián)性成為今后的重點(diǎn)研究課題。

（3）運(yùn)用深層曝氣裝置向底層供氧，可以抑制鐵、錳、硫化氫以及鹽類營(yíng)養(yǎng)物等從底層泥土中溶解，防止產(chǎn)生紅水和黑水，避免循環(huán)期鹽類營(yíng)養(yǎng)物向水庫中擴(kuò)散。流動(dòng)控制使污水進(jìn)入到溫躍層以下，到達(dá)放水口，這時(shí)進(jìn)行放水，排磷效果最佳。

三春水庫管理部門正在研究新的改善水質(zhì)的方法，即放干水庫水能否改善水質(zhì)。為此，在前置水庫進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，對(duì)放干水庫水控制藻類繁殖效果及對(duì)周邊環(huán)境的影響進(jìn)行了調(diào)查。此外，在該水庫繼續(xù)進(jìn)行調(diào)查，通過對(duì)存在于底部泥沙內(nèi)部孢子數(shù)量進(jìn)行確認(rèn)以及開展用日光干燥底部泥沙的試驗(yàn)，力求掌握抑制藻類繁殖的效果。

1.4 今后的對(duì)策

目前，從實(shí)施水質(zhì)保護(hù)對(duì)策的結(jié)果來看，通過采取以上方法和措施防止了水庫內(nèi)的水質(zhì)惡化，但發(fā)生洪水時(shí)，水庫仍會(huì)流入高濃度有機(jī)物及鹽類營(yíng)養(yǎng)物，像往年那樣產(chǎn)生綠藻。因此，有必要掌握水庫內(nèi)的水質(zhì)情況，對(duì)各種設(shè)施的運(yùn)用效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，制訂新的改善水質(zhì)及各種設(shè)施合理運(yùn)用的方法，對(duì)設(shè)施整體進(jìn)行綜合管理，以維持良好的水質(zhì)。

2 川治水庫

2.1 水庫簡(jiǎn)介

川治水庫位于櫪木縣日光市，修建于1983年，壩高140 m，總庫容0.83 億m3。水庫以防洪為主（保護(hù)東京地區(qū)約500 km2免受洪水襲擊），兼有灌溉、城市供水和工業(yè)用水功能，是一座多功能性水庫。由于水庫岸邊出現(xiàn)大片裸地以及水庫水白色渾濁的長(zhǎng)期化，水庫周邊與內(nèi)部景觀嚴(yán)重惡化。

2.2 水庫濁水長(zhǎng)期化現(xiàn)象

川治水庫濁水長(zhǎng)期化的原因有： 流域上游廣泛分布著塌陷率較高的地區(qū)； 流入水庫的渾濁物細(xì)微且扁平，沉降到湖底的時(shí)間較長(zhǎng)，循環(huán)期會(huì)再次漂浮到上面；水庫換水率為0.79 次/a，水量較小；取水設(shè)備為表面取水，水庫內(nèi)的溫躍層較淺，水溫差也較小，因此洪水帶來的污水平均地流入到全層，水庫整體很容易受到污染。

2.3 水庫庫區(qū)水質(zhì)保護(hù)對(duì)策概要

在這種狀況下，1993—2005年實(shí)施了 “川治水庫水質(zhì)保護(hù)工程”的景觀及水質(zhì)保護(hù)對(duì)策。庫區(qū)水質(zhì)保護(hù)工程設(shè)施配置，如圖3 所示。

圖3 庫區(qū)水質(zhì)保護(hù)工程設(shè)施配置

下面，簡(jiǎn)要介紹一下水庫水質(zhì)保護(hù)對(duì)策。

（1）湖岸栽植：1994—2000年施工，從根本上改善了湖岸裸地的景觀，減少了渾濁物質(zhì)的產(chǎn)生。

（2）防止污水?dāng)U散欄柵設(shè)置：2002—2003年施工，在上游和下游2 個(gè)地方設(shè)置不同高度的欄柵把污水引入下層，防止漂浮到上層。

（3）分層取水設(shè)備改造：2003—2004年施工，把表面取水變更為分層取水，可使溫躍層降低。另外，發(fā)生洪水時(shí)可排放中下層高渾濁度的水，洪水過后通過排放清潔層面的水可以維持水庫的清水層，同時(shí)還可縮短向下游河流排放污水的時(shí)間。

2.4 設(shè)置防止?jié)崴當(dāng)U散欄柵和分層取水的效果

設(shè)置欄柵前（2003年）及設(shè)置欄柵后（2004年）發(fā)生了相同規(guī)模的洪水，經(jīng)分析比較，欄柵設(shè)置前后的效果分別如下：欄柵設(shè)置前，表層水呈高渾濁度的狀態(tài)；欄柵設(shè)置后，污水潛入到欄柵下面，采取分層取水方式，通過從高渾濁度層的放水，可以保持表層為低渾濁度的狀態(tài)。

2.5 今后的對(duì)策

以2005年實(shí)施的監(jiān)測(cè)調(diào)查結(jié)果為基礎(chǔ)，制定了分層取水設(shè)備的操作規(guī)程并開始運(yùn)用實(shí)施。今后，有必要全力保護(hù)從春到夏形成的溫躍層，盡可能維持在較低位置，考慮到下游的生態(tài)環(huán)境，盡量進(jìn)行不排放冷水的操作是川治水庫主要的對(duì)策。