紫坪鋪水庫水環(huán)境質量現狀及保護措施探析

王 宏 偉

(四川省紫坪鋪開發(fā)有限責任公司，四川 成都 610091)

1 概 況

岷江是長江上游的重要支流，是川西平原和成都市的主要供水河流，每年向成都市供水占全市水利工程供水總量的90%以上[1]。紫坪鋪水利樞紐工程是一座以農業(yè)灌溉、城市供水為主，兼有防洪、發(fā)電、環(huán)境保護等功能的大(Ⅰ)型水利工程，是都江堰灌區(qū)和成都市的水源調節(jié)工程。主要擔負著成都、德陽、綿陽等8市37縣區(qū)1 143.41萬畝農田和2 468.9萬人口的農業(yè)灌溉、工業(yè)和城鎮(zhèn)生活等供水任務。我國許多大型水庫多年運行的經驗表明，隨著水庫運行時間的延展，由于水庫外環(huán)境有污染物的匯入，而水庫水體流速較慢，降解污染物的能力下降，加之庫底污染物會隨著水體的垂向對流作用而擴散，引起水庫水質下降，導致水庫面臨環(huán)境風險。因此，對紫坪鋪水庫水環(huán)境質量現狀開展調查和監(jiān)測，通過監(jiān)測數據分析水環(huán)境質量，并提出相應的保護措施，對下游的供水安全具有重要意義。

2 水環(huán)境調查監(jiān)測

2.1 調查監(jiān)測區(qū)域及采樣點位

根據《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(SL219-2013)代表性和控制性要求，以及紫坪鋪水庫庫區(qū)和河道地形特征、周邊污染源分布情況和環(huán)境管理要求，分別沿水庫入庫區(qū)、中心區(qū)、滯留區(qū)、庫彎區(qū)、近壩區(qū)、入庫支流和出庫區(qū)設置9個采樣斷面(如圖1所示)。

2.2 監(jiān)測項目及監(jiān)測方法

圖1 采樣斷面設置

現場測定水溫、pH值、溶解氧(DO)、濁度、電導率、透明度(SD)。總磷(TP)、總氮(TN)、化學需氧量(COD)、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量(BOD5)、鐵(Fe)、葉綠素a(Chla)等水質指標在實驗室進行測定。河流理化指標的測量儀器及采樣方法如表1所示。

2.3 采樣時間與頻次

庫區(qū)水環(huán)境調查的采樣工作從2015年4月到2016年3月，每月監(jiān)測1次，共12次。

2.4 采樣及評價方法

水質樣品采集、保存于監(jiān)測按著《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(SL219-2013)進行。依照《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)，采用單因子評價方法進行水質評價[2]。斷面水質類別與水質定性評價分級的對應關系見表2。

表1 測量指標以及測定方法

表2 斷面水質定性評價

單因子評價法中，單項水質參數i在j點的標準指數的計算公式為：

Sij=Cij/CSi

式中Sik為單項水質參數i在j點的標準指數；Cij為評價因子i在監(jiān)測點j的濃度值，mg/L;CSi為評價因子i的地表水質標準限值，mg/L。

當各項參數的保準指數≤1時，表明該水質要素滿足規(guī)定的水質標準要求；當各項參數的標準指數>1時，則表明該水質要素不能滿足水質標準要求。

根據《地表水資源質量評價技術規(guī)程》(SL395-2007)，采用指數法對湖庫營養(yǎng)狀態(tài)進行評價[3]，評價參數包括總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數和透明度。計算公式如下：

式中TLI(∑)為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數；Wj為第j中參數的營養(yǎng)狀態(tài)指數的相關權重；TLI(j)為第j種參數的營養(yǎng)狀態(tài)指數

以Chla作為基準參數，則第j種參數的歸一化的相關權重計算公式為：

式中：rij為第j種參數與基準參數Chla的相關系數；m為評價參數的個數。

表3 中國湖泊、水庫部分參數與及值

各項營養(yǎng)狀態(tài)指數計算如下：

TLI(Chla)=10(2.5+1.086lnChla)

TLI(TP)=10(9.346+1.624lnTP)

TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)

TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD)

TLI(CODMn=10(0.109+2.661lnCODmN)

式中Chla的單位為mg/m3，SD單位為m，其他指標單位均為mg/L。

采用0～100的一系列連續(xù)數字對水庫營養(yǎng)狀態(tài)進行分級，分級標準見表4：

表4 水庫營養(yǎng)狀態(tài)分級表

3 水質現狀分析

3.1 水質評價結果統計

監(jiān)測數據評價結果統計顯示，對于紫坪鋪水庫共監(jiān)測108點·次，水質類別分別為Ⅰ～劣Ⅴ類，水質類別及所占監(jiān)測點·次的比例Ⅰ類9.26%，Ⅱ類45.37%，Ⅲ16.67%，Ⅳ類3.70%，Ⅴ11.11%，劣Ⅴ13.89%。壩下水文站監(jiān)測斷面的結果表明，出庫水質一年中有7個月的時間滿足地表水Ⅱ類標準。監(jiān)測斷面中阿壩鋁廠下游和壽溪河兩個斷面在個別月份水質為劣Ⅴ類。Ⅲ類及以上標準的水質占總監(jiān)測點·次的71.3%，水庫水質良好。

3.2 水質參數隨時間變化規(guī)律分析

綜合紫坪鋪水庫水質監(jiān)測結果，對庫區(qū)及大壩下游主要水質參數隨時間變化的規(guī)律進行如下分析。

(1)溶解氧的變化范圍為6.7～9.65 mg/L，滿足Ⅱ類水的標準要求(≥6 mg/L)；電導率總體偏低，最小為210 μs/cm，最大為339 μs/cm，遠低于Ⅱ類水不大于1 000 μs/cm的標準。

(2)地表水Ⅱ類水標準要求TP和TN濃度不大于0.025 mg/L和0.5 mg/L。監(jiān)測結果表明，只有2015年4月和11月的TP濃度超標，分別為0.031 mg/L和0.13mg/L，其他月份TP的濃度均能滿足Ⅱ類水的標準要求；受周水庫周邊生活污水、農田肥料和水土流失等的影響，加之庫區(qū)內水體自凈能力弱，TN濃度全面超標，變化范圍為0.72～4.99 mg/L。

(3)庫區(qū)COD年內變幅不大，變化范圍為5～9.95 mg/L，滿足Ⅱ類水質要求(≤15 mg/L)；高錳酸鹽指數較低，均在3 mg/L以下，大部分時間在0.47～1.61 mg/L之間變化，到類水質達標準(≤4 mg/L)。

(4)Fe含量有6個月的時間超過了地表水源地標準值(≤0.3 mg/L)；庫區(qū)中Chla的含量在6月份最高，為28 mg/m3，其他時間均小于6 mg/m3。

3.3 水庫富營養(yǎng)化評價

富營養(yǎng)化是由于營養(yǎng)物質在水體中積蓄過多而造成水體由生產力低的貧營養(yǎng)狀態(tài)逐步向生產力高的富營養(yǎng)狀態(tài)過渡的一種現象。磷和氮含量的增加是造成湖庫富營養(yǎng)化的主要原因。富營養(yǎng)物質主要來源于工業(yè)廢水、生活污水、家畜排泄物及農田施用過量的化學肥料等[4]。

對紫坪鋪水庫進行一年的水環(huán)境監(jiān)測，采用指數法進行計算，評價結果見圖2。

圖2 紫坪鋪水庫營養(yǎng)狀態(tài)評價成果

評價結果表明，對紫坪鋪水庫共進行108點·次的監(jiān)測，綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數為29.09～45.7，以中營養(yǎng)狀態(tài)(30≤TLI(∑)≤50)為主，富營養(yǎng)化風險不高。每年的3～5月氣溫回升，光照充足，在水質相對較差、水體流動性較差的區(qū)域為藻類生長提供了適宜的條件，因此，應將春季作為富營養(yǎng)化防范的關鍵時段，對壩前區(qū)域保持密切監(jiān)測。

4 水環(huán)境保護措施

紫坪鋪水庫作為成都市的水源地，應采取相應措施，保證下游的用水安全。

4.1 加強面源污染防治

推廣氮肥深施、測土配方施肥等科學施肥技術，積極實施農田氮磷流失“生態(tài)攔截”工程，有效減少氮磷通過上游來流入庫。

4.2 加強點源污染防治

加強工業(yè)污染防治，實行嚴格的環(huán)境保護政策，大力推進產業(yè)結構優(yōu)化升級，建議有關部門進一步加強對污染企業(yè)達標排放的監(jiān)督。

4.3 加快完善環(huán)境基礎設施建設

加快縣級污水處理廠升級改造及管網建設、鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠及其配套污水管網建設，將水庫控制流域內的城鎮(zhèn)生活污水納入截污管網，防止因人口增長帶來的生活污染源給水庫水質造成影響。

4.4 建立完善水庫水環(huán)境監(jiān)測體系

定期和不定期調查污染源，及時了解污染源排放情況，以便采取解決措施。定期監(jiān)測水庫水質，為合理利用、管理和保護水之源提供基礎數據。

4.5 提高水庫環(huán)境安全效益

應用最新科學技術研究成果，探索水庫水環(huán)境演變機理及水污染控制與水環(huán)境修復技術，積極研究和創(chuàng)新水庫沖淤、排污等維持水庫水生態(tài)健康和安全的水庫生態(tài)調度方式及技術，發(fā)展綠色循環(huán)經濟，江水庫淤積泥沙資源化利用，認真研究和探索水庫“水華”的防治機理和防治技術。

4.6 加大教育宣傳力度

加強對水源地保護的宣傳教育，通過庫區(qū)學校的學生、戶外宣傳廣告牌、庫區(qū)所在地政府等，大力宣傳水源地保護的重要性。

5 結 論

紫坪鋪水庫的水質較好，大部分月份的水質達到Ⅱ類水質目標。各水質參數年內無明顯變化規(guī)律，大部分水質指標都能滿足Ⅱ類水質標準，其中總氮含量長期超標，鐵含量在部分月份也處

于超標狀態(tài)。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數為29.09～45.7，以中營養(yǎng)狀態(tài)為主。庫區(qū)總氮含量較高，磷含量是藻類增長的限制因素，應作為水庫富營養(yǎng)化防范的關鍵因子。特別應注意春季水庫的富營養(yǎng)化，加強對壩前區(qū)域的監(jiān)測。