大寧調蓄水庫低水位運行期水質保障措施

孫昊蘇 趙 磊 胡國金

(北京市南水北調大寧管理處，北京 102442)

2014年12月12日，南水北調中線一期工程全面通水。5年來，累計調水255億m3，沿線受益人口超過5800萬。北京市是南水北調中線主要受水區之一。南水北調已逐漸成為北京城市供水的主力，主城區自來水供水量的73%來自南水北調供水，5年來中心城區供水安全系數由1.0提升到1.2。2019年密云水庫蓄水量自2000年以來首次突破26億m3。

2014年底，南水北調工程全面通水，截至2019年12月16日，大寧調蓄水庫已累計蓄水9615.67萬m3，為“五湖一線”補水869.56萬m3，向稻田水庫生態蓄水5398.78萬m3。大寧調蓄水庫正發揮著其防洪、調蓄的重要功能。

為保證北京市南水北調河西支線中堤泵站工程的建設安全，水庫按照上級管理部門的要求，控制蓄水水位，自2018年12月2日至2019年10月15日，大寧調蓄水庫連續10個多月沒有蓄水，水庫水位從47.85m降至最低45.95m，水庫最低蓄水量585.80萬m3，水庫水面面積銳減，部分灘地裸露。

大寧調蓄水庫是北京城市飲用水水源地，水質安全是水庫保護的重要方向之一[1]。而水庫長期低水位運行，可能改變水庫原有的生態平衡，威脅水庫水質安全。為做好水庫低水位運行期間水庫水質保護工作，水庫管理部門周密部署，通過分析其潛在的水質安全風險，采取了一系列保障措施保障了水庫水質安全。北京市南水北調水質監測中心水質監測數據顯示，2018年12月至2019年10月，大寧調蓄水庫水質總體穩定，基本保持在地表水Ⅱ類及以上標準(見表1)。因此，本文梳理總結了大寧調蓄水庫低水位運行期間水質保障的措施和方法，以期為其他類似水庫和工程低水位運行期水質保護工作提供參考和借鑒。

表1 大寧調蓄水庫水質監測數據

監測及評價依據為《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)、《地表水環境質量評價辦法》(環辦〔2011〕22號文附件)。

1 大寧調蓄水庫低水位運行期水質風險

1.1 水庫改造及功能改變引起的外部條件變化

大寧水庫位于北京市房山區大寧村北，建于1985年，原開發定位是永定河的滯洪水庫，任務是當永定河盧溝橋斷面發生洪水流量為2500～6200m3/s時，盧溝橋攔洪閘控泄2500m3/s，大寧水庫、稻田水庫、馬廠水庫滯蓄超過2500m3/s的洪量[2]。

大寧水庫建設以來，永定河盧溝橋尚未發生超2500m3/s洪水，滯蓄洪水啟用的概率較低。而南水北調倒虹吸由大寧水庫庫區穿越，大寧水庫的地理條件、水庫庫容具備調蓄南水北調來水、提高北京城市供水保證率的條件。

因此，大寧水庫在承擔原設計防洪任務的基礎上，增加了作為南水北調調蓄水庫的功能，以充分發揮其防洪、供水效益。

大寧調蓄水庫工程是北京市南水北調配套工程的一部分，水庫于2011年底改造完成，改造完的大寧調蓄水庫在承擔原設計防洪任務的基礎上，增加了作為南水北調調蓄水庫的功能，一定程度上提高了北京城市供水保證率。水庫新舊水位、庫容情況見表2。水庫設計洪水位61.01m，校核洪水位61.21m，最大可調蓄庫容汛期為1006萬m3、非汛期為3753萬m3，總庫容4611萬m3。改造后原防洪調度原則維持不變，防洪片區面積維持不變，待河西支線工程建設完成后，大寧調蓄水庫將作為水源地，為豐臺第一水廠、豐臺河西第三水廠、門城水廠、首鋼水廠供水，總計供水規模66.5萬m3/d[3]。

表2 大寧調蓄水庫新舊水位、庫容對照

1.2 交通運輸風險

大寧調蓄水庫北至京周路盧溝新橋，南接稻田水庫，東臨永定河河道，西至京港澳高速。水庫西側和北側緊鄰公路，社會車輛和人員較多；永定河右堤中段，水庫東側壩坡上，河西支線工程的中堤泵站及其附屬管道工程正在施工。這些因素，均為大寧調蓄水庫低水位運行期間水質安全的外部交通風險。

1.3 水庫功能改變帶來的衍生變化

水庫增加調蓄功能后，可能會在一年中頻繁調蓄。庫水位降低，水面面積減小時，會使水庫灘地裸露，水草、樹木以及土壤中的動植物腐敗可能影響水庫水質安全。水面漂浮物和垃圾長期堆積可能造成區域水質指標改變，同時也影響水庫工程形象。適宜的光照和溫度會促進水庫水生生物的增殖，在炎熱的夏季水庫可能面臨富營養化的風險[4]。長期的水面靜止不利于水庫水質安全，可能加劇水庫淺水區域水質惡化。在建工程的施工活動也可能影響水庫水質安全。同時，因為水庫蓄水量變化頻繁，可能打亂原有的水庫生態系統功能，使得水庫自凈能力降低，在夏季調節小區域微氣候的能力也會隨著水庫水量的增減而發生變化，匯水區域地表雨水徑流的生態自凈能力也會隨之減弱。

2 大寧調蓄水庫低水位運行期間水質保障措施

2.1 低水位運行期間采取的水質保障直接措施

2.1.1 封閉管理保安全

大寧調蓄水庫環庫8km建有2m高硬質圍網，圍網上固定防跳刺網，實現了水庫封閉管理。在圍網外重點部位設置了4個流動崗、9個固定崗，保安人員24小時值守，防止無關人員和車輛進入水庫，有效保障庫區安全。在水庫橡膠壩、中堤路北口、副壩觀望臺、退水節制閘、水庫泵站、西堤扶壁擋墻等重點部位配置了16組攝像監控設備，實現24小時不間斷監控。

2.1.2 加密巡查嚴管控

水庫管理部門統一部署，建立專門的巡查管理制度和辦法，明確巡查責任人，每天至少開展兩次全面巡查工作，并詳細填寫記錄和臺賬。施工區域由水政巡查人員專門盯守，每日記錄施工情況，及時制止危害或可能危害水庫水環境安全的行為。

2.1.3 優化美化凈水質

2019年對大寧調蓄水庫庫尾區域(即小啞叭河洪水入庫區域)進行坡面平整和植物種植，通過種植沉水植物、挺水植物，逐步增加水庫庫尾的水生植物蓋度，利用植物的凈化、過濾作用，防御小啞叭河汛期洪水攜帶的污染物，保障大寧調蓄水庫的生態環境安全。

2.1.4 庫區保潔美環境

水庫管理部門建立了專業的運維隊伍開展水庫水環境保潔維護工作。至少每日1次對水面的垃圾、雜草進行清理。每周兩次對壩坡、灘地的水草、樹枝進行清理，水草生長旺季(5—10月)每日1次。至少每月1次對壩體兩側壩坡、灘地、邊溝、灘地的雜草、灌木等高于80cm部分進行割除,清理過的地面雜草高度不超過15cm。

2.1.5 增殖放流保生態

增殖放流是大寧調蓄水庫保護水質、維護水生態平衡的重要手段之一。自2013年起已向水庫投放魚苗9次，有效地維持了水庫水體生態系統的健康和穩定。有研究表明，增殖放流是有效應對大寧調蓄水庫潛在風險，防范藻類暴發和富營養化聚集的重要手段[5]。大寧調蓄水庫中的魚類，在水庫的生態系統中占據著重要的生態位，它們主要以藻類和水草為食，水中的氮、磷通過營養轉化，最終以漁獲物的形式得到固定并移出水體[6]。采用適合規格的漁網合理捕撈成魚，跟蹤監測氮、磷的轉移效果，適時調整放魚的種類、數量、時間，有助于保障水庫水質、水生態的安全。

2.1.6 水質指標常監測

北京市南水北調水質監測中心負責大寧調蓄水庫的水質監測工作，自2014年底南水北調中線工程全面通水后，連續監測至今，大寧調蓄水庫泵站北側平臺位置為水庫水質監測取水點，監測頻次為每月1次。大寧調蓄水庫水生態監測頻次為每月1次(部分月份因冰凍等原因停測)，汛期加密。水庫泵站地下一層裝有水質自動監測站，對水庫COD、BOD5、TN、TP等7項指標進行實時監測，如發現異常，自動報警，有效保障了水庫水質安全。

2.1.7 應急調水促流動

大寧調蓄水庫泵站位于水庫南端，總裝機容量3200kW，安裝潛水混流泵4臺，水泵揚程8～12m，電壓等級為10kV，輸水采用兩根直徑為2.4m的鋼管，最大工況輸水流量可達20m3/s。

退水渠出口位于泵站東側約300m位置，臨近稻田水庫進水閘，而進水閘附近高程較高，底板高程48m，此處水體較少且不易流動，結合前期水生態監測數據分析，該位置水生態監測指標在特定環境下可能發生突變。因此，適時啟動水庫泵站將水庫南岸西側的庫水應急調至退水閘側，有利于水庫水質保護，也能在一定程度上促進水庫水體流動，改善區域水環境。2018—2019年已累計啟動水庫泵站3次，累計運行56h。

2.2 大寧調蓄水庫水質保護的遠期規劃

構建一個水草適度生長分布、魚類多樣性豐富、浮游生物數量適量的健康水生態系統，對于大寧調蓄水庫來說非常重要。一個健康的水生態系統足以抵御低水位運行的威脅，甚至能夠凈化少量的入庫污染物。現階段大寧調蓄水庫對于增殖放流的研究和實踐較多，形成了一定的成果，積累了部分經驗。下一步可嘗試利用水庫底部有較豐富泥沙的特點，恢復性地種植水草及一些沉水植物，如苦草、金魚藻等，利用沉水植物在生長過程中吸收水體中的營養物質的特點，以及植物通過光合作用產生氧氣，抑制有害藻類繁殖的能力，遏制底泥營養鹽向水中的再釋放。并定期收割沉水植物以轉移水體中過量的營養物質，實現凈化水體的積極作用。

從水庫管理和城市供水保障的角度來說，水庫調蓄洪水的次數和調蓄洪水的量越少，越有利于大寧調蓄水庫飲用水水源地的水質保護。因此，加快推進小啞叭河改道工程建設，也有利于大寧調蓄水庫未來的水質保護。

3 結 語

大寧調蓄水庫是北京市重要的飲用水水源地，做好水源地的水質保護工作意義重大。 在城鄉用水持續增長，生態補水力度持續加大的大背景下，預計未來3年，大寧調蓄水庫還會經歷2～3次較長時間的低水位運行期。這就要求水庫管理部門及時總結經驗，豐富技術手段，加大監測力度，保護水庫水質安全。北京市南水北調河西支線工程建成后，大寧調蓄水庫將成為河西支線工程的取水水源地，直接為門頭溝、石景山、豐臺河西地區數百萬居民供水，多蓄水、多調水將成為水庫未來發展的主線。而低水位期的水質保障措施仍將發揮其保護水源安全的重要作用。fffffb