丹江口水庫170 m 蓄水期陶岔水域水質狀況及其保障對策

楊 孩， 何建剛， 吳佳敏， 李 楠＊

（中國南水北調集團中線有限公司渠首分公司， 河南 南陽 473000）

丹江口水庫（32°36′～33°48′N，110°59′～111°49′E）位于漢江中上游，橫跨鄂豫兩省，由漢江庫區和丹江庫區組成，為南水北調中線工程水源地[1]。 丹江口大壩加高工程自2013年竣工驗收以來， 水庫水位從未蓄至正常蓄水位170米， 因此丹江口水庫在今年（2021年）秋汛來水有利于蓄水的形勢下進行試驗性蓄水，并于10月10日14時，丹江口水庫水位蓄至170米正常蓄水位， 本次成功蓄水為南水北調中線工程和漢江中下游供水提供了基礎保障， 也為丹江口樞紐工程整體竣工驗收創效了有利條件。

陶岔水域的水質狀況直接決定著南水北調的輸水質量， 因此本文基于陶岔監測站在丹江口水庫水位抬升期間（160 m至170 m）水質監測成果，分析陶岔水域水質現狀，分析水質變化原因，提出水質安全的保障對策建議， 以期為丹江口庫區的水環境治理提供參考。

1 研究范圍與數據來源

1.1 研究范圍

陶岔水域的陶岔壩前（S1）、陶岔壩后（S2）、姜溝（S3）三個監測位點，如圖1所示。

圖1 水質自動監測位點

1.2 數據來源

數據時間自2021年7月7日至10月10日， 水位數據來源于湖北省水利廳官網； 水質數據來源于生態環境部陶岔壩前自動監測站， 陶岔渠首樞紐管理局壩后、姜溝自動監測站，水質指標包含水溫、pH、電導率、濁度、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數、總磷、總氮。

2 水質現狀

整體來看， 丹江口庫區水位由160 m抬升至170 m期間， 除陶岔壩后位點溶解氧在10月4日-7日期間為III類水外，陶岔水域水質基本保持在I～II類之間（河流總氮不參評）。 三個監測位點溫度和pH變化趨勢相似，陶岔壩前位點電導率在8月后明顯高于陶岔壩后和姜溝位點。 各監測位點濁度較小，其中陶岔壩后和姜溝濁度低于陶岔壩前位點。 溶解氧變化趨勢相似，陶岔壩后位點在10月溶解氧濃度開始降低，并于5日下降至III類水水平。 陶岔水域氨氮濃度均處于I類水水平， 進入8月汛期后陶岔壩前顯著高于壩后和姜溝位點。陶岔壩前在8月汛期前高錳酸鹽指數高于壩后和姜溝位點，為II類水水平，汛期后三個站點濃度水平相近，為I類水水平。 陶岔壩前、壩后兩個站點總磷濃度在此期間處于波動狀態，且處于I類水水平。 陶岔壩前總氮在汛期前處于III～IV類水水平，汛期后和壩后處于相似水平處于II類水標準。

圖2 丹江口庫區水位及陶岔水域水質狀況

3 溶解氧下降原因分析

溶解氧（DO）是水體經過與大氣中的氧氣交換或經過化學、生物化學等反應后溶解于水中的氧。統計數據表明，溶解氧與水溫極顯著的負相關[2]。 這是由于溫度越高， 溶解的鹽分越大， 水中的溶解氧越低。 溶解氧在垂直方向上因太陽輻射及水體熱傳導的作用呈現季節性的分層。春秋冬季，庫水由于存在上下對流混合，上下層水體水溫處于均溫狀態，溶解氧也基本相同；夏季因表層水體升溫比下層快，形成了明顯的溫度分層結構和溶解氧分層結構， 表層與空氣充分接觸，溶解氧較高，底層因有機質分解消耗氧和水體溶解氧得不到及時的補充，溶解氧較低。分析陶岔水域壩后溶解氧較低的原因可能有以下兩個方面：

3.1 洪水擾動

水庫蓄水后， 淹沒的土地和消落帶中存在大量的腐殖質。丹江口庫區上游秋汛期間，入庫流量和流速增加，由于洪水的擾動，沉降在底泥中的腐殖質在水體中翻滾、 懸浮。 腐殖質是一類分子量在300-30000的一類有機物，含有大量的醇基、羧基、酚基、苯環等基團， 在微生物分解的過程中需要消耗大量的氧氣，造成水體溶解氧降低[3]。

3.2 水體未分層

10月為丹江口庫區夏季向秋季的轉換季節，進入秋季水體分層現象減弱或消失， 水體上下處于均溫狀態，水流上下交換混合。 由于交換作用，下層的低溶氧水體攜帶耗氧的腐殖質進入上層， 消耗上層水體中的溶解氧； 同時上層的浮游藻類也會被水流帶入下層，由于下層光照較少，減弱了浮游藻類的光合作用，進一步減少溶解氧的產生，從而降低溶解氧水平[4]。

4 水質保障對策建議

4.1 加強消落帶利用管理

作為水位漲幅淹沒和裸露的地帶， 隨著丹江口庫區正式蓄水170 m， 壩前水位在160～170 m之間變化，形成了水位變幅達10 m的消落帶。針對不同的消落水位開展不同的利用方式，如植樹造林、封灘育草生態農業、生態觀光旅游等，結合消落區特點合理利用和管理消落區[5]。

4.2 加強緩沖帶建設

緩沖帶是建立在河湖沿岸的植被帶， 通過植物吸收、阻隔，土壤過濾、吸滲、沉積等作用，有效的阻止地表徑流中的污染物和營養鹽進入湖體， 針對農業面源污染具有較好的效果[6]。此外緩沖帶還有護岸功能，防止水土流失；生態功能，調節區域微氣候，美化環境，提升生物多樣性和生態系統生產力[7]。

4.3 深入污染物釋放問題研究

水庫蓄水后，淹沒的土地及消落帶通過溶解、擴散會釋放大量的有機污染物、營養鹽、農藥和重金屬進入水體，造成水環境問題，是庫區水環境惡化的的重要原因[8]。 深入研究庫區污染物釋放問題，可以為水庫的水環境管理提供科學依據。

4.4 庫周污染源監控信息系統建設

污染源監測方面， 生態環境部門應由監測向信息化監測轉變， 建立和完善庫區污染源監控信息系統。 針對企業的非法排污問題進行實時、直觀、可視的動態監督，提升污染排查與治理的效率和質量。