梅山水庫泄水水質及污染物通量分析

張杰茗 萬瑞容

一、流域概況

梅山水庫位于大別山腹地，地處淮河一級支流史河上游，坐落于有“紅軍故鄉、將軍搖籃”之譽的安徽省金寨縣。梅山水庫屬河道型水庫，水庫壩址在金寨縣梅山鎮大小梅山之間的桂山口下游，是一座以防洪、灌溉為主，兼有航運、發電等綜合效益的大型水利水電工程。水庫上游主要支流有竹根河、白沙河、麻河、白水河等11 條山溪河流。梅山水庫為多年調節水庫，控制流域面積1970km2，占史河全流域面積的28.6%；庫區多年平均降水量為1384mm，總庫容23.37 億m3，防洪庫容11.39 億m3，興利庫容7.96 億m3，死庫容4.02 億m3。

二、泄水水質

（一）水質資料

收集1977—2021年梅山水庫泄水口至下游皖豫省界斷面之間河段水利、環保部門452 測次的水質監測資料進行梅山水庫泄水水質變化分析，該河段常規水質監測項目由二十世紀七八十年代的8 項逐步增長到近年的23 項《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）基本項目中除菌群外的所有指標，監測頻率也由季發展到月。從梅山水庫壩下水質歷史資料分析結果看到，23 項水質指標中長期穩定優于《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅱ類水指標有13 項（其中Ⅰ類水為10 項），不能長期穩定達到Ⅲ類水的指標有7 項，分別是溶解氧、高錳酸鹽指數、生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、揮發酚。依據各指標對水質影響及資料情況，選擇高錳酸鹽指數、氨氮、總磷三項主要指標進行水質變化分析，監測數據分別為441、430 和323 個。

（二）水質趨勢

依據季節性Kendall 檢驗來判斷水質趨勢，該法是一種僅考慮數據相對排列的非參數檢驗，其主要優點是不受水質資料的非正態性、季節性變化、出現漏測值或小于檢測限值等的影響。Kendall檢驗取顯著性水平α 為0.1 和0.01 為限判別，即當α ≤0.01 時，說明檢驗具有高度顯著性水平；0.01 ≤α ≤0.1 時，說明檢驗是顯著的，否則不顯著。依據國民經濟歷次五年計劃的時段計算各水質項目濃度平均值，并據此用季節性Kendall 檢驗軟件進行趨勢分析（見表1），結果是梅山水庫泄水中高錳酸鹽指數、氨氮、總磷三項主要水質項目自二十世紀七十年代至今均無明顯升降趨勢。

表1 梅山水庫泄水水質趨勢表

（三）濃度分布

分別以高錳酸鹽指數、氨氮、總磷三項主要水質項目各自的逐月歷史數據進行分布頻率分析，水質項目達到Ⅰ類水的頻率分別為29.5%、54.0%和18.8%；達到Ⅱ類水的頻率分別為94.4%、95.9%和91.2%；達到Ⅲ類水的頻率分別為98.5%、99.7%和99.7%，累積頻率見表2，分布頻率見圖1～圖3。除總氮外的所有指標參評時，Ⅰ類水、Ⅱ類水的測次占比分別為10%和65.9%，達到Ⅲ類水測次占比為94.0%，Ⅳ類及劣于Ⅳ類水占比共為6.0%，主要定類水質項目為高錳酸鹽指數、氨氮及揮發酚。

表2 主要水質項目濃度分布表（單位：mg/L）

圖1 高錳酸鹽指數濃度分布圖

圖2 氨氮濃度分布圖

三、污染物通量

依據梅山水庫泄水逐月平均流量資料與各測次水質資料分析泄水污染物通量及趨勢，分析項目仍用高錳酸鹽指數、氨氮、總磷。

（一）通量與模數

依據流量與主要水質項目濃度分析月通量，進而分析汛期、非汛期和全年各水質項目污染物通量，梅山水庫泄水各水質項目汛期與非汛期濃度總體差異不大，通量主要因泄水流量變化而變化，高錳酸鹽指數、氨氮、總磷多年平均通量分別為3446t/a、203t/a 和70.3t/a。其中汛期通量占80%左右；以梅山水庫1970km2匯水面積分析，高錳酸鹽指數、氨氮、總磷污染負荷平均模數分別為1749kg/a/km2、103kg/a/km2和35.7kg/a/km2，詳見表3。

（二）通量分布

按照梅山水庫實際年泄水總量多寡劃分，豐水年高錳酸鹽指數、氨氮、總磷通量分別為4852t/a、278t/a 和88.1t/a，平水年則分別為3208t/a、186t/a 和69.1t/a，枯水年則分別為2372t/a、143t/a 和44.5t/a。以年污染物通量為樣本，各特征累積頻率下高錳酸鹽指數、氨氮、總磷通量值詳見表4。

表4 主要水質項目污染負荷通量分布表（單位：mg/L）

四、結論

綜上所述，梅山水庫匯水范圍內總體水質良好，受人為干擾較小，污染負荷主要源于流域面源。依據梅山水庫壩下1977—2021年水質水量資料分析，水庫泄水水質無明顯變化趨勢，達到Ⅲ類水頻率在94.0%以上，水質較為穩定■