西大洋水庫(kù)水質(zhì)變化趨勢(shì)及影響因素分析

寇利卿

(河北省保定水文水資源勘測(cè)局，河北保定071051)

西大洋水庫(kù)水質(zhì)變化趨勢(shì)及影響因素分析

寇利卿

(河北省保定水文水資源勘測(cè)局，河北保定071051)

根據(jù)2003～2010年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，采用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法，評(píng)價(jià)西大洋水庫(kù)水質(zhì)狀況，并進(jìn)行水質(zhì)趨勢(shì)分析。結(jié)果表明，西大洋水庫(kù)水質(zhì)良好，自2003年至2010年均屬清潔水體;2003～2010年總體呈變好趨勢(shì)，綜合污染指數(shù)由0.56下降至0.47。最后分析了工業(yè)點(diǎn)源、農(nóng)業(yè)面源、水土流失、流域水文特性等因素對(duì)西大洋水庫(kù)水質(zhì)的影響。

西大洋水庫(kù);水質(zhì);內(nèi)梅羅指數(shù);變化趨勢(shì)

西大洋水庫(kù)位于海河流域大清河系唐河出山口唐縣境內(nèi)的西大洋村下游1 km處，是一座以防洪為主，兼顧城市供水、灌溉、發(fā)電等綜合利用的大(Ⅰ)型水庫(kù)。經(jīng)過(guò)30多年的運(yùn)用，在防洪、灌溉、供水、發(fā)電方面均發(fā)揮了較大作用。另外，西大洋水庫(kù)還承擔(dān)著下游城市、工業(yè)和農(nóng)業(yè)的供水任務(wù)，現(xiàn)狀情況下，向保定市城市工業(yè)、生活供水5 000萬(wàn) m3，規(guī)劃供保定市9 460萬(wàn) m3，唐河灌區(qū)50萬(wàn)畝農(nóng)田供水;15 000萬(wàn)m3，規(guī)劃向定曲電廠供水3 200萬(wàn) m3。供水用途的多樣化，對(duì)庫(kù)區(qū)水環(huán)境的保護(hù)提出了更高的要求。本文根據(jù)多年實(shí)測(cè)資料，分析評(píng)價(jià)西大洋水庫(kù)水質(zhì)的變化規(guī)律，研究流域氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)庫(kù)區(qū)水質(zhì)的影響，為更好的保護(hù)西大洋水庫(kù)水環(huán)境提供技術(shù)支持。

1 流域概況

西大洋水文站屬海河流域大清河水系唐河。唐河發(fā)源于山西省渾源縣南部的恒山，在靈邱縣東南入保定地區(qū)淶源縣境，經(jīng)走馬驛進(jìn)入唐縣境內(nèi)，流經(jīng)倒馬關(guān)、中唐梅、大石峪進(jìn)入西大洋水庫(kù)，最后經(jīng)定州、望都、清苑，于安新縣的韓村入白洋淀。流域面積4 420 km2，總庫(kù)容11.37億 m3，防洪標(biāo)準(zhǔn)為500 a一遇洪水設(shè)計(jì)，2000年一遇洪水校核，調(diào)洪庫(kù)容7.58億 m3。

西大洋水庫(kù)所處區(qū)域?qū)贉貛О敫珊荡箨懶詺夂?，四季分明，多年平均氣溫?2.1℃左右。流域內(nèi)多年平均降水量為534.7 mm，多年平均徑流量為4.230 0億 m3，多年平均含沙量和輸沙量分別為 6.59 m3/kg、377.0 萬(wàn) t。

2 水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)

為綜合反映西大洋水庫(kù)水質(zhì)狀況，采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)［1］。評(píng)價(jià)指標(biāo)有pH值、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量(BOD5)、揮發(fā)酚、砷、汞、六價(jià)鉻、鎘、氟化物、總磷等12項(xiàng)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838－2002)中的Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)計(jì)算步驟

(1)首先按式(1)計(jì)算各單項(xiàng)指標(biāo)的污染指數(shù)Ii，

式中:Ci為第i項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)值;Si為第i項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。

pH值和溶解氧污染指數(shù)的計(jì)算方法與其它指標(biāo)不同，分別按式(2)和(3)計(jì)算，

式中:pHSu、pHSd為分別為pH值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的上限和下限;Ct為對(duì)應(yīng)溫度t時(shí)的飽和溶解氧濃度。

(2)然后按式(4)計(jì)算各指標(biāo)污染指數(shù)的平均值Iave和最大值 Imax，

(3)最后按式(5)計(jì)算內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)I。

綜合污染指數(shù)大于1，表明超過(guò)了規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)不能滿(mǎn)足使用要求;綜合污染指數(shù)小于1，則認(rèn)為滿(mǎn)足要求，污染指數(shù)越小，表明水質(zhì)越好。

2.3 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

選用2003～2010年西大洋水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，以各參數(shù)年均值計(jì)算綜合污染指數(shù)，評(píng)價(jià)水質(zhì)等級(jí)(表1)。

西大洋水庫(kù)總體評(píng)價(jià)水質(zhì)良好，在評(píng)價(jià)的8年中，水質(zhì)污染指數(shù)均小于1，且變化不大，均屬清潔水體。在各指標(biāo)中，總磷、氟化物、BOD5、高錳酸鹽指數(shù)、pH值對(duì)綜合污染指數(shù)的貢獻(xiàn)較大，是西大洋水庫(kù)水體的主要污染物。

3 水質(zhì)趨勢(shì)分析

3.1 綜合污染指數(shù)變化趨勢(shì)

2003～2010年，西大洋水庫(kù)水質(zhì)總體比較穩(wěn)定，均屬于清潔水體，且綜合污染指數(shù)由0.56下降至0.47，水體呈進(jìn)一步變好的趨勢(shì)。綜合污染指數(shù)年際變化規(guī)律為:除了2003年為0.56外，2004～2010年綜合污染指數(shù)基本穩(wěn)定在0.4～0.5之間(圖1)。

表1 西大洋水庫(kù)水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)表

圖1 西大洋水庫(kù)水質(zhì)指數(shù)變化圖

西大洋水庫(kù)水體中高錳酸鹽指數(shù)污染指數(shù)和總磷污染指數(shù)呈現(xiàn)與綜合污染指數(shù)基本相同的變化規(guī)律(圖2)，進(jìn)一步說(shuō)明了該兩項(xiàng)指標(biāo)是西大洋水庫(kù)水體的主要污染物質(zhì)。

3.2 富營(yíng)養(yǎng)狀況變化趨勢(shì)

西大洋水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)參數(shù)選用總磷、總氮和高錳酸鹽指數(shù)，首先計(jì)算各單項(xiàng)參數(shù)的分值，然后求3個(gè)參數(shù)的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，確定西大洋水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化等級(jí)［2］－［3］。

圖2 西大洋水庫(kù)典型參數(shù)指數(shù)變化圖

西大洋水庫(kù)2003～2010年綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，2003年為 45.9，2010年降為 32.5，但均在 30～50的范圍內(nèi)，富營(yíng)養(yǎng)狀況屬于中營(yíng)養(yǎng)(表2)。

表2 西大洋水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)狀況評(píng)價(jià)表

4 水質(zhì)影響因素分析

影響流域水環(huán)境的因素包括自然地理、氣候變化及人類(lèi)活動(dòng)等。西大洋水庫(kù)以上流域內(nèi)的工業(yè)點(diǎn)源、農(nóng)業(yè)面源、水土流失及流域水文特性等都會(huì)對(duì)庫(kù)區(qū)水質(zhì)造成影響。

4.1 點(diǎn)源污染的影響

工業(yè)點(diǎn)源污染通常以排污口的方式將污水直接或間接排入河道，大量的污染物進(jìn)入水體，當(dāng)污染物入河量超過(guò)水體自?xún)裟芰r(shí)，就會(huì)使水質(zhì)惡化造成污染。

西大洋水庫(kù)以上流域內(nèi)的點(diǎn)源污染主要是化工、選礦等工業(yè)排污口及城鎮(zhèn)生活排污口，污染物經(jīng)唐河等流入庫(kù)區(qū)，污染水庫(kù)水質(zhì)。據(jù)調(diào)查，2009年和2010年西大洋水庫(kù)以上流域污水入河總量、主要污染物COD和氨氮入河量比2003年均有大幅下降(表3)，說(shuō)明流域內(nèi)點(diǎn)源污染治理、污染物減排工作取得積極成效，也使西大洋水庫(kù)水質(zhì)得到明顯改善。

表3 西大洋水庫(kù)以上流域入河排污口調(diào)查表

4.2 面源污染的影響

隨著污染治理力度的不斷加大，工業(yè)廢水及城市生活污水等點(diǎn)源污染得到有效治理，相對(duì)而言，面源污染已成為水環(huán)境污染的重要因素。據(jù)調(diào)查，目前30%～50%的地球表面已受到非點(diǎn)源污染的影響［4］。

面源污染主要包括化肥、農(nóng)藥流失、人和畜禽糞便污染、生產(chǎn)生活固體廢棄物、水土流失等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過(guò)度施用化肥、農(nóng)藥，大量未被作物吸收的殘留物隨降雨徑流進(jìn)入河道和水庫(kù)，造成水體污染和富營(yíng)養(yǎng)化;未經(jīng)處理的人畜糞便和固體廢棄物，在雨水的沖刷下大量的濾滲液排入水體，形成面源污染［5］;水土流失的影響主要表現(xiàn)在汛期暴雨洪水裹挾大量泥沙進(jìn)入河流和水庫(kù)，造成庫(kù)區(qū)水體無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)質(zhì)含量迅速升高，水質(zhì)變差［6］。

西大洋水庫(kù)水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的污染大部分是面源引起的，為防止西大洋水庫(kù)水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化，保障供水安全，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)入庫(kù)面源的控制。

4.3 流域水文特性的影響

流域水文特性對(duì)西大洋水庫(kù)水質(zhì)的影響主要表現(xiàn)為降水量和徑流量的減少。由于氣候的變化和人為因素的影響，西大洋水庫(kù)以上流域年降水量和徑流量都呈下降趨勢(shì)，且年徑流量下降幅度大于年降水量下降幅度。流域徑流量的減少，直接導(dǎo)致入庫(kù)水量和蓄水量的減少，水體交換周期延長(zhǎng)，自?xún)裟芰p弱。最終使水體中污染物濃度升高，水質(zhì)變差。

5 結(jié)語(yǔ)

1)西大洋水庫(kù)作為防洪、灌溉、發(fā)電和城市生活等多用途供水水源地，其水質(zhì)的好壞直接關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人民群眾的生活。采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)其水質(zhì)，結(jié)果表明西大洋水庫(kù)水質(zhì)總體較好，2003～2010年的8年中，均屬清潔水體。

2)2003～2010年，西大洋水庫(kù)水質(zhì)總體呈變好趨勢(shì)，綜合污染指數(shù)由0.56下降至0.47，水質(zhì)等級(jí)均為清潔，水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)狀況均為中營(yíng)養(yǎng)。

3)影響西大洋水庫(kù)水質(zhì)的因素有工業(yè)點(diǎn)源、農(nóng)業(yè)面源、水土流失、流域水文特性等。點(diǎn)源污染以排污口的方式進(jìn)入水體，面源污染和水土流失則是隨降雨徑流匯入庫(kù)區(qū)，影響水庫(kù)水質(zhì);流域降水量和徑流量的減少，導(dǎo)致入庫(kù)徑流量和蓄水量減少，水體自?xún)裟芰p弱，污染物濃度升高，水質(zhì)變差。

［1］丁雪卿.改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)法在集中式飲用水源地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.四川環(huán)境.2010，29(2):47－51.

［2］金相燦.湖泊富營(yíng)養(yǎng)化控制和管理技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2001.

［3］孟紅明，張振克.我國(guó)主要水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀評(píng)價(jià)［J］.河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2007，35(2):133 －136.

［4］崔鍵，馬友華，趙艷萍，等.農(nóng)業(yè)面源污染的特性及防治對(duì)策［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào).2006(1):335 －341.

［5］崔惠敏.農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)白洋淀流域水環(huán)境的影響分析［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技.2011，(7):298 －300.

［6］趙本龍，張強(qiáng).沙河流域王快水庫(kù)上游水文要素特性分析［J］.海河水利.2009，(03):34 －36.

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B

1004－1184(2012)04－0085－02

2011－02－08

寇利卿(1980－)，女，河北定州人，工程師，主要從事水環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)研究工作。