水源地水質(zhì)監(jiān)測成果的污染溯源分析及運行維護管理

盧欣正

(廣東省水文局茂名水文分局，廣東 茂名 525000)

0 引 言

飲用水水源安全關(guān)系廣大人民群眾的根本利益和民生福祉，合理布局飲用水水源，加強飲用水水源管護和治理，提高飲用水水源供水保障水平，強化飲用水水源監(jiān)管工作，加強飲用水水源應(yīng)急管理，建立水資源剛性約束制度，嚴格用水總量控制，是完善水資源配置格局、提高水資源利用效率、增強水資源安全保障能力的行動指南。加強水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測是引水安全的重要保證[1-2]。

文章擬對茂名4個國家國家級重要飲用水水源地監(jiān)測成果進行分析評價，分析其污染污染成因，探究保護水源地的運行管理機制，保證水源地能夠長期安全健康供給。

1 水源地監(jiān)測站分布

水質(zhì)自動監(jiān)測站是擁有固定場所，通過一臺或多臺分析設(shè)備，對水質(zhì)的各項參數(shù)進行連續(xù)、在線和實時檢測，并對數(shù)據(jù)進行上傳、保存和對其變化趨勢作出判斷。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、自動化程度高、測量精度高的優(yōu)點，在環(huán)境保護工作中起著重要的作用。

文章研究茂名重要水文監(jiān)測站有4個，分別為塘崗嶺水廠自動監(jiān)測站、林頭水廠自動監(jiān)測站、名湖水庫自動監(jiān)測站、高州水庫自動監(jiān)測站。

1.1 塘崗嶺水廠監(jiān)測站

塘崗嶺水廠水質(zhì)自動監(jiān)測站為河道型自動監(jiān)測站，位于茂名市化州鑒江塘崗嶺水廠內(nèi)，屬于廣東省水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目水源地、水功能區(qū)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)二期項目。

1.2 林頭水廠監(jiān)測站

林頭水廠水質(zhì)自動監(jiān)測站為河道型自動監(jiān)測站，位于茂名市電白區(qū)林頭水廠內(nèi)，屬于廣東省水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目水源地、水功能區(qū)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)二期項目。

1.3 名湖水庫監(jiān)測站

名湖水庫水質(zhì)自動監(jiān)測站為湖庫型自動監(jiān)測站，位于茂名市名湖水庫內(nèi)，屬于廣東省水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目水源地、水功能區(qū)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)二期項目。

1.4 高州水庫監(jiān)測站

高州水庫水質(zhì)自動監(jiān)測站為湖庫型自動監(jiān)測站，位于茂名市高州市高州水庫內(nèi)，屬于廣東省水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目水源地、水功能區(qū)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)二期項目。

2 水質(zhì)監(jiān)測成果

2.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理原則

對于異常數(shù)據(jù)和極值數(shù)據(jù)進行篩選應(yīng)注意以下原則: ①水溫、pH、溶解氧、濁度、電導(dǎo)率、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮等項目為 0 的數(shù)據(jù)； ②同一時刻、同一批水樣，氨氮>總氮的不合理數(shù)據(jù)；③剔除監(jiān)測儀器的測量極值；④由于設(shè)備故障而長期不波動的數(shù)據(jù)；(塘崗嶺水廠水質(zhì)自動監(jiān)測站1-6月停運，停運期間數(shù)據(jù)不納入統(tǒng)計范圍)；⑤測量周期中出現(xiàn)的不合理數(shù)據(jù)；⑥葉綠素、藍綠藻數(shù)據(jù)不納入統(tǒng)計分析。

對于極值處理上應(yīng)：①pH不在 6-9 范 圍內(nèi)的數(shù)據(jù)和及其出現(xiàn)時間；②溶解氧最大和最小的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)時間；③氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮最大數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)時。

同時應(yīng)當注意超標因子的篩選，當出現(xiàn)pH >6或<9；溶解氧<5mg/L；高錳酸鹽指數(shù)> 6mg/L；氨氮>1.0mg/L；總磷(湖、庫>0.05mg/L)>0.2mg/L；總氮>1.0mg/L；水溫、電導(dǎo)率、濁度、葉綠素、藍綠藻等項目不參與統(tǒng)計。超標數(shù)據(jù)量占有效數(shù)據(jù)總數(shù)超過10%即視為超標因子。異常數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1所示：

高州水庫監(jiān)測站和名湖水庫監(jiān)測站的總氮數(shù)據(jù)都存在異常情況，異常超標率分別為0.54%和1.46%，經(jīng)過與常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較，是由于儀器波動引起。

2.2 水質(zhì)評價

按照數(shù)據(jù)清洗原則進行數(shù)據(jù)清理后，茂名市4個水質(zhì)自動站獲取有效水質(zhì)數(shù)據(jù)。依據(jù)《地面水環(huán)境質(zhì)量標準》GB3838-2002 對所有數(shù)據(jù)組的pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮、總磷等 6個指標進行單因子評價，對4個自動監(jiān)測站經(jīng)數(shù)據(jù)清洗后進行單獨評價，結(jié)果如下：

1)塘崗嶺水廠水質(zhì)自動監(jiān)測站。2021 年塘崗嶺水廠水質(zhì)良好，全年水質(zhì)類別均達到Ⅲ類及以上，Ⅲ類比率占7%，II 類比率達到63%。Ⅰ類比率占30% 。

2)林頭水廠水質(zhì)自動監(jiān)測站。2021年林頭水廠水質(zhì)良好，全年水質(zhì)類別均達到III類及以上，Ⅲ類比率占13%，II 類比率達到79%。Ⅰ類比率占8%。

3)名湖水庫水質(zhì)自動監(jiān)測站。2021年名湖水庫水質(zhì)良好，全年水質(zhì)類別達到Ⅲ類及以上的比率達到98%，Ⅳ類比率占2%，Ⅲ類比率達到64%，II類比率占34%，Ⅰ類的比率為0。

4)高州水庫水質(zhì)自動監(jiān)測站。2021年名湖水庫水質(zhì)良好，全年水質(zhì)類別達到Ⅲ類及以上的比率達到99%，Ⅳ類比率占1%，Ⅲ類比率達到82%，II類比率占17%。Ⅰ類的比率為0。

表1 異常超標數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

2.3 監(jiān)測成果

2021年對4個測站共開展實驗室監(jiān)測12次，自動監(jiān)測站點與實驗室監(jiān)測站點對應(yīng)情況為：塘崗嶺水廠-博青，林頭水廠-共青河1號水源地，名湖水庫-名湖水庫出口，高州水庫-石骨水庫供水口。與4個測站對應(yīng)水質(zhì)斷面的評價結(jié)果顯示如表2所示，4個自動監(jiān)測站對應(yīng)水質(zhì)斷面實驗室的檢測結(jié)果(水溫、pH、電導(dǎo)率、濁度、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮)全部達到或優(yōu)于Ⅲ類標準，無超標項目。

采用有效數(shù)據(jù)的全年平均值，將實驗室水質(zhì)監(jiān)測分析結(jié)果與自動水質(zhì)站結(jié)果比較，水質(zhì)狀態(tài)與趨勢基本一致。評價結(jié)果詳見表3。

表2 2021年茂名分中心實驗室水源地監(jiān)測數(shù)據(jù)評價表

表3 2021年國家重要水源地水質(zhì)自動監(jiān)測站數(shù)據(jù)年度水質(zhì)評價表

3 污染溯源調(diào)查分析

3.1 農(nóng)村生活污水污染調(diào)查與分析

庫區(qū)內(nèi)有4個自然村，人口共計有809人。其生活污水均排到水庫庫區(qū)內(nèi)。據(jù)了解庫區(qū)內(nèi)部分自然村的基礎(chǔ)建設(shè)已經(jīng)提升改造，村里設(shè)置集中的排污管道，對污水進行處理，生活污水都是集中處理后排放。

庫區(qū)內(nèi)農(nóng)村人均用水量根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，農(nóng)村人均用水量約為80L/p·d，污水排放系數(shù)取0.8，水庫區(qū)農(nóng)村生活污水污染物參考國家環(huán)保部確定的太湖流域污染源調(diào)查數(shù)據(jù)，以實際用水數(shù)值按比例計算每人每天污染物排放量，庫區(qū)現(xiàn)狀農(nóng)村生活污水污染物排放量歷史調(diào)查結(jié)果可知[6]，庫區(qū)生活污水排放量0.34萬t/a，CODcr排放量為132t/a，總氮污染負荷為0.48t/a，總磷污染負荷為0.10t/a，氨氮污染負荷為0.34t/a。

3.2 禽畜養(yǎng)殖污染調(diào)查與分析

由于部分庫區(qū)周圍存在少量農(nóng)戶無成規(guī)?；B(yǎng)殖，養(yǎng)殖家禽主要品種為鴨和雞，牲畜主要品種為豬和牛。經(jīng)了解部分庫區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)散養(yǎng)雞數(shù)量約為40只，鴨為50只，豬36頭，牛18頭。這些禽畜排放的糞尿及其污染物，如未完全集中處理，僅進行簡易利用和處理，經(jīng)過富集流動和雨水沖刷，會對水庫的水環(huán)境會造成少量污染。查《畜禽養(yǎng)殖的排污系數(shù)》資料可知，鴨的飼養(yǎng)周期為210d，雞飼養(yǎng)周期約為200d，豬飼養(yǎng)周期約為200d，牛的飼養(yǎng)周期約為365d。這些禽畜養(yǎng)殖污染物排放系數(shù)可見表4。利用禽畜養(yǎng)殖數(shù)和污染物排放系數(shù)，按照以下公式計算農(nóng)村禽畜養(yǎng)殖污染物排放量：不同畜禽年糞尿排放量(t/a)=個體日產(chǎn)糞尿量(kg/d頭)×飼養(yǎng)期(d)×不同畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖數(shù)(頭、只)×10-3。根據(jù)計算，庫區(qū)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖污染物排放量的計算結(jié)果見表5。

表4 畜禽糞尿排泄系數(shù)

表5 農(nóng)村分散禽畜養(yǎng)殖污染物排放量

續(xù)表5 農(nóng)村分散禽畜養(yǎng)殖污染物排放量

3.3 污染溯源分析

在入庫污染負荷中，CODcr主要來農(nóng)業(yè)面源污染，其次來自農(nóng)村養(yǎng)殖；總氮主要來自庫區(qū)林地、水田的面源污染；總磷、氨氮除主要來自庫區(qū)面源污染外，農(nóng)村養(yǎng)殖也是一個重要來源。

高州水庫名湖水庫為水庫水源地。名湖水庫是通過高州水庫東干渠從高州水庫引水，沿途污染較少。兩個水庫污染源主要是高州水庫庫區(qū)上游的生活、農(nóng)業(yè)污染，特別是高州水庫上游的居住人口有30多萬人，雖然在重要城鎮(zhèn)建設(shè)了小型污水處理廠，但仍有不少生活污水難以收集，直接排入入庫河流。

塘崗嶺水廠、林頭水廠為河流水源地，污染源主要為上游的生活、農(nóng)業(yè)及養(yǎng)殖污染。鑒江塘崗嶺水廠上游流經(jīng)信宜、高州、化州。共青河林頭水廠從袂花江引水，上游流經(jīng)羅坑、霞洞、林頭、觀珠等城鎮(zhèn)。茂名市生活污水收集率不搞，較多生活污水未經(jīng)收集直排入河。

4 水資源保護規(guī)劃措施

4.1 加強水源地保護保護監(jiān)督監(jiān)測

加強水源保護管理能力建設(shè)，盡快完成水庫水源保護區(qū)劃分。加強水源地保護監(jiān)督管理是保護水庫水質(zhì)，預(yù)防各類水污染事件發(fā)生的重要措施。日常監(jiān)管工作主要包括：實行庫區(qū)巡查，加強對庫區(qū)排污、開發(fā)建設(shè)工程等各類影響水質(zhì)行為的監(jiān)管。

加強水質(zhì)監(jiān)測制度，建立供水水庫水質(zhì)監(jiān)測和發(fā)布制度。水質(zhì)監(jiān)測制度包括連續(xù)監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測制度，按國家有關(guān)標準和操作規(guī)程設(shè)定監(jiān)測位置、監(jiān)測指標、監(jiān)測頻次，以及取樣、檢測和化驗程序等，建立應(yīng)對突發(fā)水污染事故的水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)測制度和處置方案、措施，水行政主管部門負責(zé)實施監(jiān)督。同時定期發(fā)布水庫水源水質(zhì)情況。

4.2 加強庫區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

大力開展農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，鼓勵庫區(qū)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)模式和生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)。結(jié)合推行有機食品、綠色食品、無公害食品標準將一方面有利于減少污染，另一方面有利于提高食品質(zhì)量。由種植業(yè)、糧食型為主逐步轉(zhuǎn)向效益型農(nóng)業(yè)，加大對農(nóng)戶的生態(tài)補償水平。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的過程中加快實施種植業(yè)化肥、農(nóng)藥“減量增效控污”工程，通過調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、推廣科學(xué)用肥和使用有機復(fù)合肥料等措施減少化肥施用量。

4.3 核定水庫庫容關(guān)系曲線

重新測定水庫庫容關(guān)系曲線，保障突發(fā)水污染事故調(diào)水，由于各水庫完工時間較長，庫區(qū)經(jīng)過幾十年的變化發(fā)展，可能有淤積和部分地區(qū)塌方，這樣直接影響原制定的庫容曲線的準確性。為此，重新測定一條比較準確的水位～庫容曲線來分析水庫的蓄水變化有利于對水庫的管理，同時有助于發(fā)生突發(fā)水污染事故，或者藍藻水華爆發(fā)時采取有效措施對突發(fā)水污染事故進行治理。

庫容關(guān)系曲線率定的方法包括庫區(qū)地形測量和庫容計算兩個方面的工作。庫區(qū)地形測量主要是對庫區(qū)內(nèi)的平面控制、高程控制和地形測量；庫容計算是采用棱柱體公式，計算出準確的庫容。

5 結(jié) 論

對茂名供水水庫的水源保護，應(yīng)重在日常采取有效的預(yù)防措施，嚴防其水質(zhì)惡化和來水量枯竭， 加強對分中心人員及運維人員培訓(xùn)，提升人員數(shù)據(jù)分析能力及設(shè)備維護水平。強化水質(zhì)自動監(jiān)測站監(jiān)督管理，分中心組織人員定期對自動站進行巡查。提高水質(zhì)自動監(jiān)測站維護頻率，確保儀器設(shè)備穩(wěn)定運行，數(shù)據(jù)傳輸完整、準確。發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)經(jīng)分析確認后可及時反饋到相關(guān)管理部門，提高水污染防治預(yù)警能力。取水點設(shè)置要避開水庫出口、死水區(qū)、回水區(qū)，盡量選擇水流較為順直、水流穩(wěn)定、水面寬闊處。結(jié)合水文部門的新技術(shù)、新方法、新思路，共同為水源地達標建設(shè)出謀劃策。