花古水庫綜合水質(zhì)標識指數(shù)空間變化度探析

任 紅

(綏中縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 綏中 125200)

由于水庫水質(zhì)受地球氣候及海拔高度的影響，水質(zhì)對季節(jié)變化較為明顯[1]。汛期由于入庫水量較大，水庫水質(zhì)普遍相對較好，但是在枯水期及平水期,隨著水庫來水流量的持續(xù)減少,水庫沿程水質(zhì)污染逐漸遞增趨勢,在北部水庫尤為明顯。

對主要供水水庫進行季節(jié)性環(huán)境污染特征評價，有助于提高主要供水水庫自然資源的生態(tài)環(huán)境保護水平[2-5]。目前，供水庫區(qū)水污染評價的基礎(chǔ)研究較多，但大多只評價水庫的年變化特征，對庫區(qū)水質(zhì)季節(jié)變化的研究較少。其次，水質(zhì)評價方法正逐步由單一指標向綜合指標轉(zhuǎn)變。因此，根據(jù)花鼓水庫水質(zhì)綜合識別與指標評價方法，對花鼓水庫供水水庫水質(zhì)的季節(jié)和時空變化進行評價，并充分利用水質(zhì)變化特征進行跟蹤分析[6]，從而探討水質(zhì)變化的根本原因。

1 水庫概況

花古水庫位于遼寧康平縣柳樹屯鄉(xiāng),總河長44.76 km,總平均坡度為3.25‰,流域面積為257 km2。流域所在范圍地處北部低山丘陵區(qū),山多溝多,坡陡,土壤多為中壤土,水土易流失,土質(zhì)肥沃,作物多為玉米。水庫下游種植水稻。水庫的重要職責之一就是不斷提高其防洪、供水功能。年可供水約3億 m3。庫區(qū)內(nèi)各類水質(zhì)主要水類污染氨氮指標分別表現(xiàn)為水源氨水含氮、總磷、bod5、cod和氨氮富營養(yǎng)化合物指數(shù),主要淡水污染源種類為典型城市地區(qū)點源污染和典型農(nóng)業(yè)地區(qū)面源污染。

2 水質(zhì)分析方法

2.1 水樣采集及測定

為準確評價上游庫區(qū)自然環(huán)境水質(zhì)的季節(jié)和空間變化，準確分析上游庫區(qū)各功能區(qū)自然環(huán)境水質(zhì)，在上游水庫各功能區(qū)設(shè)置下游排污口監(jiān)測斷面。從2020年3月到2020年12月，水質(zhì)監(jiān)測小組將在每月中旬采集一個水質(zhì)樣本，通過相應(yīng)的水質(zhì)傳感器對該地區(qū)的水體pH值和濁度進行測量。每個樣品經(jīng)現(xiàn)場酸化、熱氧處理后冷凍，并確定其他監(jiān)測指標(見表1)。

表1 各監(jiān)測斷面在不同季節(jié)的pH值和濁度

2.2 綜合指數(shù)評價方法

當前,關(guān)于水質(zhì)綜合評價的方法種類很多,但這些水質(zhì)綜合評價指標方法的一個共同點就是不能有效地評價水質(zhì)超標的數(shù)量和水質(zhì)達標率[7-10], 水質(zhì)綜合評價指標法的主要優(yōu)點之一是既能定性、定量地評價水質(zhì)狀況，又能綜合地評價水質(zhì)狀況,其表達式為：

IWQ=X1·X2·X3·X4

(1)

式中：IWQ為綜合水質(zhì)標識指標；X1為水質(zhì)綜合級別；X2為水質(zhì)等級在標準變化間隔內(nèi)的位置；X3為水單向評價指標區(qū)水質(zhì)標準的指標個數(shù)；X4為水功能區(qū)水質(zhì)評價類別與水質(zhì)標準比較。

水質(zhì)綜合標識指標法主要計算X1和X2，其計算公式為：

(2)

式中：M為評價區(qū)水質(zhì)不合格數(shù)； Pj′和Pk′分別為水質(zhì)不達標和達標的單因素指標；s為評價區(qū)水質(zhì)達標數(shù)量。

2.3 水庫pH值和渾濁度季節(jié)性變化

水庫水質(zhì)的 pH 值和濁度現(xiàn)場測量是反映水庫水質(zhì)化學性能的重要特征性指標。 pH值可以間接地反映水庫富營養(yǎng)化的程度,濁度現(xiàn)場測量是直接地反映水庫水體生長狀態(tài)的一個重要特征性指標,結(jié)合各個監(jiān)測斷面 pH 值和濁度現(xiàn)場測量的結(jié)果,分析了水庫豐枯平水期 pH 值和濁度的季節(jié)性變化及其特點,結(jié)果見表1中。

從表1中我們可以清楚地看出,豐水時期各個監(jiān)測斷面的pH 值普遍高于枯水期,更加有利于水庫水中藻類的繁殖和生長,水體水庫在豐水時期富營養(yǎng)化的程度更高,而在正常枯水期,各個監(jiān)測斷面的 pH值均相比豐水期下降。pH 值的下降也可能會大大減少水庫水中藻類的產(chǎn)生和數(shù)量,降低水庫水中藻類的繁殖和富營養(yǎng)化。因此,在枯水期及低水時段,水庫中發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象的概率普遍比較低。水體的質(zhì)量與濁度直接影響著整個水體的質(zhì)量。從表中我們可以清楚地看出,各個時段的水庫中各種水體的濁度季節(jié)性變化特點明顯,豐水期由于雨量大,對水庫具有一定的沖洗作用,使其濁度下降,在枯水期、低水段,由于雨量小,污染物的沉積量隨之增加,水庫處于相同的水平位置,旱季、干燥時濁度比較大。

2.4 水庫季節(jié)污染特征評估

2.4.1 監(jiān)測斷面不同季節(jié)水質(zhì)評估

根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標準，結(jié)合采樣綜合水質(zhì)標識指數(shù)法，評價各斷面氨氮、BOD5、總磷的季節(jié)特征，如表2所示。

供水水庫豐水時段的水質(zhì)均達到二級水質(zhì)標準,各段的整體達標率均能夠達到80%以上,在枯水季節(jié),水質(zhì)監(jiān)控指標普遍達到ⅲ類水質(zhì)標準,總體達標率超過70%,基本符合城市給水的要求。

從各斷面水質(zhì)可以看出，排污口9#和10#附近各時段水污染嚴重程度較高，基本均為中至重度污染。因此，有必要充分利用水庫的生態(tài)功能，在枯水期和平水期對下游斷面水質(zhì)進行調(diào)節(jié)。從表中可以看出，各斷面氨氮濃度的變化范圍遠大于其他指標?？梢?，氨氮是供給水庫的污染物的主要成分，氨氮的主要來源是城市污水排放。在農(nóng)業(yè)點源生活環(huán)境污染得到有效控制的情況下，城市點源生活環(huán)境污染物排放已成為水庫污染物供給的主要來源。

2.4.2 各監(jiān)測斷面綜合水質(zhì)標識指數(shù)(IWQ)空間變化度

為了評價供水水庫水質(zhì)的季節(jié)空間變化特征，結(jié)合綜合水質(zhì)指數(shù)的空間變異程度，分析了區(qū)域水質(zhì)的空間變異性,見表3。

表3 監(jiān)測斷面綜合水質(zhì)指數(shù)的空間變異

從表3可以看出，沿線區(qū)域污染指數(shù)由上游向下游逐漸增大，主要是水體污染源逐漸增多，進入沿線水體的污染物量逐漸增大，導致沿線地區(qū)污染指數(shù)逐步上升，且不同季節(jié)區(qū)域污染指數(shù)時間變化明顯。

3 結(jié)語

豐水期水庫總體達標率較高，但富營養(yǎng)化程度遠高于枯水期；旱季、雨季應(yīng)合理設(shè)置水庫下泄流量，改善供水水質(zhì)，增加沿線城鎮(zhèn)居民生活污染物排放控制措施，降低水庫氨氮含量。