宗 蘊(yùn)朱孟郡王 菁徐新燕秦霄鵬

(1.濟(jì)南熱電有限公司，山東 濟(jì)南 250011;2.山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013)

日照水庫流域生態(tài)水文的調(diào)控與管理

宗 蘊(yùn)1朱孟郡2王 菁2徐新燕2秦霄鵬2

(1.濟(jì)南熱電有限公司，山東 濟(jì)南 250011;2.山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013)

近年來，水源地污染日益嚴(yán)重，已影響到人們的生產(chǎn)生活用水安全。日照水庫水源地面臨水質(zhì)污染，氮、磷超標(biāo)的現(xiàn)狀，且急需解決。為改善和保證庫區(qū)水源地水體水質(zhì)，結(jié)合水庫水源地的自然、社會(huì)特點(diǎn)，本文基于生態(tài)水文學(xué)從流域生態(tài)水文過程研究了生態(tài)水文格局的變化與水庫富營養(yǎng)化的關(guān)系，闡述其調(diào)控的生態(tài)學(xué)原理、方法和作用，為水庫水質(zhì)管理提供了科學(xué)依據(jù)，對(duì)水資源的可持續(xù)利用具有重要的意義。

生態(tài)水文學(xué);日照水庫;水源地;水質(zhì)污染;水質(zhì)管理

水是人類賴以生存的自然資源，面對(duì)日益嚴(yán)峻的水源污染狀況，人們正努力尋求多種途徑來加以解決，日照水庫水源地也同樣面臨這一問題。

生態(tài)水文學(xué)是研究不同尺度上生態(tài)過程和水文過程時(shí)空耦合機(jī)制和規(guī)律的一門綜合性科學(xué)，是管理水資源和維持生態(tài)系統(tǒng)健康運(yùn)行的理論基礎(chǔ)［1］。水資源調(diào)控和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的主導(dǎo)措施是基于水文機(jī)制的水利工程技術(shù)，采用生態(tài)水文措施對(duì)水資源進(jìn)行調(diào)控已經(jīng)成為近年來研究的熱點(diǎn)，生態(tài)學(xué)與水文學(xué)的綜合則是解決水資源可持續(xù)利用問題的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)［2－3］。

1 日照水庫概況

1.1 水庫地理位置及基本特征

日照水庫地處魯東南沿海地區(qū)，日照市駐地以西16km處，濱海水系傅疃河中上游，壩址位置在東經(jīng)119° 20'，北緯35°26'，控制流域面積548km2。屬暖溫帶濕潤氣候區(qū)，季風(fēng)盛行。流域內(nèi)多年平均降水量866.1mm，是山東省降水量高值區(qū)。降水量年內(nèi)分配也不均勻，主要集中在汛期6－9月份，汛期多年平均降水量占年降水總量的72.1%。年平均氣溫12.7℃。流域內(nèi)多為砂石山，出露巖層以片麻巖為主，土層脊薄，多為砂土，河谷平原為黃土。淺山丘陵區(qū)植被較好，多為馬尾松。土地利用類型主要為農(nóng)業(yè)種植用地。

日照水庫于1958年10月開工建設(shè)，至1959年6月建成蓄水?！叭槿ā焙硕ㄋ畮烨暌挥龊樗?5.20m，百年一遇設(shè)計(jì)洪水位43.80m，興利水位42.50m，死水位28.90m，總庫容27 181萬m3，興利庫容18 232萬m3，死庫容834萬m3。是一座以防洪灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、生活、工業(yè)供水、養(yǎng)殖、旅游開發(fā)等綜合利用的大(二)型水庫。日照水庫入庫河流為三莊河、陳疃河、西湖河(花崖河)、鮑疃河及其支流。它擔(dān)負(fù)著下游地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉及日照市城區(qū)日常生活用水，現(xiàn)狀年用水主要為1萬hm2農(nóng)田灌溉，同時(shí)向電廠年供水1 690.5萬m3(日照電廠和嵐山超超臨界示范電廠);向城市生活年供水365萬m3，向木槳廠、糖廠、嵐橋?yàn)r青等企業(yè)年供水3 184.6萬m3，對(duì)日照市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用。

1.2 水庫水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及原因分析

1.2.1 水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

近年來，隨著城市化進(jìn)程不斷加快，人口數(shù)量增加，經(jīng)濟(jì)快速增長，日照水庫庫區(qū)的水質(zhì)受到了不同程度的污染。根據(jù)日照市2006年日照水庫水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，水庫汛期出現(xiàn)總氮、總磷超標(biāo)(見表1)。日照水庫作為日照市生活飲用水地表水保護(hù)區(qū)，是市區(qū)人們生活用水、工業(yè)用水、下游農(nóng)田灌溉的主要來源區(qū)。水庫水質(zhì)直接影響著人們的生產(chǎn)生活。

1.2.2 原因分析

當(dāng)前，日照水庫水源地上游主要污染源有:

(1)農(nóng)業(yè)污染源。日照水庫流域內(nèi)，農(nóng)業(yè)種植用地是主要土地利用類型。水庫上游及周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥、化肥，汛期經(jīng)雨水沖刷，面源污染物沿河流進(jìn)入水庫，成為水庫的重要污染源之一。

表1 日照水庫水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果［4］

(2)生活污染源。日照水庫水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)主要包括三莊鎮(zhèn)、陳疃鎮(zhèn)、西湖鎮(zhèn)、南湖鎮(zhèn)四個(gè)鎮(zhèn)部分區(qū)域。在日照水庫庫區(qū)周圍，畜禽養(yǎng)殖污染及居民的生活污水沒有經(jīng)過任何處理就直接或間接地進(jìn)入了水庫。雖然排放量小，但也會(huì)對(duì)水庫水源地水質(zhì)造成一定的影響。

(3)工業(yè)污染源。水庫周圍的工業(yè)并不發(fā)達(dá)，目前主要有水庫上游石材加工業(yè)。近年來，市區(qū)縣環(huán)保部門和監(jiān)察部門及地方政府下大力氣進(jìn)行了集中整治，雖已實(shí)現(xiàn)廢水不外排、河水變清，但堆積鋸泥沒有完全利用，仍存在潛在危險(xiǎn)。

2 日照水庫流域生態(tài)水文變化與水庫水質(zhì)的關(guān)系

地理尺度上的差異通常伴隨著水庫集水區(qū)域地質(zhì)、土壤性質(zhì)上的差異，直接影響著入庫水流化學(xué)和水庫沉積物的性質(zhì)。流域大小、水庫在流域中的位置及人類對(duì)土地的利用是流域尺度上3個(gè)影響生態(tài)系統(tǒng)性質(zhì)的最主要因素［5］。流域面源污染已經(jīng)成為水環(huán)境污染的主要原因，研究表明，即使點(diǎn)源污染得到全部控制，水環(huán)境也得不到根本的改善，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為42%－65%。在美國，流域面源污染已成為水環(huán)境污染的第一因素，60%的水污染是由面源污染引起的［6］。

日照水庫入庫河流為三莊河、陳疃河、西湖河(花崖河)、鮑疃河及其支流。水庫流域上的降水，扣除損失(蒸發(fā)等)后，經(jīng)由地面和地下的途徑匯入河網(wǎng)，形成水庫的入庫水流;在匯流過程中，土壤及成土母質(zhì)的組成成分、樹木及農(nóng)作物枯枝落葉等伴隨徑流過程進(jìn)入水庫，成為水庫水質(zhì)的組成部分。因此，流域的土壤類型、土地利用狀況、植被覆蓋程度等對(duì)入庫水流水質(zhì)有決定性作用。流域陸地生態(tài)系統(tǒng)不僅是水庫生態(tài)系統(tǒng)的水補(bǔ)給源，也是水庫生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)來源。所以，可以說流域生態(tài)水文格局的紊亂是水體污染的根本原因。流域生態(tài)水文格局和水庫水文情勢(shì)的變化都影響著水體富營養(yǎng)化的進(jìn)程，流域生態(tài)水文格局決定了入庫營養(yǎng)負(fù)荷的強(qiáng)度，水文格局的變化也影響著水庫水質(zhì)和水體生態(tài)過程，對(duì)水庫富營養(yǎng)化具有定性作用。

3 日照水庫流域生態(tài)水文的調(diào)控和管理

從日照水庫流域的角度綜觀水庫水環(huán)境問題的成因，就是人類的非理性活動(dòng)對(duì)和諧的生態(tài)水文格局的破壞。人類活動(dòng)超出了水環(huán)境的承載力，導(dǎo)致生態(tài)破壞、區(qū)域水文過程紊亂。水環(huán)境問題產(chǎn)生的核心就是生態(tài)水文格局的紊亂。

流域陸地生態(tài)系統(tǒng)不僅是水體生態(tài)系統(tǒng)的水補(bǔ)給源，也是水體生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)來源，水文過程控制著流域內(nèi)水質(zhì)的時(shí)空分布格局。水環(huán)境問題的產(chǎn)生即水體污染主要是水在作為物質(zhì)和能量傳輸介質(zhì)發(fā)生循環(huán)的過程中，大量的有毒有害物質(zhì)(能量)進(jìn)入到水體中，使水體的水質(zhì)和水體底質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)和生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價(jià)值和功能。

人類作為地球表層系統(tǒng)中重要組成部分，需要從地表生態(tài)水文過程中擇取一定的物質(zhì)和能量，以供人類自身的發(fā)展。然而，隨著人口的增加，擇取的物質(zhì)和能量也相應(yīng)地增多，對(duì)地球表層的壓力增大。人類的非理性活動(dòng)，直接導(dǎo)致和諧的生態(tài)水文過程的破壞，如下墊面的不合理重組、生態(tài)破壞(如水土流失、土地“三化”)等，使得物質(zhì)和能量向水體中的排放發(fā)生紊亂;同時(shí)，人水爭地，減少了水的生態(tài)空間，破壞了水體環(huán)境。城市和工業(yè)對(duì)水環(huán)境的破壞可以認(rèn)為是一種特殊的非正常狀態(tài)下生態(tài)水文過程的突變。

聯(lián)合國教科文組織主持的國際水文計(jì)劃第Ⅴ階段(UNESCO/IHP－Ⅴ)研究指出，營養(yǎng)物進(jìn)入水體環(huán)境的方式和強(qiáng)度決定于人為因素對(duì)流域內(nèi)水文和生態(tài)特征的干擾，水體中營養(yǎng)物自富集狀況受到地表水和水體生物過程的影響，并指出生態(tài)水文學(xué)是淡水資源可持續(xù)利用的重要理論和有效工具［7－8］。而流域尺度則是水環(huán)境管理的最佳尺度［9］。

通過調(diào)控生態(tài)水文過程和格局來管理流域水資源，其目的主要是減少外源性污染物的輸入，減緩水體富營養(yǎng)化的發(fā)展，保持生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。具體管理措施包括保持流域各種自然景觀，尤其是河流、庫區(qū)兩岸濕地;加強(qiáng)農(nóng)業(yè)用水管理，減少水土流失，改善施肥方法，提高肥料被農(nóng)作物吸收率，減少肥料的投入量;在水庫上游設(shè)置一定區(qū)域(pre-reservoir)，延長水入庫前的滯留時(shí)間，可以有效控制富營養(yǎng)化;調(diào)節(jié)水流過程提高水體自凈能力和生物作用［10－11］。

4 結(jié)語

人類活動(dòng)已經(jīng)改變了日照水庫流域土地覆蓋，減少了生物多樣性，改變了水生態(tài)系統(tǒng)和控制水質(zhì)的水文和生物地球化學(xué)過程。生態(tài)水文學(xué)方法則是利用生態(tài)和水文過程之間的相互作用來提高水體抵御人為脅迫的抵抗力和恢復(fù)力，通過水文學(xué)和生物學(xué)過程來調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換，使水生態(tài)系統(tǒng)功能正常運(yùn)行，以維持其平衡。對(duì)遭到破壞的生態(tài)水文格局進(jìn)行修復(fù)和重建，建立和諧生態(tài)水文格局是實(shí)現(xiàn)水環(huán)境安全調(diào)控的關(guān)鍵所在。生態(tài)水文學(xué)可作為日照水庫水源地水質(zhì)管理的有效途徑之一。

(編輯:田紅)

［1］嚴(yán)登華，何巖，鄧偉等.生態(tài)水文學(xué)研究進(jìn)展［J］.地理科學(xué)，2001，21(5):467－473.

［2］I Rodriguez-Iturbe.Ecohydrology:A Hydrologic Perspective of Climate-Soil-Vegetation Dynamics［J］.Water Resource Research，2000，36(1):3－10.

［3］Georg A.Janauer.Ecohydrology:Fusing Concepts and Scales［J］.Ecological Engineering，2000，16:9－16.

［4］日照市環(huán)境保護(hù)局.日照市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書(2006年度)［R］.53－55.

［5］Hillbrichtllkowska，Rybak J，Rzepecki M.Ecohydrological Research of Lake Watershed Relations In Diversified Landscape［J］.Ecol.Eng.，2000，16(1):91－98.

［6］USEPA.National Water Quality Inventory，Report to Congress Executive Summary.Washington DC:USEPA，1995.

［7］J.Petry，C.Soulsby，et al.Hydrological Controls on Nutrient Concentrations and Fluxes in Agricultural Catchments［J］.The Science of the Total Environment，2002，294:95－110.

［8］Klaus P，J Benndorf.The Importance of Pre－Reservoirs for The Control of Eutrophication of Reservoir［J］.Wat.Sci.Tech.，1998，37:317－324.

［9］Zalewski M.Ecohydrology:the Scientific Background to Use Ecosystem Properties as Management Tools Toward Sustainability of Water Resource［J］.Ecological Engineering，2000，16:1－8.

［10］Wagner M，Zalewski.Effect of Hydrological Patterns of Tributaries of Biotic Processes in a Lowland Reservoir Consequences for Restoration［J］.Ecol.Eng.，2000，16(1):79－90.

［11］S Soyupak，L Mukhallalati，et al.Evaluation of Eutrophication Control Strategies for the Keban Dam Reservoir［J］.Ecological Modelling，1997，97:99－110.

AbstractWater quality of drinking water sources is declining recently，which has exerted bad influence on water used on production and human life.The drinking water of Rizhao Reservoir is confronted with water quality pollution and excessive ammoniacal nitrogen and phosphate concentration，which should be solved urgently.To improve and assure the water quality of Rizhao Reservoir，in consideration of the local natural and social characteristics，this paper studied the relationship between ecohydrology pattern change and water reservoir eutrophication from the process of regional ecohydrology based on ecohydrology method.This paper illustrates the principle，method and function of ecohydrology，and provides scientific basis for water quality management of water reservoir，which are of importance on the sustainable development of water resources.

Key wordsecohydrology;Rizhao reservoir;drinking water source;water pollution;water quality management

The Role of Ecohydrology on Water Quality Management of Drinking Water Source of Rizhao Reservoir

ZONG Yun1ZHU Meng-jun2WANG Jing2XU Xin-yan2Qin Xiao-peng2
(1.Jinan Thermal Power Co.LTD，Jinan Shandong 250011，China; 2.Shandong Academy of Environmental Science，Jinan Shandong 250013，China)

X824

A

1002－2104(2010)05專－0154－03

2010-07-30

宗蘊(yùn)，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)榄h(huán)保工程。

朱孟郡，碩士，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境生態(tài)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)。