萬林 胡慶年 王浩

（臺州環(huán)境科學(xué)設(shè)計研究院，浙江 臺州 318000）

1.前言

水庫通常指蓄水量大于106m3，建有人工大壩，具有明顯河流來水特征的蓄水水體，大壩是水庫的標(biāo)志[1]。水庫是一種介于河流和湖泊間的半人工半自然水體，廣泛分布于世界各地。在我國，庫容小于107m3、介于107m3和108m3、大于108m3分別劃分為小型、中型和大型水庫[2]。水庫的主要功能為防洪、發(fā)電、灌溉、供水、養(yǎng)殖等，由于當(dāng)前嚴重的水環(huán)境污染，水庫的供水功能日漸重要。自1949年至今，全國興建各類水庫8.6萬座、水庫總庫容6345億m3，約為全國河流年徑流量的1/5，水庫年供水能力達5000多億m3[3]。以2001-2004年我國135座代表性水庫水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查，采用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價表明：中富營養(yǎng)型水庫在大、中、小型水庫中均處主導(dǎo)地位，其數(shù)量及其庫容比例分別為55.8%、82.4 %;82%、80.9%;81.8 %、99.9%[4]。目前，我國水庫大部分已達到中富營養(yǎng)化水平。水庫富營養(yǎng)化、藍藻爆發(fā)、突發(fā)性化學(xué)危險品輸入等風(fēng)險，已嚴重影響到水質(zhì)安全。

2.水質(zhì)安全保障對策

2.1 外源污染控制

通常水庫外源污染源為工業(yè)源、生活源、農(nóng)業(yè)源。工業(yè)源、生活源以及農(nóng)業(yè)畜禽養(yǎng)殖源通常以點源形式出現(xiàn)，可采用廢水生化工藝進行脫氮除磷處理，削減有機物及營養(yǎng)鹽。農(nóng)業(yè)面源通常以地表徑流方式進入水庫，其源控制措施主要為削減化肥、農(nóng)藥使用量，有機肥代替化肥、合理規(guī)劃流域耕地及農(nóng)田面積、增加流域水塘面積、退耕還林、退耕還草等，末端控制措施主要為設(shè)置水庫周邊植被過濾帶、入庫溪流前置庫、人工濕地等，截流、沉降、吸收、降解徑流中污染物。

2.2 內(nèi)源污染控制

水庫內(nèi)源污染源主要為富含有機物和營養(yǎng)鹽的水庫底泥。在水庫建設(shè)初期水庫底泥為水庫污染物的匯，水體中的有機物、營養(yǎng)鹽以懸浮物的形式沉積至底泥，另外水生生物死亡后的沉積至水庫底泥，經(jīng)過長期積累后底泥在厭氧條件下逐步釋放有機物及營養(yǎng)鹽。水庫底泥污染物控制措施通常為底泥疏浚、種植沉水植物、投加絮凝劑及底泥覆蓋物等。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)

水庫生態(tài)系統(tǒng)是包括庫岸帶、水陸交錯帶、庫內(nèi)水體、底泥等區(qū)域內(nèi)的各類生物及其環(huán)境的完整生態(tài)系統(tǒng)。水庫生態(tài)包括陸生生態(tài)系統(tǒng)、水陸交錯帶生態(tài)系統(tǒng)、水生生態(tài)系統(tǒng)、底泥生態(tài)系統(tǒng)四大子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)的物質(zhì)、生物及能量的遷移及相互作用，最終以水庫水質(zhì)形式體現(xiàn)。水庫生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)需全面恢復(fù)其各個子系統(tǒng)，主要方式為恢復(fù)庫岸帶、水路交錯帶的陸生、水生植物，恢復(fù)庫內(nèi)水體、底泥的水生植物、動物。生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)可有效增加水庫對外源性污染物的去除吸收能力，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加水環(huán)境容量。

2.4 突發(fā)風(fēng)險事故應(yīng)急

水庫突發(fā)環(huán)境風(fēng)險事故主要表現(xiàn)為水庫在春夏時期的藍藻爆發(fā)和突發(fā)性化學(xué)危險品輸入。藍藻爆發(fā)情況下可通過物理、化學(xué)或生物等方式除藻。物理除藻包括打撈法、黏土法、物理殺傷法、改變局部環(huán)境法（遮光或揚水桶技術(shù)等）[5,6]；化學(xué)除藻主要是通過投加化學(xué)藥劑殺滅藻類，目前已合成和篩選出的殺藻劑有：有機物和銅鹽、高錳酸鉀、鐵鹽、氯氣、臭氧、漂粉精等無機物[7]，使用化學(xué)法需高度關(guān)注化學(xué)品輸入導(dǎo)致的二次污染。生物除藻包括：藻類制藻、植物制藻、魚類制造和微生物絮凝劑制藻等方式[8]。

突發(fā)性化學(xué)危險品輸入應(yīng)急對策主要是加強危險源管理、建立應(yīng)急預(yù)案、配置可有效應(yīng)對化學(xué)危險品的應(yīng)急物質(zhì)和設(shè)施。嚴格控制化學(xué)危險品運輸車輛進入庫區(qū)，禁止裝載化學(xué)危險品的船只進入庫區(qū)；明確突發(fā)事故應(yīng)急組織機構(gòu)及職責(zé)，制定具體應(yīng)急措施；設(shè)置事故應(yīng)急收集池、購置應(yīng)急車輛、常備應(yīng)急物資。

3.以長潭水庫為例

3.1 長潭水庫基本情況

臺州市長潭水庫始建于1958年，位于浙江省臺州市黃巖區(qū)，介于北緯28°30'～28°40'、東經(jīng)121°00'～121°04'，是一座以供水和灌溉為主的水庫。水庫集雨區(qū)面積441.3km2，年平均徑流量5.65×108m3，水庫設(shè)計洪水水位39.39m，庫容總量6.20×108m3，校核洪水水位43.01m，總庫容7.32×108m3，正常庫容4.57×108m3。

3.2 主要環(huán)境問題及成因分析

3.2.1 主要環(huán)境問題

（1）部分指標(biāo)超標(biāo)

長潭水庫2005-2009年水質(zhì)主要超標(biāo)指標(biāo)為總氮、石油類、總磷。根據(jù)近五年長潭水庫監(jiān)測數(shù)據(jù)，水庫pH值、總磷、石油類和葉綠素α呈明顯上升趨勢；2009年相比2005年平均值pH值上升1.8%、總磷上升75.2%、石油類上升36.7%。水溫呈波動趨勢?？偟氏陆第厔?，2009年比2005年下降4.6%。

（2）pH劇增、藻類爆發(fā)

2009年5月份長潭水庫pH急增，藻類也迅速增殖，水質(zhì)惡化現(xiàn)象十分明顯。2009年5月20日，水質(zhì)監(jiān)測中pH值、總磷和石油類均超標(biāo)；未檢測出微囊藻毒素，但藻類密度數(shù)量均在105個/L以上，其中溫潭和大眾旺監(jiān)測點藻類數(shù)量在106個/L以上。群落結(jié)構(gòu)相對單一，主要優(yōu)勢種為曲殼藻屬。2009年6月1日，藻類密度增加一個數(shù)量級，達到106個/L以上，其中溫潭和大眾旺監(jiān)測點藻類數(shù)量在107個/L以上。群落結(jié)構(gòu)極為單一，曲殼藻屬成為絕對優(yōu)勢種，占總藻類數(shù)的99%以上。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)計算，3個監(jiān)測點位的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)值分別為40.17、39.10、41.77，對照湖泊（水庫）富營養(yǎng)化評價標(biāo)準，水庫營養(yǎng)化程度達到中營養(yǎng)水平。

（3）環(huán)境風(fēng)險隱患

國際上認為，當(dāng)水體中的總氮、總磷濃度分別達到0.2mg/L和0.02mg/L的臨界值時，就可能出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象[9]。當(dāng)?shù)字亓勘却笥?0時，磷成為藻類增長的限制因素[10]。當(dāng)前，長潭水庫總氮呈超標(biāo)狀態(tài)，總氮年平均含量穩(wěn)定在0.5mg/L，總磷含量在5-8月份居于0.025-0.030mg/L之間，達到了國際上的富營養(yǎng)化的基本條件，而且具有藍藻爆發(fā)的潛在危險。長潭水庫氮磷之間比例約為20：1，總磷成為藍藻爆發(fā)的關(guān)鍵因素。

長潭水庫將規(guī)劃建設(shè)進入庫區(qū)通往溫州的公路。公路建成后，裝載化學(xué)危險品的貨車的通行，也增加了化學(xué)危險品泄漏入庫的環(huán)境風(fēng)險。一旦發(fā)生事故導(dǎo)致有毒有害物質(zhì)進入長潭水庫，必將導(dǎo)致一定時期內(nèi)水體無法滿足飲用功能。

3.2.2 問題成因分析

（1）農(nóng)業(yè)源污染物輸入

當(dāng)前長潭水庫的畜禽養(yǎng)殖量較大，豬存欄量9872頭，出欄量12415頭，牛存欄量1185頭，家禽存欄量22.61萬羽，出欄量41.80萬羽等養(yǎng)殖情況計算，污染物產(chǎn)生量分別為：COD 655.95t/a、氨氮62.03t/a、總磷41.39t/a。畜禽養(yǎng)殖污染物流失量為產(chǎn)生量的35%；污染物排放量為：COD 229.58t/a、氨氮21.71t/a、總磷14.49t/a。

長潭水庫庫區(qū)林地53.37萬畝、旱地1.54萬畝、水田3萬畝。耕地施肥強度：水田：氮肥150kg/hm2，磷肥10kg/hm2；旱地：氮肥350kg/hm2，磷肥25kg/hm2。根據(jù)單位面積林地、旱地及水田的徑流產(chǎn)污系數(shù)及氮肥平均流失率約10%，磷肥平均流失率約3%[11]，進行估算，主要污染物排放量為：COD 2707.3t/a、氨氮217.14t/a、總磷18.55t/a。

（2）生活源污染物輸入

長潭水庫7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共有人口102905人，主要污染物產(chǎn)生量為：COD 1126.81t/a、氨氮 98.60t/a、總磷 9.86t/a?，F(xiàn)已完成寧溪鎮(zhèn)污水處理廠一期工程（服務(wù)人口約0.75萬人，規(guī)模500t/d）及103家農(nóng)村生活污水治理（服務(wù)人口約5.4萬人），經(jīng)過當(dāng)前工程治理后，生活源污染物排量為：COD 522.78t/a、氨氮 62.87t/a、總磷 5.55t/a。

（3）工業(yè)源污染物輸入

根據(jù)第一次污染源普查，長潭水庫工業(yè)企業(yè)共有128家，污染物產(chǎn)生量為：COD 85.85t/a、氨氮2.95t/a；排放量為COD 47.18t/a、氨氮2.72t/a。

根據(jù)上述調(diào)查計算，長潭水庫主要污染物輸入總量：COD 3506.84t/a，其中農(nóng)業(yè)源、生活源、工業(yè)源分別占83.7%、14.9%、1.3%；氨氮304.44t/a，其中農(nóng)業(yè)源、生活源、工業(yè)源分別占78.5%、20.7%、0.9%；總磷38.54t/a，其中農(nóng)業(yè)源、生活源、工業(yè)源分別占85.7%、14.3%、0%。COD、氨氮、總磷污染物農(nóng)業(yè)種植源分別占77.2%、71.3%、48.1%；養(yǎng)殖源分別占6.5%、7.1%、37.6%。以長潭水庫多年平均徑流量5.65億立方米估算，在不考慮水庫水生生態(tài)系統(tǒng)對外源性總磷吸收的情況下，以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準》二級標(biāo)準為依據(jù)，水庫總磷的環(huán)境稀釋容量為14.13噸。當(dāng)前水庫的總磷輸入量為38.54噸，已遠遠高于該值。

（4）底泥污染物釋放

長潭水庫建庫于1958年建成，至今已經(jīng)有52年歷史。通常氮磷營養(yǎng)物質(zhì)大量輸入情況下，逐步在水庫底泥中沉淀積累。以總磷排放量估算，其輸入量大大超過了長潭水庫的稀釋容量，在水庫中不斷積累。在水庫建成初期營養(yǎng)鹽不斷輸入水庫，逐步積累至底泥之中。經(jīng)過一段時間積累后，底泥的營養(yǎng)鹽將逐步向水體釋放，形成水庫營養(yǎng)鹽的內(nèi)源。

（5）庫區(qū)生態(tài)結(jié)構(gòu)退化

長潭水庫庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)包括整個集雨區(qū)、庫區(qū)濱岸帶及庫區(qū)水域等。湖庫濱岸帶即連接湖庫水域與陸域的交錯帶，是削減和緩沖外界環(huán)境污染的天然防護帶。長潭水庫當(dāng)前濱水帶由于居民的生產(chǎn)生活導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)受到不同程度的破壞，原有的不同類型的植被被農(nóng)田、耕地及居民住宅所替代，大大削弱了作為水庫水質(zhì)防護的天然屏障能力。

3.3 維護水質(zhì)安全的對策及建議

長潭水庫的水質(zhì)保護，需多方面進行控制。首先需要控制農(nóng)業(yè)、生活及工業(yè)污染的污染物輸入；其次還需對底泥進行有效控制，減少內(nèi)源的污染物輸入；再次還要積極恢復(fù)庫區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)，提高水庫的自凈能力；最后需對環(huán)境風(fēng)險事故進行有效預(yù)防，建立完善必要的應(yīng)急處置系統(tǒng)。

3.3.1 生活源控制

農(nóng)村生活污水治理重點采用分散式污水處理裝置與農(nóng)業(yè)生態(tài)利用相結(jié)合。對于距離水庫水域較近區(qū)域內(nèi)的農(nóng)村生活污水采用分散式裝置進行處理后達標(biāo)排放，對于距離庫區(qū)較遠的山區(qū)農(nóng)村生活污水通過改廁的方式進行集中收集后生態(tài)利用。城鎮(zhèn)生活污水通過污水處理廠集中處理達標(biāo)后排放。當(dāng)前需加快庫區(qū)內(nèi)寧溪鎮(zhèn)污水處理廠二期工程及管網(wǎng)建設(shè)，提高污水收集率和污水廠運行負荷。對于生活污水處理系統(tǒng)，應(yīng)加強該系統(tǒng)的質(zhì)量管理，保證收集處理率，同時加強必要的運營維護。

對于庫區(qū)內(nèi)居民生活垃圾必須做到日產(chǎn)日清，進一步完善與加強“戶集村收、鄉(xiāng)鎮(zhèn)運輸、區(qū)縣處理”的三級生活垃圾處置。加強對庫區(qū)船只管理，減少船只使用頻次和使用時間，對于船只上的含油廢水、生活污水、生活垃圾進行收集處理。大力推廣農(nóng)村無磷洗滌劑，可采用補貼或免費方式向庫區(qū)居民提供無磷洗滌劑。

3.3.2 農(nóng)業(yè)源控制

農(nóng)業(yè)種植源和養(yǎng)殖源的污染物輸入量比重最大。大力開展水庫庫圍、坡度大區(qū)域進行退耕還林工程，繼續(xù)加強庫區(qū)移民。同時，全面開展科學(xué)施肥工程，重點控制氮磷肥料的施用量，特別是磷肥的施用量，逐步提高有機肥料的施用比例，提高氮磷肥料的利用效率。農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖源通過建立生態(tài)養(yǎng)殖小區(qū)的方式，將散戶養(yǎng)殖集中，通過耕地、水田的有機肥料需求量，確定養(yǎng)殖規(guī)模，做到養(yǎng)殖廢物的全部綜合利用。養(yǎng)殖小區(qū)重點采用“豬沼果”的生態(tài)模式，并合理發(fā)展少污染、無污染的農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)，提高農(nóng)產(chǎn)品附加值。

3.3.3 工業(yè)源控制

工業(yè)源的控制的重點是從源頭控制，嚴禁新建有生產(chǎn)廢水產(chǎn)生的工業(yè)項目。對于現(xiàn)有的廢水產(chǎn)生企業(yè)通過關(guān)停、轉(zhuǎn)產(chǎn)的方式淘汰有廢水產(chǎn)生的企業(yè)。對于只有生活污水產(chǎn)生的企業(yè)必須通過自建設(shè)施或納入污水廠做到達標(biāo)排放。

3.3.4 底泥污染控制

水庫底泥污染物控制措施通常為底泥疏浚、種植沉水植物、投加絮凝劑及底泥覆蓋物等。底泥疏浚工程量大、費用高，并對水庫生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定破壞作用；種植沉水植物可有效沉淀懸浮態(tài)有機物和營養(yǎng)鹽，增加水體透明度，改善水庫生態(tài)系統(tǒng)；投加絮凝劑及底泥覆蓋物主要是通過增加底泥穩(wěn)定性，減少水動力和生物擾動，控制底泥污染物釋放。對于長潭水庫底泥控制可以沉水植物種植和底泥疏浚工程為重點，在不同區(qū)域?qū)⒍哌M行有機結(jié)合。底泥疏浚應(yīng)注意防止二次污染和生態(tài)破壞，水生植物種植需建立有效的維護管理制度。

3.3.5 陸地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)

對于庫區(qū)內(nèi)山地土壤侵蝕區(qū)積極開展水土保持工作，對于坡度大于25°以上的耕地實行退耕還林。合理種植護坡植物，樹種草種要選擇根系發(fā)達、生長快、抗逆性強的本地物種，并進行喬、灌、草的合理配置和設(shè)計，減少水土流失和農(nóng)業(yè)面源污染。加強水庫庫區(qū)森林植被建設(shè)，逐步提高林地比例，對于疏林地、荒地進行改造，加強林地的水源涵養(yǎng)功能。優(yōu)化庫區(qū)植物群落，設(shè)計頂級群落結(jié)構(gòu)和植物區(qū)系，建立采用混交林和復(fù)合多層次結(jié)構(gòu)。

3.3.6 濱岸帶生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)

在長潭水庫庫區(qū)38m等高線以下所有陸域（飲用水源一級保護區(qū)）范圍內(nèi)，建設(shè)結(jié)構(gòu)合理的喬灌草相結(jié)合的沿岸保護帶。植物物種選擇可重點考慮水庫內(nèi)常見的多年常綠喬木、多年生木本植物及混合草皮。根據(jù)地形特點，保持沿岸防護帶一定寬度，確保最低寬度在20m以上。在水庫的水位線以下，可選擇性在一定區(qū)域內(nèi)種植濕生植物、挺水植物及浮葉植物，重點考慮種植濕生植物和挺水植物，并安排資金和人員進行管理，定期收割。

3.3.7 入庫溪流人工濕地建設(shè)

長潭水庫地表徑流主要通過寧溪、柔極溪、上垟溪等主要入庫溪流進入水庫。入庫溪流是庫內(nèi)所有污染物入庫的主要渠道，通過建設(shè)人工濕地可大大降低水庫的污染物輸入量，特別氮磷營養(yǎng)鹽的輸入。根據(jù)目前長潭水庫入庫徑流中污染物濃度較低的現(xiàn)狀，考慮到建設(shè)成本和對入庫徑流的抗沖擊能力要求，可在溪流入口的河灘地建設(shè)表流式人工濕地，并建設(shè)入庫溪流攔水壩，消減暴雨徑流對人工濕地的沖擊。人工濕地建設(shè)范圍為溪流入口水庫38米水位以下至水庫33米水位以上水域。入庫溪流人工濕地中的濕生植物帶可以種植香蒲、蘆葦、燈心草、寬葉香蒲、茭草等去污能力較強的植物。在運行過程中需及時重新種植濕地植物、去除雜草和挖掘沉積物。

3.3.8 建立環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急系統(tǒng)

長潭水庫對照國際經(jīng)驗，已經(jīng)達到富營養(yǎng)化的條件，潛在藍藻爆發(fā)風(fēng)險。當(dāng)前可通過增加鰱鳙等慮食性魚類的放養(yǎng)量，種植沉水植物，加強藻類控制。建設(shè)水庫水質(zhì)在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，監(jiān)測主要指標(biāo)，準確監(jiān)控藍藻增殖情況；同時建立水庫藍藻爆發(fā)應(yīng)急響應(yīng)對策，明確不同情況下的應(yīng)急除藻措施。

庫區(qū)內(nèi)建設(shè)跨庫公路以后，化學(xué)危險品泄漏事故發(fā)生概率將大大增加。對于水庫輸入性環(huán)境風(fēng)險，首先要從源頭控制，加強風(fēng)險預(yù)防，完善風(fēng)險管理，建立風(fēng)險應(yīng)急系統(tǒng)。危險品運輸車輛必須符合相關(guān)規(guī)范，禁止通行危險性大、毒性高的危險品運輸車輛；設(shè)置水庫公路導(dǎo)流溝和應(yīng)急池；建立水庫環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急預(yù)案，完善水庫環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急的組織，明確事故責(zé)任，配套相關(guān)應(yīng)急硬件設(shè)施。

3.3.9 備用水源建設(shè)

根據(jù)臺州市的地理位置特點，可重點考慮將臨海市牛頭山水庫、溪口水庫與長潭水庫互為備用水源。通過建設(shè)三個水庫主要自來水廠的相互供水管道，在單個水庫事故狀況下，可相互作為飲用水備用水源，可大大提高臺州市區(qū)飲用水的安全保障。

3.3.10 研究與規(guī)劃

對長潭水庫庫區(qū)范圍主要污染源、陸生生態(tài)系統(tǒng)、水生生態(tài)系統(tǒng)、水庫水質(zhì)、水庫底泥進行全面研究，進一步明確主要污染物的入庫量和水庫環(huán)境容量、底泥與水質(zhì)的關(guān)系、水質(zhì)與藻類的關(guān)系、應(yīng)急對策與技術(shù)等重要內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，制定切實可行的長潭水庫水質(zhì)中長期保護和利用規(guī)劃，有針對性的逐步推進水庫飲用水源地保護。

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