李 瑋 田仙言 張少峰 張 杰

威海市崮山水庫流域城市化對水生態(tài)的影響初探

李 瑋 田仙言 張少峰 張 杰

1 區(qū)域概況

近年來，隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴大，城市水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)不斷衰退，已成為城市工業(yè)發(fā)展的制約因素。全國七大流域水質(zhì)調(diào)查評價結(jié)果表明，河湖水體質(zhì)量最差的是城市范圍或城市近郊工礦區(qū)附近的河段和湖泊。城市化程度提高、人口及經(jīng)濟增長對城市水環(huán)境質(zhì)量的影響巨大。

崮山水庫是威海市重要的飲用水水源地，近年來，隨著城市化進程的加快，大量工礦企業(yè)落戶該流域。從2002年起威海市水環(huán)境監(jiān)測中心開始對崮山水庫水質(zhì)每月監(jiān)測一次，對水庫上游的西支流（溫泉橋西）、東支流（溫泉橋東）及流域內(nèi)的冶口水庫等3處斷面每年分三次（5、8、11月）進行監(jiān)測（崮山水庫流域境內(nèi)站點分布見圖1）。2002年至2007年對排入五渚河西支流的溫泉1號溝（位于溫泉立交橋下）排污口每年6個頻次進行監(jiān)測。2008年以后由于城市排污管道調(diào)整，該排污口取消，停止監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，隨著開發(fā)程度的不同，兩支流的水環(huán)境質(zhì)量有著不同程度的變差趨勢，水庫流域水生態(tài)系統(tǒng)受到一定的影響。開展崮山水庫流域城市化對水生態(tài)的影響研究可以為整個威海市城市供水水源地城市化對水生態(tài)的影響研究起到典型示范的作用。

2 城市化對水環(huán)境影響

隨著流域經(jīng)濟快速發(fā)展和社會不斷進步，對流域防洪安全、水資源供給的保障能力、維持良好的河流生態(tài)等要求也不斷提高。在防洪安全方面，隨著流域經(jīng)濟總量的快速增長、城市化進程的加速，防洪保護區(qū)內(nèi)人口和社會財富也快速聚集，洪澇災害可能造成的經(jīng)濟損失和風險程度將同步增長，對防洪保護區(qū)的防洪安全保障和抵御洪水風險能力的需求將逐步提高。在飲水安全方面，隨著流域人口問題增加，城市化水平的增長，城鄉(xiāng)人民生活質(zhì)量的不斷提高，對供水水量、水質(zhì)的要求也在不斷提高。在生態(tài)安全方面，逐步減輕水污染程度、防止重大水污染事件發(fā)生，建立水生態(tài)系統(tǒng)安全保障體系，減輕人類活動對水生態(tài)系統(tǒng)的負面影響，保護與修復水生態(tài)系統(tǒng)，維護生物多樣性，改善人居環(huán)境，實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展與人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，是保障流域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的要求。

2011年，中央一號文件和山東省水利廳《關(guān)于強化水資源統(tǒng)一管理的意見》相繼頒布實施，都把水環(huán)境治理提到了嶄新的高度。開展水庫流域城市化對水生態(tài)的影響研究，可以為實現(xiàn)城市防洪排澇和供水安全、水環(huán)境質(zhì)量明顯改善的健康城市水生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據(jù)，為生態(tài)城市的建設和管理提供科學技術(shù)支撐，從而保障社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

開展水庫流域城市化對水生態(tài)的影響研究，可以為實現(xiàn)城市防洪排澇和供水安全、水環(huán)境質(zhì)量明顯改善的健康城市水生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據(jù)，為生態(tài)城市的建設和管理提供科學技術(shù)支撐，從而保障社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

3 主要研究思路

3.1 威海市水庫流域城市化水生態(tài)影響研究系統(tǒng)的設計

設計城市防洪排澇、供水、水域安全納污三個模塊，來研究水庫流域城市化對水生態(tài)系統(tǒng)的水安全影響程度。在原有的威海市水環(huán)境信息管理系統(tǒng)基礎上，將水文局的水文信息平臺上的水文資料、GIS圖、數(shù)據(jù)列表等多元化水質(zhì)資料相整合，動態(tài)反映水量與水質(zhì)變化、供水能力與需求變化、各行業(yè)用水與需水情況變化，探討城市污染源的形成機理及城市化后水體的易污因子、水體污染的主控因子，從而綜合表現(xiàn)水庫流域城市化后的水生態(tài)系統(tǒng)情況。研究的技術(shù)路線圖如圖2。

3.2 監(jiān)測站網(wǎng)的布設與實施

在崮山水庫入庫溫泉東、西兩支流，特別是入河排污口、人口密集區(qū)所在的河段增加水質(zhì)監(jiān)測斷面4處，在崮山水庫入庫口及庫中增加水質(zhì)監(jiān)測斷面2處，全年每月10日定期對9處水質(zhì)斷面取樣監(jiān)測，每月20日監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)進行評價分析，以掌握崮山水庫水質(zhì)動態(tài)及污染來源與污染程度。主要監(jiān)測項目為《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）中的20個基本項目，崮山水庫內(nèi)的三處斷面增加硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽氮、鐵、錳5個補充項目，監(jiān)測方法采用標準中的水質(zhì)分析和采樣方法。

在崮山水庫入庫溫泉東、西兩支流設點定期監(jiān)測流量，特別是5月份的初雨和汛期要增加監(jiān)測頻次，及時掌握雨洪產(chǎn)匯流等水量。崮山水庫的蓄水量通過水文局內(nèi)部的水文信息平臺可以查到。

在流域內(nèi)進行入河排污口拉網(wǎng)式普查，對確定的入河排污口每年進行核查，每月對入河排污口進行水量水質(zhì)同步測量，監(jiān)測因子包括流量、水溫、pH、總氮、總磷、氨氮、五日生化需氧量、化學需氧量、揮發(fā)酚等9項，每月1次測流取樣與監(jiān)測。水量采用水文測流要求規(guī)定的方法，水質(zhì)監(jiān)測方法按照《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的水質(zhì)分析和采樣方法進行，水量、水質(zhì)同步監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)計算統(tǒng)計排污口入河廢水量和入河污染物量。每年根據(jù)每月的數(shù)據(jù)進行水量加權(quán)平均計算年入河廢水量和入河污染物量。通過對河流水體的水量監(jiān)測，分析城市水文條件的改變而引起的產(chǎn)匯流變化規(guī)律。

4 預期成果

4.1 城市化對流域產(chǎn)匯流的影響

隨著城市的發(fā)展，大量的不透水地面、廣場和樓房取代了原來的綠地、林木和自然下墊面，當遇到暴雨時，降水下滲減少，很小的降水即可形成徑流，從而使得流域的徑流匯流量時間變短，同樣的降水所形成的徑流量也將變大。暴雨所帶來的洪水破壞也將增大，而產(chǎn)匯流的變化直接影響著進入水體中所攜帶的污染負荷，所以研究水庫流域城市化過程中產(chǎn)匯流的變化規(guī)律、影響因素是研究城市中水環(huán)境質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

4.2 城市化對流域水污染的影響

造成城市河流、湖庫水環(huán)境質(zhì)量下降的原因是多方面的，主要原因是工業(yè)廢水、居民生活污水、城市降雨徑流及其他污染物進入水體。雖然近年來我國各個城市加大了對點源的治理力度，但工業(yè)廢水和生活污水在污染的構(gòu)成上仍然占據(jù)較大的比重。據(jù)排污量發(fā)展趨勢研究表明，生活污水已逐漸成為水域污染的重要成因，尤其在城市范圍內(nèi)的河道中，生活污水在污染中所占比例高達60%，在城市范圍內(nèi)，短歷時、高強度的暴雨徑流對城市水環(huán)境也造成了嚴重的危害。初雨徑流的水質(zhì)非常惡劣，容易在短期內(nèi)對水體產(chǎn)生較大的影響。城市郊區(qū)的農(nóng)田化肥及農(nóng)藥隨著徑流進入水體環(huán)境，也會給城市水生態(tài)系統(tǒng)的安全帶來嚴重影響。另外，城市中大量的固廢物質(zhì)及垃圾場也會對城市范圍內(nèi)的水體環(huán)境造成巨大的環(huán)境質(zhì)量威脅。因此，從上述幾方面來開展崮山水庫污染成因分析研究，分析水體的易污因子、水體污染的主控因子和水庫流域點、面污染源的污染負荷。

4.3 建立城市水生態(tài)系統(tǒng)最大安全納污容量計算模型

環(huán)境目標、生態(tài)環(huán)境特性及污染物特征是特定水域安全納污容量的三個重要影響因素。由于目前多數(shù)水體受到不同程度的污染，所以一般采用水中污染物作為納污量的下限值；污染物的種類、排放口位置及布置方式、排放規(guī)律等都會影響水體的安全納污容量值。城市水生態(tài)系統(tǒng)安全的重要標志是水域必須達到安全的水環(huán)境質(zhì)量，安全水環(huán)境質(zhì)量必須要實現(xiàn)水域的安全納污量。建立城市水生態(tài)系統(tǒng)最大安全納污容量計算模型是控制污染物排放總量、實施最嚴格的水資源管理制度的技術(shù)保障措施。

4.4 根據(jù)崮山水庫的污染狀況，制定水環(huán)境保護和生態(tài)修復方案

城市水環(huán)境質(zhì)量是城市水生態(tài)系統(tǒng)建設最重要的組成部分，是系統(tǒng)維持正常循環(huán)的必要保障。城市水生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量保護的關(guān)鍵是必須首先查明造成污染的原因，分析其主控因子；然后依據(jù)城市水功能區(qū)劃的成果和要求，對城市不同河流的不同污染成因采取相應的措施進行治理和恢復。水環(huán)境質(zhì)量改善的總體思路應是“減污—控源—截留—輸導—修復”。首先針對污染成因進行源頭控制，減少進入水體的污染物質(zhì)總量；對已受到污染的水體則根據(jù)污染狀況，采取適合的物理、化學、生物處理技術(shù)及生態(tài)工程措施進行強化凈化，達到改善水環(huán)境質(zhì)量的目的，實現(xiàn)城市水生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。

5 前景展望

威海市崮山水庫流域城市化對水生態(tài)影響可為城市化后防治城市水庫，特別是供水水源地水質(zhì)污染提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

項目從防洪排澇、供水、水域安全納污三方面探討了對水生態(tài)的影響。項目所建立的威海市水庫流域城市化水生態(tài)系統(tǒng)影響評價系統(tǒng)，研究的水環(huán)境保護和生態(tài)修復方案，城市化后水體的易污因子、水體污染的主控因子，城市水生態(tài)系統(tǒng)最大安全納污容量計算模型，城市化不同開發(fā)程度對水體中的點、面污染源中的污染負荷比重及對水環(huán)境的污染程度的相關(guān)性研究等可面向社會，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，提供監(jiān)測、查詢等服務產(chǎn)品。

項目成果可為威海市其他的重要供水水源地如米山水庫、在建的泊于水庫等流域的污染源成因分析及進行水環(huán)境治理、進行水生態(tài)系統(tǒng)修復等提供參考依據(jù)。同時也可以為威海市生態(tài)城市的建設和管理，城市河流、水庫的水環(huán)境質(zhì)量的進一步改善提供科學技術(shù)支撐，保障社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)

山東省水環(huán)境監(jiān)測中心威海分中心 264209）