蘇 珊 蔣飛紅 梅 鹍

（長沙水文水資源勘測局 長沙市 410014）

水是人類及一切生物賴以生存的必不可少的重要物質(zhì)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境改善不可替代的極為寶貴的自然資源，而飲用水更是跟人類自身密切相關(guān)的重要資源。1999年，為緩解湘江供水壓力，確保省會(huì)長沙飲用水供應(yīng)安全，湖南省委、省政府及市委、市政府作出了興建引水及水質(zhì)環(huán)境工程的重大決策，將株樹橋水庫確定為長沙市第二水源地，加強(qiáng)對飲用水源地水質(zhì)安全評(píng)價(jià)和保護(hù)，是關(guān)乎人們健康和生命安全的重大事情。

1 水庫基本概況

建成于1992年的株樹橋水庫位于瀏陽市境內(nèi)、瀏陽河南源小溪河下游，地處東經(jīng)113°51′～114°19′， 北緯 28°10′～28°29′之間，下距瀏陽市城區(qū) 28 km，距長沙市東郊區(qū)約80 km。株樹橋水庫流域涉及瀏陽市5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，分別為張坊鎮(zhèn)、小河鄉(xiāng)、七寶山鄉(xiāng)、中和鎮(zhèn)和高坪鎮(zhèn)，涉及行政村27個(gè)，流域總面積564 km2，占小溪河流域面積的75.3%。水庫壩頂高程171m，最大壩高78m，壩頂長245m，頂寬8m，水庫總庫容2.78億m3，正常水位165m，相應(yīng)庫容2.29億 m3，死水位 136m，有效庫容 1.9億 m3，庫容系數(shù)0.343，屬多年調(diào)節(jié)水庫。

株樹橋水庫自2010年8月起正式向市內(nèi)供水，規(guī)劃建設(shè)總規(guī)模為輸水能力95萬m3/d，一期工程引水65萬m3/d，目前每天向長沙市供水30萬m3。

2 水質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1 一般污染物評(píng)價(jià)

株樹橋水庫飲用水水源地水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)直接采用長沙水環(huán)境監(jiān)測分中心監(jiān)測的株樹橋、蔣埠江、丁家灣三個(gè)常年監(jiān)測斷面2011～2014年監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測指標(biāo)包括水溫、pH值、電導(dǎo)率、溶解氧及溶解氧飽和度、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、五日生化需氧量、氨氮、汞、鉛、揮發(fā)酚、石油類、氰化物、砷、六價(jià)鉻、鎘、銅、鋅、總磷、氟化物、糞大腸菌群21個(gè)項(xiàng)目。依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002），評(píng)價(jià)結(jié)果如下：

（1）株樹橋水庫大壩取水口斷面。

各年份的各項(xiàng)目監(jiān)測指標(biāo)值均可達(dá)到 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，不存在監(jiān)測指標(biāo)超標(biāo)的情況，水質(zhì)狀況良好。

（2）蔣埠江斷面。

各年份的各監(jiān)測指標(biāo)按單因子評(píng)價(jià)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，2011和2012年評(píng)價(jià)結(jié)果顯示糞大腸菌群指標(biāo)平均值超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)；此外，總磷指標(biāo)總體上能達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，但也出現(xiàn)過超標(biāo)的情況；其余監(jiān)測指標(biāo)均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。

（3）丁家灣斷面。

各年份的各監(jiān)測指標(biāo)除糞大腸菌群指標(biāo)之外，均可達(dá)到 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。糞大腸菌群有超過Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)的情況，甚至達(dá)到Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，存在一定程度上的糞大腸菌群污染問題。

從株樹橋水庫水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測來看，水庫的3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)株樹橋、蔣埠江和丁家灣總體上水質(zhì)較好，蔣埠江和丁家灣存在個(gè)別時(shí)段糞大腸菌群、總磷超標(biāo)的現(xiàn)象。

各監(jiān)測斷面水質(zhì)評(píng)價(jià)成果見表1。

表1 株樹橋水庫各監(jiān)測斷面水質(zhì)評(píng)價(jià)成果表

2.2 Kendall檢驗(yàn)法分析水質(zhì)變化趨勢

2.2.1 Kendall檢驗(yàn)法

定義檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量S：

其中，sign（）為符號(hào)函數(shù)。當(dāng) Xi-Xj小于、等于或大于零時(shí)，sign （Xi-Xj）分別為-1、0 或 1；M-K統(tǒng)計(jì)量公式S大于、等于、小于零時(shí)分別為：

Z為正值表示增加趨勢，負(fù)值表示減少趨勢。Z的絕對值在大于等于1.28、1.64、2.32時(shí)表示分別通過了信度90%、95%、99%顯著性檢驗(yàn)。

當(dāng)Kendall檢驗(yàn)進(jìn)一步用于檢驗(yàn)序列突變時(shí)，則檢驗(yàn)方法如下：

設(shè)有一時(shí)間序列如下：x2，x3，…xn，構(gòu)造一秩序列 ri，ri表示 xi＞xj（1≤j≤i）的樣本累積數(shù)。定義Sk：

在時(shí)間序列隨即獨(dú)立假定下，定義統(tǒng)計(jì)量：

UFk為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，給定一顯著水平α，當(dāng)｜UFk｜＞Uα，表明序列存在一個(gè)明顯的增長或減少趨勢。把此方法引用到反序列中，再重復(fù)上述計(jì)算過程，并使計(jì)算值乘以-1，得到UBk。通過分析統(tǒng)計(jì)序列UFk和UBk可以進(jìn)一步分析序列x的趨勢變化，若 或 的值大于0，則表明序列呈上升趨勢，小于0則表明呈下降趨勢；當(dāng)它們超過信度線時(shí)，即表示存在明顯的上升或下降趨勢；若UFk和UBk這兩天曲線交點(diǎn)位于信度線之間，則此點(diǎn)可能就是突變點(diǎn)的開始。

2.2.2 水庫水質(zhì)變化趨勢分析

選取株樹橋水庫三個(gè)常規(guī)監(jiān)測斷面株樹橋水庫取水口、蔣埠江和丁家灣2011～2014年總磷、氨氮、COD和鎘水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用kendall檢驗(yàn)法進(jìn)行水質(zhì)變化的趨勢分析，詳見表2，分析結(jié)果為：

表2 株樹橋水庫監(jiān)測斷面水質(zhì)kendall趨勢分析表

總磷監(jiān)測指標(biāo)：3個(gè)監(jiān)測斷面全年期及汛期、株樹橋水庫取水口非汛期整體隨時(shí)間呈顯著下降趨勢變化。從單項(xiàng)指標(biāo)分析，水質(zhì)呈好的趨勢發(fā)展。

COD監(jiān)測指標(biāo)：株樹橋水庫取水口和丁家灣全年期和非汛期整體隨時(shí)間呈顯著下降趨勢變化，而兩個(gè)監(jiān)測斷面的汛期及蔣埠江斷面三個(gè)時(shí)期無趨勢變化。從單項(xiàng)指標(biāo)分析，水質(zhì)呈好的趨勢發(fā)展。

氨氮監(jiān)測指標(biāo)：除蔣埠江斷面非汛期呈顯著下降趨勢變化外，其他均無趨勢變化。從單項(xiàng)指標(biāo)分析，水質(zhì)變化趨勢不明顯。

鎘監(jiān)測指標(biāo)：3個(gè)監(jiān)測斷面，汛期均呈現(xiàn)顯著上升的趨勢，且蔣埠江斷面全年期為顯著上升。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，鎘監(jiān)測指標(biāo)可達(dá)到相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)I類水的標(biāo)準(zhǔn)，但是從趨勢分析呈變差的趨勢發(fā)展，必須引起重視并查明原因。

根據(jù)Kendall檢驗(yàn)法進(jìn)行水質(zhì)趨勢分析，從選取的總磷、COD、氨氮三項(xiàng)敏感指標(biāo)分析得出，株樹橋水庫水質(zhì)呈好的趨勢發(fā)展，但是重金屬鎘指標(biāo)的趨勢分析水庫水質(zhì)呈變差的趨勢發(fā)展，分析主要原因是株樹橋水庫上游的廢礦點(diǎn)源污染造成的，水庫上游的高坪鎮(zhèn)三合水村耙齒山境內(nèi)廢礦洞有4個(gè)，礦區(qū)距小溪源垂直距離約1 km，而小溪源距取水口也僅1.5 km距離，另外七寶山鄉(xiāng)也有礦區(qū)，其距離水庫垂直距離約5 km，由于礦區(qū)長期采礦煉礦，其廢水、廢氣和廢渣導(dǎo)致當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)嚴(yán)重的土壤重金屬污染，尤其是汛期受到雨水沖刷下，含重金屬的泥沙隨水流進(jìn)入河流，進(jìn)而流入小溪河和株樹橋水庫，這給水庫水質(zhì)帶來極大的安全隱患。

3 影響水庫水質(zhì)安全的主要原因

3.1 防護(hù)措施較薄弱

為防止人類活動(dòng)等對水源地保護(hù)和管理的干擾，攔截固體污染物直接進(jìn)入水源保護(hù)區(qū)，必須采取隔離防護(hù)措施。目前，株樹橋水庫飲用水源地保護(hù)區(qū)已建設(shè)了部分隔離防護(hù)欄、界碑、界樁、宣傳警示牌等，但規(guī)模較小數(shù)量較少，防護(hù)措施還比較薄弱，與國家重要飲用水水源地達(dá)標(biāo)建設(shè)的目標(biāo)還有一定距。

3.2 工業(yè)污染

近年來株樹橋水庫周邊工業(yè)污染雖然得到有效控制，但還需繼續(xù)加強(qiáng)整治。自《長沙市株樹橋水庫飲用水水源保護(hù)條例》實(shí)施以來，各級(jí)政府加大了對株樹橋水庫的保護(hù)方面的投入，特別是對周邊工礦企業(yè)實(shí)施了整治，關(guān)停了流域內(nèi)的多家污染企業(yè)，并整頓了一些排污大戶，經(jīng)過一系列的整治，污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)基本搬遷，水庫周邊的工業(yè)污染得到有效控制。但來自食品廠和復(fù)膜紙廠的年廢水排放量和污染物排放量還占有一定的比例，需要有關(guān)部門引起重視。

3.3 農(nóng)業(yè)面源污染

飲用水源地位于農(nóng)村，農(nóng)業(yè)中使用的化肥、農(nóng)藥，直接隨著地表徑流進(jìn)入水體，使水體微量有毒污染物增加，這些污染物質(zhì)對人體及其它生物的影響，都是不容忽視的。

（1）禽畜養(yǎng)殖污染。對于株樹橋水庫庫區(qū)的禽畜養(yǎng)殖污染源，主要來自周邊的養(yǎng)殖場、魚塘以及附近村民的家庭養(yǎng)殖，而且區(qū)域分布主要集中在張坊鎮(zhèn)、七寶山鄉(xiāng)和小河鄉(xiāng)，3個(gè)鄉(xiāng)的養(yǎng)豬專業(yè)戶和魚塘承包戶較多，規(guī)模較大，對庫區(qū)水環(huán)境具有一定的影響。

（2）農(nóng)田徑流污染。對株樹橋庫區(qū)各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政村的農(nóng)田面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和污染物的排放量進(jìn)行計(jì)算分析得出，一級(jí)保護(hù)區(qū)和核心保護(hù)區(qū)的保護(hù)程度較好，農(nóng)田污染源相對較少，產(chǎn)生的農(nóng)田污染物所占的比例較低；二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍較廣，庫區(qū)的農(nóng)田徑流污染源主要集中在集雨區(qū)，加強(qiáng)集雨區(qū)的農(nóng)田管理和污染治理是處理農(nóng)田徑流污染源的關(guān)鍵。

3.4 農(nóng)村生活污染和垃圾污染

隨著城鄉(xiāng)的發(fā)展和居民生活水平的提高，越來越多的生活廢水和生活垃圾成為了新的污染源。由于沒有排水措施，生活污水直接或間接排放入庫，污染著水庫水體，生活垃圾由于缺乏經(jīng)常性的管理資金，大部分直接堆放在庫區(qū)周邊，在雨水淋溶和沖刷下，絕大部分則通過坡面匯流入河后流入水庫，造成水庫形成了明顯的岸邊污染帶，特別是白色垃圾，對水庫水質(zhì)造成的影響周期比較長久，處理起來比較困難。

經(jīng)過實(shí)地調(diào)查計(jì)算分析，株樹橋水庫流域農(nóng)村生活污染源主要來自人口分布較多的集雨區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要有張坊鎮(zhèn)、小河鄉(xiāng)和七寶山鄉(xiāng)，另外，小河鄉(xiāng)部分和七寶山鄉(xiāng)部分也是污染源的主要集中點(diǎn)。

3.5 三產(chǎn)污染

目前，株樹橋水庫的三產(chǎn)中污染主要來自餐館、修理店和醫(yī)療診所，產(chǎn)生的污染三產(chǎn)污染源較少，呈現(xiàn)零星分布的特點(diǎn)，分布在株樹橋庫區(qū)流域的張坊鎮(zhèn)、小河鄉(xiāng)、七寶山鄉(xiāng)和中和鎮(zhèn)。由于服務(wù)業(yè)數(shù)量較少，排污量不大，因此對庫區(qū)水環(huán)境的影響有限，故三產(chǎn)污染影響不大，重點(diǎn)在于控制規(guī)模，防范于未然。

3.6 廢礦點(diǎn)源污染

由于株樹橋水庫上游有幾座廢礦，礦區(qū)經(jīng)長期采礦煉礦，其廢水、廢氣和廢渣導(dǎo)致當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)嚴(yán)重的土壤重金屬污染，而含重金屬的泥沙隨雨水進(jìn)入河流，進(jìn)而流入小溪河和株樹橋水庫，這給水庫水質(zhì)帶來極大的安全隱患。

3.7 管理方面的影響

株樹橋水庫污染治理缺乏宏觀控制和整體規(guī)劃，鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)之間缺少協(xié)調(diào)、合作和溝通。對于污染源的治理方面，沒有對株樹橋水庫進(jìn)行過水環(huán)境保護(hù)、水污染控制的總體規(guī)劃工作，沒有明確的保護(hù)目標(biāo)和任務(wù)分解，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)之間的污染治理比較分散，沒有形成統(tǒng)一的協(xié)調(diào)機(jī)制，缺乏有效的合作和溝通。

4 保護(hù)措施

根據(jù)株樹橋水庫水源地水質(zhì)的現(xiàn)狀情況，為避免水源地水質(zhì)受到污染，影響供水安全，應(yīng)進(jìn)一步完善隔離防護(hù)、宣傳警示工程，采取污染源綜合整治、生態(tài)修復(fù)與保護(hù)等措施，使株樹橋飲用水水源地水質(zhì)安全更有保障。

（1）在各保護(hù)區(qū)邊界設(shè)立明確的地理界標(biāo)和明顯的警示標(biāo)志，對取水口、取水設(shè)施以及穿越核心保護(hù)區(qū)的道路設(shè)置隔離設(shè)施，以防止人類活動(dòng)等對水源地保護(hù)和管理的干擾，攔截固體污染物直接進(jìn)入水源保護(hù)區(qū)。

（2）為控制非點(diǎn)源污染，在近期，主要考慮包括農(nóng)村生活污水分散處理工程，城鎮(zhèn)生活污水處理工程，生活垃圾收集及處理工程，畜禽養(yǎng)殖沼氣化工程，農(nóng)業(yè)面源污染治理等。在中、遠(yuǎn)期，遵循生態(tài)經(jīng)濟(jì)理念，著重從源頭控制污染負(fù)荷，進(jìn)一步保障水質(zhì)，在近期的基礎(chǔ)上，深入推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)施肥、保護(hù)性耕作等措施。

（3）在水源地周圍種植防護(hù)林，防止人類活動(dòng)等因素對飲用水水源地的各種不利干擾，采取有效措施攔截污染物直接進(jìn)入水源保護(hù)區(qū)，確定防護(hù)林種植范圍，減少水土流失。

（4）針對株樹橋水庫存在的廢礦點(diǎn)源污染隱患，提出治理方案包括廢礦治理和生態(tài)植被兩個(gè)方面的綜合治理，主要包括廢礦石、廢渣治理以及廢礦周邊的植被修復(fù)。

（5）加強(qiáng)飲用水源地水質(zhì)的監(jiān)測工作，在對水庫水質(zhì)定期監(jiān)測的同時(shí)，應(yīng)對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，提出措施和要求。加強(qiáng)現(xiàn)場測試能力與快速反應(yīng)能力，充分利用已建水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)，加強(qiáng)對水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

（6）走可持續(xù)發(fā)展之路，以改善生態(tài)環(huán)境為根本點(diǎn)和切入點(diǎn)，制定一個(gè)統(tǒng)一的流域水資源保護(hù)規(guī)劃。使經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與資源條件、環(huán)境狀況相適應(yīng)。大力推廣植樹種草，退耕還林，增加植被覆蓋率，達(dá)到涵養(yǎng)水源，防止水土流失，提高生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)功能。加大生活、生產(chǎn)污染治理力度，推進(jìn)農(nóng)村環(huán)境綜合整治。禁止將污水和垃圾倒入河、湖、溝、渠。提倡科學(xué)使用農(nóng)藥、化肥，盡量減少農(nóng)藥、化肥的施用量。

（7）建立資源有償使用制度。在資源使用制度上建立有償使用制度，明確“誰受益、誰補(bǔ)償、誰破壞、誰恢復(fù)”的原則，建立生態(tài)補(bǔ)償制度，用于補(bǔ)償集雨區(qū)群眾由于水質(zhì)保護(hù)所造成的經(jīng)濟(jì)損失。

（8）建立管理長效機(jī)制。為保障廣大群眾飲水安全，增加有效供給、保護(hù)水源地水質(zhì)水量的角度出發(fā)，應(yīng)逐步建立起法律監(jiān)管、技術(shù)保障、監(jiān)測與應(yīng)急、社會(huì)參與四大體系。

5 結(jié) 語

株樹橋水庫作為長沙市的第二飲用水源地，承擔(dān)著向長沙市供水的任務(wù)，水源地水質(zhì)穩(wěn)定在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，為水質(zhì)良好的水源地。但是，株樹橋水庫在供水服務(wù)的同時(shí)存在一定的安全隱患，如水庫上游留存的幾座廢礦則是點(diǎn)源污染源，針對這一安全隱患，本文提出了將廢礦石、廢渣進(jìn)行治理以及對廢礦周邊的植被進(jìn)行修復(fù)的建議。為避免水源受到污染，消除安全隱患，確保水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到目標(biāo)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，本文進(jìn)一步提出了加強(qiáng)水源地保護(hù)措施的建議，這將有利于株樹橋水庫給供水地居民提供更為優(yōu)質(zhì)的水源，提高居民生活質(zhì)量和健康水平，也有利于改善生態(tài)環(huán)境和社會(huì)環(huán)境，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。

[1]長沙市水環(huán)境監(jiān)測中心.長沙市株樹橋水庫水資源質(zhì)量狀況通報(bào)[R].2011-2014.

[2]金相燦.湖泊富營養(yǎng)化控制和管理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[3]勞漢生.《算法大全》與《古今算學(xué)寶鑒》初探[J].文獻(xiàn)，1987，（3）：192-203.