王 宏 偉

(四川省紫坪鋪開發(fā)有限責任公司，四川 成都 610091)

1 概 況

岷江是長江上游的重要支流，是川西平原和成都市的主要供水河流，每年向成都市供水占全市水利工程供水總量的90%以上[1]。紫坪鋪水利樞紐工程是一座以農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水為主，兼有防洪、發(fā)電、環(huán)境保護等功能的大(Ⅰ)型水利工程，是都江堰灌區(qū)和成都市的水源調(diào)節(jié)工程。主要擔負著成都、德陽、綿陽等8市37縣區(qū)1 143.41萬畝農(nóng)田和2 468.9萬人口的農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)和城鎮(zhèn)生活等供水任務(wù)。我國許多大型水庫多年運行的經(jīng)驗表明，隨著水庫運行時間的延展，由于水庫外環(huán)境有污染物的匯入，而水庫水體流速較慢，降解污染物的能力下降，加之庫底污染物會隨著水體的垂向?qū)α髯饔枚鴶U散，引起水庫水質(zhì)下降，導致水庫面臨環(huán)境風險。因此，對紫坪鋪水庫水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀開展調(diào)查和監(jiān)測，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析水環(huán)境質(zhì)量，并提出相應(yīng)的保護措施，對下游的供水安全具有重要意義。

2 水環(huán)境調(diào)查監(jiān)測

2.1 調(diào)查監(jiān)測區(qū)域及采樣點位

根據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(SL219-2013)代表性和控制性要求，以及紫坪鋪水庫庫區(qū)和河道地形特征、周邊污染源分布情況和環(huán)境管理要求，分別沿水庫入庫區(qū)、中心區(qū)、滯留區(qū)、庫彎區(qū)、近壩區(qū)、入庫支流和出庫區(qū)設(shè)置9個采樣斷面(如圖1所示)。

2.2 監(jiān)測項目及監(jiān)測方法

圖1 采樣斷面設(shè)置

現(xiàn)場測定水溫、pH值、溶解氧(DO)、濁度、電導率、透明度(SD)?？偭?TP)、總氮(TN)、化學需氧量(COD)、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量(BOD5)、鐵(Fe)、葉綠素a(Chla)等水質(zhì)指標在實驗室進行測定。河流理化指標的測量儀器及采樣方法如表1所示。

2.3 采樣時間與頻次

庫區(qū)水環(huán)境調(diào)查的采樣工作從2015年4月到2016年3月，每月監(jiān)測1次，共12次。

2.4 采樣及評價方法

水質(zhì)樣品采集、保存于監(jiān)測按著《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(SL219-2013)進行。依照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)，采用單因子評價方法進行水質(zhì)評價[2]。斷面水質(zhì)類別與水質(zhì)定性評價分級的對應(yīng)關(guān)系見表2。

表1 測量指標以及測定方法

表2 斷面水質(zhì)定性評價

單因子評價法中，單項水質(zhì)參數(shù)i在j點的標準指數(shù)的計算公式為：

Sij=Cij/CSi

式中Sik為單項水質(zhì)參數(shù)i在j點的標準指數(shù)；Cij為評價因子i在監(jiān)測點j的濃度值，mg/L;CSi為評價因子i的地表水質(zhì)標準限值，mg/L。

當各項參數(shù)的保準指數(shù)≤1時，表明該水質(zhì)要素滿足規(guī)定的水質(zhì)標準要求；當各項參數(shù)的標準指數(shù)>1時，則表明該水質(zhì)要素不能滿足水質(zhì)標準要求。

根據(jù)《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》(SL395-2007)，采用指數(shù)法對湖庫營養(yǎng)狀態(tài)進行評價[3]，評價參數(shù)包括總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)和透明度。計算公式如下：

式中TLI(∑)為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j中參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI(j)為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

以Chla作為基準參數(shù)，則第j種參數(shù)的歸一化的相關(guān)權(quán)重計算公式為：

式中：rij為第j種參數(shù)與基準參數(shù)Chla的相關(guān)系數(shù)；m為評價參數(shù)的個數(shù)。

表3 中國湖泊、水庫部分參數(shù)與及值

各項營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算如下：

TLI(Chla)=10(2.5+1.086lnChla)

TLI(TP)=10(9.346+1.624lnTP)

TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)

TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD)

TLI(CODMn=10(0.109+2.661lnCODmN)

式中Chla的單位為mg/m3，SD單位為m，其他指標單位均為mg/L。

采用0～100的一系列連續(xù)數(shù)字對水庫營養(yǎng)狀態(tài)進行分級，分級標準見表4：

表4 水庫營養(yǎng)狀態(tài)分級表

3 水質(zhì)現(xiàn)狀分析

3.1 水質(zhì)評價結(jié)果統(tǒng)計

監(jiān)測數(shù)據(jù)評價結(jié)果統(tǒng)計顯示，對于紫坪鋪水庫共監(jiān)測108點·次，水質(zhì)類別分別為Ⅰ～劣Ⅴ類，水質(zhì)類別及所占監(jiān)測點·次的比例Ⅰ類9.26%，Ⅱ類45.37%，Ⅲ16.67%，Ⅳ類3.70%，Ⅴ11.11%，劣Ⅴ13.89%。壩下水文站監(jiān)測斷面的結(jié)果表明，出庫水質(zhì)一年中有7個月的時間滿足地表水Ⅱ類標準。監(jiān)測斷面中阿壩鋁廠下游和壽溪河兩個斷面在個別月份水質(zhì)為劣Ⅴ類。Ⅲ類及以上標準的水質(zhì)占總監(jiān)測點·次的71.3%，水庫水質(zhì)良好。

3.2 水質(zhì)參數(shù)隨時間變化規(guī)律分析

綜合紫坪鋪水庫水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，對庫區(qū)及大壩下游主要水質(zhì)參數(shù)隨時間變化的規(guī)律進行如下分析。

(1)溶解氧的變化范圍為6.7～9.65 mg/L，滿足Ⅱ類水的標準要求(≥6 mg/L)；電導率總體偏低，最小為210 μs/cm，最大為339 μs/cm，遠低于Ⅱ類水不大于1 000 μs/cm的標準。

(2)地表水Ⅱ類水標準要求TP和TN濃度不大于0.025 mg/L和0.5 mg/L。監(jiān)測結(jié)果表明，只有2015年4月和11月的TP濃度超標，分別為0.031 mg/L和0.13mg/L，其他月份TP的濃度均能滿足Ⅱ類水的標準要求；受周水庫周邊生活污水、農(nóng)田肥料和水土流失等的影響，加之庫區(qū)內(nèi)水體自凈能力弱，TN濃度全面超標，變化范圍為0.72～4.99 mg/L。

(3)庫區(qū)COD年內(nèi)變幅不大，變化范圍為5～9.95 mg/L，滿足Ⅱ類水質(zhì)要求(≤15 mg/L)；高錳酸鹽指數(shù)較低，均在3 mg/L以下，大部分時間在0.47～1.61 mg/L之間變化，到類水質(zhì)達標準(≤4 mg/L)。

(4)Fe含量有6個月的時間超過了地表水源地標準值(≤0.3 mg/L)；庫區(qū)中Chla的含量在6月份最高，為28 mg/m3，其他時間均小于6 mg/m3。

3.3 水庫富營養(yǎng)化評價

富營養(yǎng)化是由于營養(yǎng)物質(zhì)在水體中積蓄過多而造成水體由生產(chǎn)力低的貧營養(yǎng)狀態(tài)逐步向生產(chǎn)力高的富營養(yǎng)狀態(tài)過渡的一種現(xiàn)象。磷和氮含量的增加是造成湖庫富營養(yǎng)化的主要原因。富營養(yǎng)物質(zhì)主要來源于工業(yè)廢水、生活污水、家畜排泄物及農(nóng)田施用過量的化學肥料等[4]。

對紫坪鋪水庫進行一年的水環(huán)境監(jiān)測，采用指數(shù)法進行計算，評價結(jié)果見圖2。

圖2 紫坪鋪水庫營養(yǎng)狀態(tài)評價成果

評價結(jié)果表明，對紫坪鋪水庫共進行108點·次的監(jiān)測，綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為29.09～45.7，以中營養(yǎng)狀態(tài)(30≤TLI(∑)≤50)為主，富營養(yǎng)化風險不高。每年的3～5月氣溫回升，光照充足，在水質(zhì)相對較差、水體流動性較差的區(qū)域為藻類生長提供了適宜的條件，因此，應(yīng)將春季作為富營養(yǎng)化防范的關(guān)鍵時段，對壩前區(qū)域保持密切監(jiān)測。

4 水環(huán)境保護措施

紫坪鋪水庫作為成都市的水源地，應(yīng)采取相應(yīng)措施，保證下游的用水安全。

4.1 加強面源污染防治

推廣氮肥深施、測土配方施肥等科學施肥技術(shù)，積極實施農(nóng)田氮磷流失“生態(tài)攔截”工程，有效減少氮磷通過上游來流入庫。

4.2 加強點源污染防治

加強工業(yè)污染防治，實行嚴格的環(huán)境保護政策，大力推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，建議有關(guān)部門進一步加強對污染企業(yè)達標排放的監(jiān)督。

4.3 加快完善環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

加快縣級污水處理廠升級改造及管網(wǎng)建設(shè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠及其配套污水管網(wǎng)建設(shè)，將水庫控制流域內(nèi)的城鎮(zhèn)生活污水納入截污管網(wǎng)，防止因人口增長帶來的生活污染源給水庫水質(zhì)造成影響。

4.4 建立完善水庫水環(huán)境監(jiān)測體系

定期和不定期調(diào)查污染源，及時了解污染源排放情況，以便采取解決措施。定期監(jiān)測水庫水質(zhì)，為合理利用、管理和保護水之源提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.5 提高水庫環(huán)境安全效益

應(yīng)用最新科學技術(shù)研究成果，探索水庫水環(huán)境演變機理及水污染控制與水環(huán)境修復技術(shù)，積極研究和創(chuàng)新水庫沖淤、排污等維持水庫水生態(tài)健康和安全的水庫生態(tài)調(diào)度方式及技術(shù)，發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟，江水庫淤積泥沙資源化利用，認真研究和探索水庫“水華”的防治機理和防治技術(shù)。

4.6 加大教育宣傳力度

加強對水源地保護的宣傳教育，通過庫區(qū)學校的學生、戶外宣傳廣告牌、庫區(qū)所在地政府等，大力宣傳水源地保護的重要性。

5 結(jié) 論

紫坪鋪水庫的水質(zhì)較好，大部分月份的水質(zhì)達到Ⅱ類水質(zhì)目標。各水質(zhì)參數(shù)年內(nèi)無明顯變化規(guī)律，大部分水質(zhì)指標都能滿足Ⅱ類水質(zhì)標準，其中總氮含量長期超標，鐵含量在部分月份也處

于超標狀態(tài)。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為29.09～45.7，以中營養(yǎng)狀態(tài)為主。庫區(qū)總氮含量較高，磷含量是藻類增長的限制因素，應(yīng)作為水庫富營養(yǎng)化防范的關(guān)鍵因子。特別應(yīng)注意春季水庫的富營養(yǎng)化，加強對壩前區(qū)域的監(jiān)測。