陳世貴

摘 要：寧夏山區(qū)水庫存在大量點源污染、面源污染，以及內源污染，在研究寧夏山區(qū)茹河流域、清水河流域水庫污染水體特征的基礎上，根據(jù)水庫協(xié)同治理、自然補水與人工循環(huán)相結合、污染控制與生態(tài)修復相結合等多種污水生態(tài)修復理念，研究了水庫污染水體生態(tài)修復的可行性。考慮地域、水質條件，結合水庫的污染程度、地質地貌特征和水庫功能劃分等，對寧夏山區(qū)水庫污染水體進行生態(tài)修復。修復結果表明：修復前，污染水體水質基本不變，且局部污染物濃度上升;實施生態(tài)修復后，運行初期污染物濃度降低程度較大，修復結束后隨著運行時間的延長，污染物濃度下降程度有所降低。

關鍵詞：寧夏山區(qū);污染水體;生態(tài)修復

中圖分類號：X703;TV882.8 文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.12.013

Abstract：The reservoirs in the mountainous area of Ningxia have a large number of point source pollution， non-point source pollution and internal source pollution. Based on the study on the characteristics of polluted water of reservoirs on the Ruhe and Qingshui rivers and according to the ecological restoration ideas of various pollution of cooperative control of reservoirs， the combination of natural water supply and artificial circulation and the combination of pollution control and ecological restoration， the paper studied the feasibility of ecological restoration of polluted water of reservoirs. Considering the regional and water quality conditions， the ecological restoration of the polluted water in reservoirs in Ningxia mountain area was realized by combining the pollution degree， geological and geomorphic characteristics and the function division of reservoirs. The results show that the quality of polluted water is basically unchanged and the local pollutant concentration has been increased before the restoration. After the implementation of ecological restoration， the pollutant concentration has been decreased significantly in the early stage of operation and decreases with the extension of operation time after the restoration.

Key words： Ningxia mountain area; polluted water body; ecological remediation

我國西部地區(qū)經濟發(fā)展落后、生態(tài)環(huán)境惡劣，在西部大開發(fā)政策提出后，西部地區(qū)發(fā)展速度明顯提高。但在提高西部地區(qū)經濟和社會發(fā)展水平的同時，西部地區(qū)環(huán)境質量不容忽視。寧夏是黃土高原的重要組成部分，黃土厚度達數(shù)十米。在寧夏山區(qū)開發(fā)過程中，因忽視了生態(tài)環(huán)境保護的重要性[1]，導致生態(tài)環(huán)境遭到破壞，表現(xiàn)為大量樹木被砍伐、水體污染嚴重、水土流失等。寧夏山區(qū)水庫水體遭受污染，威脅防洪安全，在降低寧夏山區(qū)整體生態(tài)水平的同時還制約了社會經濟的發(fā)展[2]。因此，修復寧夏山區(qū)水庫污染水體是提高寧夏山區(qū)整體生態(tài)水平的關鍵。

張瑞等[3]采用群組決策的層次分析法確定指標權重，對北京市陶然亭湖水生態(tài)修復工程進行綜合評價表明，現(xiàn)階段陶然亭湖水生態(tài)修復工程綜合評分為3.35分，評價結果屬于良。陶然亭湖經過水生態(tài)修復后，水生態(tài)系統(tǒng)結構恢復情況較好、經濟投入適中，且對周邊環(huán)境有較大正面影響。楊非等[4]為改善區(qū)域水環(huán)境質量，通過截污圍隔裝置、組合型生態(tài)浮床、生態(tài)護坡及水生植物恢復等工程技術措施對研究區(qū)水體進行生態(tài)修復治理，結果表明，經過6個月的穩(wěn)定運行，水體中的氮、磷等污染物質得以有效去除，水生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能得到了恢復和提升。

為實現(xiàn)寧夏山區(qū)水庫污染水體的生態(tài)修復，以寧夏山區(qū)茹河流域、清水河流域為例，根據(jù)污染水體實際情況，采用合理的修復技術修復污染水體，并采用實地監(jiān)測數(shù)據(jù)分析寧夏山區(qū)水庫污染水體修復效果，驗證了所采用方法的有效性。在此基礎上，根據(jù)監(jiān)測結果制定寧夏山區(qū)水庫污染水體生態(tài)修復措施，確保對寧夏山區(qū)水庫污水的有效控制，改善寧夏山區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

1 寧夏山區(qū)水庫污染水體特征

寧夏山區(qū)盲目開發(fā)，獲取經濟利益的同時未考慮水資源環(huán)境保護[5]，水庫水源存在嚴重污染問題。水庫開發(fā)往往以發(fā)電、防洪、漁業(yè)、旅游等為目的，解決生活與生產問題，同時獲取經濟利益。茹河流域、清水河流域是寧夏山區(qū)具有代表性的水系，因此以這兩個水系為例研究寧夏山區(qū)水庫污染水體的生態(tài)修復技術。寧夏山區(qū)水庫污水特征如下。

（1）點源污染始終存在。水庫周圍區(qū)域開發(fā)力度大、發(fā)展速度快，但管網(wǎng)建設嚴重滯后，附近降雨污水不能合理分流。水庫截污干管管底高程比支管管底高程高，導致附近污水、廢水不能有效排放到截污干管中，只能被水庫接收，由此形成大量點源污染[6]。

（2）面源污染日益嚴重。寧夏山區(qū)水庫沿岸裸露的土地、露天堆放的生活垃圾等隨降雨、地表徑流等流入水體，導致寧夏山區(qū)水庫面源污染情況急劇惡化。

（3）內源污染日益顯露。水庫底部日積月累的淤泥、垃圾沉積物等未得到有效清理，沉積物不斷釋放的氮、磷等污染水庫水體，受TN、TP緩慢釋放影響，河庫水體富營養(yǎng)化嚴重。

2 寧夏山區(qū)水庫污染水體修復方法

2.1 修復理念

在分析寧夏山區(qū)水系狀況的基礎上，提出合理的污水生態(tài)修復技術，見圖1。

（1）水庫協(xié)同治理。水庫污水生態(tài)修復是一項繁瑣、高難度的治理工程，在修復過程中，不同水庫間修復工程的有效銜接十分關鍵，應盡量消除因單個水庫污水生態(tài)修復不當而影響其他水庫修復效果的現(xiàn)象[7]。

（2）污染控制與生態(tài)修復相結合。采用污染控制與生態(tài)修復技術修復水庫污水過程中，應充分利用水體的自凈能力，避免過度的人為參與[8]。將修復過程分別3個階段：第一階段，杜絕外界污染物進入水體，如河庫清淤、整修截污干管，以降低流域污染物比重;第二階段，由于污水中的氮、磷會導致“水華”，因此降低水體中氮、磷比重十分關鍵，可通過種植水生植物的方式降低水體中的氮、磷含量;第三階段，充分發(fā)揮水體的自凈功能，通過優(yōu)化水體中水生生物，穩(wěn)定水體自凈功能。

（3）自然補水與人工循環(huán)相結合。合理利用自然降水有效彌補寧夏山區(qū)水庫補給水源短缺的問題。干旱季節(jié)需通過人工干預的方式增強水體的流動性，如設置循環(huán)式排水管道等，從而有效縮短換水周期[9]，優(yōu)化水庫水生態(tài)環(huán)境。

2.2 修復技術

在分析寧夏山區(qū)茹河流域、清水河流域水庫環(huán)境狀況的基礎上，考慮流域水文特征、污染程度、實現(xiàn)功能，制定水庫污染水體生態(tài)修復措施，見表1。

（1）污水截流。一方面，寧夏山區(qū)水庫年久失修，淤積嚴重，導致水體污染;另一方面，西部開發(fā)力度加大，水庫附近因開發(fā)速度快導致部分項目排污不達標，污水在未經處理的情況下直接進入河庫，進而污染水體。針對這種狀況，應在污水排放終端安置溢流井截留污水[10]。

（2）底泥清淤。水庫成庫時間長，具有流速小、水體置換周期長的特點，外界污水排入導致水庫底部淤積大量沉積物，應清除水庫底部的淤泥等，以降低水庫水體受影響程度[11]。

（3）雨水滲濾溝。由于雨水極易將地表污染物帶入水庫中，因此采用有效措施處理雨水十分關鍵。通過修筑雨水滲濾溝解決該問題，滲濾溝中的營養(yǎng)物質由根系茂盛的植物吸取，大根系可有效截留雨水徑流中的懸浮物;多點滲濾是雨水截留生物凈化帶的關鍵形式[12]，能排除雨水沖刷湖岸的干擾。在分析寧夏山區(qū)水庫地形的基礎上，修筑的滲濾溝剖面見圖2。

（4）人工循環(huán)管道。人工循環(huán)管道是促進水庫水體流動的有效手段，可以提升水體循環(huán)效果。使用循環(huán)水泵抽取水庫轉彎處水體，解決水庫轉彎處水體流動微弱的問題[13]，抽取的水體在雨水滲濾溝中過濾后排入水庫，以提高水庫水體流動性，有效遏制水庫水體水質惡化。

3 寧夏山區(qū)水庫污染水體修復監(jiān)測與效果分析

以寧夏山區(qū)茹河水庫為例，對其水體修復效果進行監(jiān)測分析。寧夏山區(qū)茹河流域面積2 470 km2，全長171 km。茹河地勢呈波狀傾斜，地勢較為平坦，臺面平整。主要氣候特征為干旱少雨。茹河主要污染物為NH3-N、COD、TP、TN、BOD5。

3.1 修復效果

（1）水質監(jiān)測。根據(jù)以上污染水體生態(tài)修復方法，在污水排放終端安置截流溢流井進行污水截流，清理河底淤泥，修筑雨水滲濾溝處理雨水。修復結束后每半個月及穩(wěn)定運行半年后監(jiān)測支溝進入水庫的水質，監(jiān)測指標為NH3-N（氨氮）、DO（溶解氧）、COD（化學需氧量）、TP（總磷，分為溶解性磷和懸浮性磷）、TN（總氮，分為有機氮、無機氮及硝酸鹽氮）及BOD5（五日生化需氧量）。同時，以修復結束當年的監(jiān)測數(shù)據(jù)和修復結束后第二年的監(jiān)測數(shù)據(jù)為修復運行初期數(shù)據(jù)和修復運行期數(shù)據(jù)分析水質修復效果[14]。

（2）數(shù)據(jù)分析方法。采用污染物降低率對比方法評價生態(tài)修復效果，污染物降低率越高，說明生態(tài)修復效果越好。污染物降低率C為式中：C1和C2分別為修復前或修復后河段中某污染物的輸入濃度和輸出濃度。

3.2 修復效果分析

選取采樣點1（位于茹河1/4段）和采樣點4（位于茹河3/4段）作為入口及出口，在修復結束后分析支溝不同段進入茹河流域水庫的水質，采樣時間為修復初期（運行半個月后）和修復運行期（運行半年后）。研究區(qū)域水體生態(tài)修復前3個月、修復初期和修復運行期的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。

分析表2數(shù)據(jù)可知，實施生態(tài)修復后水體水質有所波動：從采樣點1至采樣點4，水體DO含量上升，NH3-N、COD、TP、TN、BOD5含量下降。實施生態(tài)修復后，相較于修復運行期，修復初期污染物濃度降低程度更大。

生態(tài)修復過程中各河段對凈化水質的貢獻見圖3。由圖3可知，在修復寧夏山區(qū)水庫污染水體的過程中，采樣點1—采樣點2主要消除COD、消耗DO，采樣點2—采樣點3主要消除NH3-N和TN，采樣點3—采樣點4主要消除TP和BOD5。

4 寧夏山區(qū)水庫污染水體生態(tài)修復對策

（1）發(fā)展新的河流開發(fā)模式。寧夏山區(qū)水庫污染水體生態(tài)修復完成后，需依照河庫環(huán)境資源特點，重點研究探討河庫泄流的恢復自凈情況。同時發(fā)展新的河流開發(fā)模式，新的河庫開發(fā)過程中，需依照河水恢復自凈的研究結果，兼顧河水成庫后河庫之間水質恢復自凈的效率，預留充足的泄流恢復河段，克服水環(huán)境變異[15-17]，減少入庫污染物。

（2）科學設計，探索區(qū)域循環(huán)發(fā)展模式?？茖W設計寧夏山區(qū)水庫不同類型生活、生產設施，嚴格遵守設施建設的管理程序及污染物控制指標。在水庫附近修建綠化隔離帶，提升河庫周邊水土涵養(yǎng)程度，減小地表徑流內污染物進入水庫的概率。清晰劃分水庫水域功能，并以此為依據(jù)設置保護區(qū)，根據(jù)相關法律法規(guī)管理河庫區(qū)域環(huán)境，遏制污染物直接進入水庫的可能性，保障水庫生態(tài)環(huán)境良好。

（3）及時實施對變異水體的生態(tài)修復。完善水庫區(qū)域水體生態(tài)修復計劃，針對水庫內的水體變異現(xiàn)象，及時調節(jié)水庫流域附近生產、生活布局，實施水庫污染水體生態(tài)修復。

5 結 論

在研究寧夏山區(qū)茹河流域、清水河流域水庫污染水體特征的基礎上，制定了寧夏山區(qū)水庫污染水體生態(tài)修復對策。根據(jù)研究區(qū)水質條件，結合水庫的污染程度、地質地貌特征和河庫功能劃分等，實現(xiàn)對寧夏山區(qū)水庫污染水體的生態(tài)修復。修復前，采樣點1至采樣點4污染水體水質基本不變，局部污染物濃度上升;實施生態(tài)修復后，運行初期污染物濃度降低程度較大，修復結束后隨著運行時間的延長，污染物濃度下降程度有所降低。

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【責任編輯 呂艷梅】