華幸超， 陳淑云， 陳 靜， 趙興才

(宜興市水利局， 江蘇 無錫 214200)

水質(zhì)污染是中國面臨的嚴(yán)重環(huán)境問題之一，其中湖庫的水質(zhì)變化是目前水環(huán)境污染防治關(guān)注的重點(diǎn)問題[1]，目前關(guān)于湖庫的水質(zhì)演變及其影響因素的研究均以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中的TP、NH3-N、CODMn及Chl-a等營養(yǎng)鹽及藍(lán)藻水華質(zhì)量濃度為主要分析指標(biāo)[2]。此外，在全球氣候變暖的影響下，極端天氣發(fā)生的頻率變高，湖泊水庫流域的蒸發(fā)加劇或持續(xù)降水導(dǎo)致其水位和容量發(fā)生相應(yīng)改變[3]。水庫的水位如果有較大程度的波動(dòng)，則水文情勢也會相應(yīng)改變，水庫生態(tài)環(huán)境演變，最終引起水環(huán)境發(fā)生變化，且水庫周圍的工農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的污染物在降水后可能會對水庫水質(zhì)產(chǎn)生影響[4-5]。因此，政府及相關(guān)部門對水庫庫區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)非常重視，對水庫的水質(zhì)歷史演變研究及其影響因素的分析對水庫水質(zhì)的改善和水環(huán)境的保護(hù)具有重要意義。

橫山水庫是宜興市的主要飲用水源地，日供水約21萬m3，占整個(gè)宜興市區(qū)供水量的70%左右，其在保證宜興市周邊居民生活用水、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境平衡等方面起著不可替代的作用，且其水質(zhì)關(guān)系到城市供水區(qū)域水生態(tài)穩(wěn)定。但目前已經(jīng)開展的橫山水庫水體污染的分析研究主要集中為在短時(shí)間內(nèi)其底泥中氮磷營養(yǎng)鹽及釋放等內(nèi)源污染方面[6]，而針對其水質(zhì)狀況在長時(shí)間尺度上變化趨勢的研究不多，水文條件變化帶來的影響分析也相對缺乏。因此本文根據(jù)所搜集到1995—2020年橫山水庫水質(zhì)監(jiān)測資料，分析橫山水庫水質(zhì)狀況及其長期變化趨勢，以期為橫山水庫的水環(huán)境保護(hù)部門提供科學(xué)依據(jù)，為水庫水質(zhì)在水文條件變化下的污染防治提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

橫山水庫(119.443°E～119.7°E，31.1°N～31.275°N)位于江蘇省宜興市西南山區(qū)，地跨宜興、溧陽兩市，是一座以防洪、供水為主的水利樞紐，是太湖流域源頭水保護(hù)區(qū)之一。橫山水庫總?cè)萘?.12億m3，平均水深約7.94 m，總流域面積為154.8 km2。橫山水庫上游地勢陡峭，庫區(qū)地形由南向北傾斜，主要水源為來自溧陽的同官嶺、金牛嶺、松嶺等和宜興的襄王嶺、太華山、唐盤山、分介嶺等，主要入庫河流為橫澗和楊店澗。橫山水庫北面建有一座長4 090 m的大壩，一座堰頂高程為32.0 m(吳淞高程)的三孔泄洪閘。

1.2 數(shù)據(jù)來源及分析

文中數(shù)據(jù)均搜集自橫山水庫的水質(zhì)監(jiān)測站，其化學(xué)指標(biāo)分析均采用國標(biāo)檢測方法[7]，年均數(shù)據(jù)為月均數(shù)據(jù)的平均值。數(shù)據(jù)處理及線段圖、柱狀圖的繪制使用Excel 2013和Origin 8.5 軟件完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 橫山水庫水體理化指標(biāo)歷年變化

橫山水庫水體TP質(zhì)量濃度的長時(shí)間序列波動(dòng)范圍如圖1所示，1995—2020年橫山水庫TP質(zhì)量濃度的波動(dòng)范圍為0.02～0.06 mg/L，均值超過0.05 mg/L的年份較少，只有2011年整個(gè)庫區(qū)水體TP質(zhì)量濃度為最高水平，與該年罕見的大旱極端天氣有關(guān)。2017年庫區(qū)水體TP質(zhì)量濃度處于近些年來較低水平，這與2017年是雨量充沛，是一個(gè)典型的豐水年有密切的關(guān)系。自2018年以來，水庫的水體中TP質(zhì)量濃度又有逐漸升高的趨勢。

圖1 橫山水庫歷年水體TP、NH3-N、CODMn、Chl-a質(zhì)量濃度年均值變化規(guī)律

橫山水庫水體中的NH3-N變化趨勢如圖1所示，1997—2020年橫山水庫水體NH3-N質(zhì)量濃度年均值的波動(dòng)范圍為0.04～0.46 mg/L，相比而言，雖然水庫水體中的NH3-N年均質(zhì)量濃度較低，但從圖中可以看出2000年出現(xiàn)了明顯的峰值，且在2008年有明顯下降，之后一直保持相對穩(wěn)定。

從圖1可以看出橫山水庫中CODMn質(zhì)量濃度長序列年代中的波動(dòng)范圍為1.70～5.18 mg/L，但除1995年較高外，自1996—2020年，波動(dòng)范圍較小，始終維持在2.5 mg/L左右。

從圖1中可以清楚地看出，水庫中的Chl-a自2016年出現(xiàn)逐年增加的趨勢，表明庫區(qū)的營養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度逐漸適合藻類的生長。

2.2 橫山水庫水質(zhì)變化與水位、庫容、降水量的關(guān)系

水位是水庫重要的水文要素之一。水位波動(dòng)不僅會影響湖庫中生物的生長和分布，也在湖庫的物理化學(xué)反應(yīng)過程中起著重要作用，對水庫水質(zhì)的變化具有重要影響。劇烈的水位波動(dòng)對水庫的生態(tài)環(huán)境具有顯著的負(fù)面效應(yīng)。因此，通常來說水庫要保持一個(gè)正常的水位或者安全的水位。

圖2～4是橫山水庫主要水質(zhì)指標(biāo)TP和NH3-N與水庫水位、庫容、降水量之間的關(guān)系。從分析結(jié)果來看，水庫的水位以及庫容與水體TP質(zhì)量濃度變化關(guān)系密切，基本上是隨著水位或者庫容的減小，水體TP質(zhì)量濃度呈現(xiàn)一個(gè)升高的趨勢。水庫水位或者庫容較高的時(shí)候，會起到一個(gè)“稀釋”的作用，包括對來自外源入湖污染物以及庫區(qū)底泥釋放的稀釋。這表明水庫的庫容水量的大小與水體TP質(zhì)量濃度基本呈現(xiàn)線性的關(guān)系。從歷年的累積降水量來看，也與水體TP質(zhì)量濃度具有較好的反相關(guān)關(guān)系。降水量的增加會導(dǎo)致水體庫容的增加，因此也會有一個(gè)上述闡述的所謂的“稀釋”效應(yīng)。水庫水體中的TP主要由顆粒態(tài)磷組成，占據(jù)了水體TP的大部分。庫容的增加以及降水量的增大會導(dǎo)致水體懸浮物質(zhì)量濃度的陡然降低，因此引起水體中的TP質(zhì)量濃度也隨之降低。NH3-N質(zhì)量濃度隨水庫水位、庫容和年降水量變化其變化趨勢與TP基本一致，且升高和減小的幅度較大，尤其是2017年以來呈現(xiàn)明顯升高的趨勢。

圖2 橫山水庫水體中TP、NH3-N與水位之間的關(guān)系

圖3 橫山水庫水體中TP、NH3-N與庫容之間的關(guān)系

圖4 橫山水庫水體中TP、NH3-N與降水量之間的關(guān)系

3 結(jié) 論

從橫山水庫1995—2020年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，其水體中的TP在長時(shí)間尺度上保持較低的水平，但是自2017年開始呈現(xiàn)上升的趨勢，需要引起重視。水體中CODMn一直保持較低水平，Chl-a則有升高的趨勢，說明水庫可能存在富營養(yǎng)化的趨勢。水文條件的變化主要影響水體中TP質(zhì)量濃度的變化，因此在水文條件急劇變化的情況下，做好水庫磷污染的檢測和防治工作至關(guān)重要。