林 金

(臺州市水文站，浙江臺州 318000)

1 水庫概況與調(diào)查方法

1.1 水庫概況

長潭水庫位于浙江省臺州市黃巖區(qū)，其地理坐標(biāo):東經(jīng) 121°00'～121°04'，北緯 28°30'～28°40'.水庫始建于20世紀(jì)50年代，流域面積443.1 km2，年平均徑流量5.04×108m3，水庫大壩為粘土斜墻砂卵石壩，壩頂長 506 m、高 35.5 m、寬 6 m，總庫容6.91億m3，設(shè)計(jì)正常蓄水水位36 m，相應(yīng)庫容4.57億m3.工程于1958年10月動工，1962年7月向灌區(qū)供水，1964年底完工，樞紐工程包括大壩、輸水隧道、溢洪道、泄洪洞、水力發(fā)電廠和永寧江渠道，水庫設(shè)計(jì)防洪受益農(nóng)田1.87×104hm2，同時能蓄洪削峰，保護(hù)著庫區(qū)下游18萬人口的生命財(cái)產(chǎn)和數(shù)十萬家大中小型企業(yè)的安全，是一座以供水和灌溉為主，集發(fā)電、防洪和養(yǎng)殖為一體的多功能大型水庫，現(xiàn)擔(dān)負(fù)著供給臺州市區(qū)和溫嶺市6.93×104hm2農(nóng)田的灌溉用水、200多萬城鎮(zhèn)居民生活用水和數(shù)萬家企業(yè)生產(chǎn)用水，對臺州市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展具有決定性的作用.

1.2 采樣點(diǎn)位及監(jiān)測方法

根據(jù)水庫地理環(huán)境特征，分別在長潭庫區(qū)的溫潭、長斜、壩口、大蟲王4處布設(shè)采樣監(jiān)測點(diǎn)位，每處在水面以下0.5 m采集水樣.監(jiān)測站點(diǎn)位置分布(見圖1).

在水環(huán)境檢測與評價(jià)過程中，對湖泊、水庫水體富營養(yǎng)化的5個特定評價(jià)項(xiàng)目為總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素、透明度，其中尤以總磷、總氮指標(biāo)最為重要，磷、氮的含量通常也是對富營養(yǎng)化程度起決定性的評價(jià)因子.調(diào)查結(jié)果顯示:大約80%的湖泊、水庫富營養(yǎng)化是受磷元素的制約，大約10%的湖泊、水庫富營養(yǎng)化與氮元素有關(guān)，余下的10%的湖泊、水庫與其它因素有關(guān)［1］.本文選取進(jìn)行分析的水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目為總氮和總磷.測定方法列于表1.長潭水庫的水質(zhì)監(jiān)測頻率為每月一次.

圖1 長潭水庫地理位置及采樣點(diǎn)位圖

表1 水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目及分析方法

2 水質(zhì)指標(biāo)及富營養(yǎng)化分析

2.1 水質(zhì)指標(biāo)濃度變化分析

本文選取了浙江省水資源監(jiān)測中心臺州分中心在2009-2012年期間對長潭水庫進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測的成果.對4個監(jiān)測點(diǎn)位的監(jiān)測數(shù)據(jù)作平均值處理，得到總氮(TN)、總磷(TP)指標(biāo)的水質(zhì)監(jiān)測均值統(tǒng)計(jì)結(jié)果.

再以該統(tǒng)計(jì)結(jié)果，按照監(jiān)測時間的先后進(jìn)行排序和數(shù)據(jù)處理，可繪制出總氮、總磷及氮磷比的變化趨勢圖，(見圖2～圖4).

日本湖泊科學(xué)家在研究氮、磷物質(zhì)與水質(zhì)富營養(yǎng)化過程中發(fā)現(xiàn)氮、磷濃度的比值與藻類增殖有密切關(guān)系，指出:當(dāng)湖水的總氮和總磷濃度的比值在10∶1～15∶1的范圍時，藻類生長與氮、磷濃度存在直線相關(guān)關(guān)系［2］.湖水的總氮和總磷濃度的比值在12∶1～13∶1時最適宜于藻類增殖.每座水庫的氣候、水文、地形等條件不盡相同，氮磷濃度比對其水體中浮游藻類生長的影響也不同，但當(dāng)水庫水體中氮和磷濃度的比值超出一定范圍時，水庫將存在一定的藻類爆發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致水體中水生態(tài)系統(tǒng)的破壞.

圖3 水庫庫區(qū)表層水水質(zhì)指標(biāo)濃度變化趨勢(總磷)

圖4 水庫庫區(qū)表層水水質(zhì)指標(biāo)濃度變化趨勢(氮磷比)

由分析結(jié)果可知，總磷的濃度在各月之間沒有明顯的變化規(guī)律，但總體趨勢保持在一定的濃度范圍上下波動，而總氮則呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢.通過評價(jià)分析，2009-2012年長潭水庫水質(zhì)的氮磷比最低時為6.52，最高時為85，大部分的點(diǎn)位分布在10～40的區(qū)間內(nèi).從總體變化趨勢來看，氮磷比呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢.

2.2 水庫的富營養(yǎng)化趨勢

2.2.1 水庫水質(zhì)營養(yǎng)程度評價(jià)

對于富營養(yǎng)化評價(jià)，其判別標(biāo)準(zhǔn)很多，評價(jià)指標(biāo)也各不相同，但總磷和總氮營養(yǎng)物質(zhì)濃度是最基本的兩個指標(biāo).本文采用《地表水資源質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL395-2007)中的營養(yǎng)化評分方法，以求得的營養(yǎng)化分值使用標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行對照，即可查得對應(yīng)的水庫富營養(yǎng)化狀態(tài)分級.

根據(jù)2009-2012年實(shí)測的總氮、總磷含量進(jìn)行評價(jià)，長潭水庫的水體營養(yǎng)化程度基本保持在中營養(yǎng)化水平，評分值始終維持在35～50分的區(qū)間，沒有發(fā)生過富營養(yǎng)化現(xiàn)象(高于50分).從時間變化上來看，各個時期的分值差別也不甚明顯，但經(jīng)過縱向比較可以發(fā)現(xiàn):每年的營養(yǎng)化評分值仍在以十分緩慢的速度呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，也就是說長潭水庫依然存在著將來發(fā)生富營養(yǎng)化的可能性;而從指標(biāo)濃度分布特征上來看，總氮、總磷的含量是影響長潭水庫富營養(yǎng)化程度的主導(dǎo)因子，防治水庫富營養(yǎng)化的根本措施就是控制水庫流域內(nèi)氮、磷的排入量.營養(yǎng)化分值分布(見圖5).

圖5 長潭水庫營養(yǎng)化評分值變化趨勢

2.2.2 水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化程度預(yù)測

總氮、總磷是反映營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)，下面以庫區(qū)總氮、總磷的均值作為代表值.根據(jù)長潭水庫上游區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，擬定三種不同狀況，即A:總氮、總磷負(fù)荷維持在2012年水平;B:總氮、總磷負(fù)荷比2012年增加10%;C:總氮、總磷負(fù)荷在2012年的基礎(chǔ)上每年遞增2%.應(yīng)用狄龍模型(見公式)［3-4］，分別預(yù)測在正常蓄水水位下 2020年和2025年總氮、總磷的濃度，預(yù)測結(jié)果(見表3～表4).式中:C—預(yù)測氮、磷的濃度，mg/L;

L—氮、磷的負(fù)荷量，g/m2·a;

Z—水庫水深，m;

Q/V—水力沖刷系數(shù)1/a;

Rp—氮、磷在水庫中的滯留系數(shù);

Pa—出庫的總氮、總磷平均濃度，mg/L;

Pi—入庫的總氮、總磷平均濃度，mg/L;

qi—水庫年入流的流量，m3/s;

qa—水庫年出流的流量，m3/s.

從表5可見，當(dāng)庫區(qū)總氮、總磷負(fù)荷比2012年平均值增加10%，水庫仍保持在中營養(yǎng)狀況;當(dāng)總氮、總磷負(fù)荷在2012年基礎(chǔ)上每年遞增2%，2020年呈中營養(yǎng)狀況;2025年由中營養(yǎng)狀況向富營養(yǎng)狀況過渡.

表3 不同負(fù)荷條件下庫區(qū)總氮濃度及各水平年的營養(yǎng)狀況

表4 不同負(fù)荷條件下庫區(qū)總磷濃度及各水平年的營養(yǎng)狀況

3 水庫富營養(yǎng)化防治對策

水庫的富營養(yǎng)化與水體中營養(yǎng)物質(zhì)含量、庫區(qū)生活生產(chǎn)方式、污染物排放、水庫調(diào)度方式等各種因素均有密切聯(lián)系.長潭水庫作為臺州市最重要的供水水源地之一，應(yīng)建立一套完整有效的庫區(qū)水質(zhì)保護(hù)體系，以防止水質(zhì)污染和水體富營養(yǎng)化的發(fā)生.

3.1 加大農(nóng)業(yè)面源污染治理力度

長潭庫區(qū)共有約2 000 ha水田，平均每畝水田使用氮肥約15 kg、磷肥約11 kg、農(nóng)藥施用量(折純)約0.6 kg，按化學(xué)氮肥流失率20%、磷肥流失率5%估算，每年約有9 t的氮和2 t的磷進(jìn)入長潭水庫(不考慮土地自凈)，增加水體中營養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷.因此，政府應(yīng)對長潭水庫上游水田和旱地嚴(yán)格實(shí)施退耕還林政策，形成自然生態(tài)濕地的水庫周邊緩沖區(qū)，區(qū)內(nèi)不再種植農(nóng)作物及其它經(jīng)濟(jì)作物，減少化肥和農(nóng)藥的使用量，水庫上游一律嚴(yán)禁新批農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，對現(xiàn)有農(nóng)業(yè)項(xiàng)目則控制其開發(fā)規(guī)模，推廣使用有機(jī)肥和高效低毒的生物農(nóng)藥，嚴(yán)禁使用高毒高殘留農(nóng)藥，從而消除農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生的污染，減少入庫污染物.

3.2 減少生活污水的排放

長潭庫區(qū)上游現(xiàn)有人口10萬余人，每年產(chǎn)生氨氮60余t、總磷10余t.人類生活生產(chǎn)活動中廣泛使用的合成洗滌劑，是水體中營養(yǎng)物質(zhì)的主要來源.因此，嚴(yán)格限制生活污染來源成為防治水庫富營養(yǎng)化的最佳途徑.在日常生活中應(yīng)強(qiáng)化節(jié)約用水意識，加強(qiáng)水的回用，提高用水效率，在庫區(qū)內(nèi)全面禁止銷售、使用含磷洗滌劑，推廣無磷洗滌劑的使用;同時應(yīng)加快推進(jìn)庫區(qū)移民工程，減少庫區(qū)人口，從源頭上控制和減少生活污染物的排放.

3.3 加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)

加快實(shí)施農(nóng)村生活污水治理工程，完善水庫上游周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的城鄉(xiāng)環(huán)衛(wèi)一體化工程和生活垃圾收集處理體系，加大對排污管網(wǎng)建設(shè)、化糞池改造等基礎(chǔ)設(shè)施投入［5］，使建成的污水治理設(shè)施更好地發(fā)揮其應(yīng)有的功能，從而更好的保護(hù)長潭水庫水質(zhì);同時，加強(qiáng)庫區(qū)生態(tài)修復(fù)和建設(shè)，繼續(xù)推進(jìn)庫區(qū)水源涵養(yǎng)林、生態(tài)公益林保護(hù)和建設(shè)，逐步恢復(fù)森林生態(tài).

3.4 采取工程和管理手段有效保護(hù)水質(zhì)

長潭水庫建庫已有近60年的歷史，庫底淤泥中營養(yǎng)物質(zhì)的富集是水庫富營養(yǎng)化的重要原因之一，應(yīng)及時啟動并完成長潭水庫庫底清淤研究，適時開展水庫生態(tài)清淤工作，并加強(qiáng)長潭水庫上游黃巖溪等十二條小流域的水土流失綜合治理和主要入庫溪流大型人工生態(tài)濕地建設(shè)，凈化入庫溪流水質(zhì)［4］;此外，在水庫日常管理中，應(yīng)盡可能加快水體的流動和置換，在排水時從營養(yǎng)物質(zhì)較為豐富的深層進(jìn)行排水，也可以有效降低水體營養(yǎng)物質(zhì)的含量.

3.5 完善飲用水源地水質(zhì)監(jiān)測體系

應(yīng)逐步建立和完善自動監(jiān)測、常規(guī)監(jiān)測、應(yīng)急監(jiān)測和生物物種監(jiān)測相互補(bǔ)充的水質(zhì)監(jiān)測體系，完善長潭水庫突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案和組織體系，完善藍(lán)藻爆發(fā)及突發(fā)有毒化學(xué)品污染的應(yīng)急技術(shù)、設(shè)備、物資及人員儲備，并定期開展應(yīng)急演練.

［1］劉春廣，喬光建.氮、磷循環(huán)特征對水體富營養(yǎng)化影響分析［J］.南水北調(diào)與水利科技，2010，8(6):82-85，97.

［2］喬光建.區(qū)域水資源保護(hù)探索與實(shí)踐［M］.北京:中國水利水電出版社，2007.

［3］葉守澤，夏 軍，郭生練，等.水庫水環(huán)境模擬預(yù)測與評價(jià)［M］.北京:中國水利水電出版社，1998.

［4］STEVEN C.CHAPRA AND RAYMOND P.CANALE.long-termphenomen-ological model of phosphorus and oxygen for strified lakes，wat.res.25(6):707-715.

［5］蔣思軍.長潭水庫生態(tài)濕地建設(shè)構(gòu)想及效益分析［J］.山西水土保持科技，2011(3):26-28.