劉紅濤，吳艷龍，招景添，袁士琪，吳孟李

（1.珠海市水資源中心，廣東珠海519000；2.珠海市水質(zhì)監(jiān)測中心，廣東珠海519020）

竹銀水庫建庫前底泥氮磷釋放模擬研究及應用Ⅱ

劉紅濤1，吳艷龍2，招景添1，袁士琪1，吳孟李2

（1.珠海市水資源中心，廣東珠海519000；2.珠海市水質(zhì)監(jiān)測中心，廣東珠海519020）

以珠海竹銀水庫為研究對象，在文獻［1］數(shù)據(jù)研究的基礎上，對水庫富營養(yǎng)化進行成因分析，探討水庫建成通水前底泥清淤的必要性及清淤措施的選擇。研究結果表明：對竹銀水庫庫底土壤總氮釋放濃度高的區(qū)域采取的清淤措施，降低了水庫建成后運行時底泥中氮磷污染物的二次污染，保障了水庫飲用水源安全。這些結果為其他新建水庫的水質(zhì)監(jiān)測和管理提供了參考和借鑒。

水庫；富營養(yǎng)化；底泥；清淤

竹銀水庫位于廣東省珠海市斗門區(qū)六鄉(xiāng)鎮(zhèn)，西江流域內(nèi)珠江三角洲磨刀門水道右岸，2009年4月開工建設，2011年4月19日竣工，總庫容達4 018萬m3，是珠海境內(nèi)最大的中型水庫。水庫天然集水面積小，主要解決枯水期咸潮期間供水不足的矛盾，水庫蓄水主要是從位于西江磨刀門水道抽水經(jīng)輸水管道入庫。本文在文獻［1］對竹銀水庫建設前庫底底泥氮磷調(diào)查、模擬底泥氮磷釋放實驗、分析底泥氮磷釋放影響等基礎上，開展水庫富營養(yǎng)化成因分析，并對污染且安全隱患大的底泥采取清淤措施，總結清淤成效，從而最大限度地減少建庫后背景底泥釋放對水庫水質(zhì)的影響。

該項目的研究成果填補了國內(nèi)水庫建設初期進行水質(zhì)安全管理措施的空白，同時也為其他新建水庫防范水質(zhì)富營養(yǎng)化的監(jiān)督管理提供了一定的參考和借鑒。

1　富營養(yǎng)化成因分析

1.1入庫水質(zhì)總氮、總磷較高

磨刀門水質(zhì)很大程度上影響竹銀水庫水質(zhì)。2011—2012年竹銀水庫取水泵站總氮、總磷的平均濃度分別為2.00、0.060mg/L，均超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838—2002）Ⅲ類湖、庫標準。按照水庫調(diào)度，水庫的入庫污染物負荷主要來自每年8～10月從磨刀門取水。

1.2內(nèi)源污染

珠江三角洲河流輸沙主要以懸移質(zhì)為主，其含沙量較小，各主要控制站多年平均值為0.11～0.31 kg/m3。河流含沙量雖然較小，但因徑流量大，輸沙量也較大。據(jù)相關資料統(tǒng)計［2］，竹銀水庫蓄水期西江干流平均含沙量為0.074 kg/m3，按工程多年平均供水量4 200萬m3，并考慮75％的泥沙存入庫底計算，竹銀水庫從西江補水的含沙量為0.234萬t/a。

從磨刀門抽水入竹銀水庫后，入庫水流速減小，懸浮顆粒物很快沉積，污染物質(zhì)隨之沉積庫底，隨水庫底泥的積累，污染物達一定量時釋放到上層水體，因此庫底底泥即成為上層水體的污染內(nèi)源。

1.3水庫水體滯留時間長

竹銀水庫建成后，在汛期8月初從磨刀門引水入庫，至10月底水庫完成蓄水，水體置換周期為1年。水庫主要進出水均通過1#隧洞，與之連接的月坑水庫正常蓄水位庫容僅為282萬m3，僅占竹銀水庫庫容的7％，竹銀水庫蓄水后庫內(nèi)水流遲緩，且停滯時間長，水體更新期變長，導致水體受底泥釋放的影響較大［3］。且在其他條件適宜情況下，浮游生物會大量繁殖，可能增加水庫富營養(yǎng)化現(xiàn)象，從而影響了水庫水質(zhì)。

1.4其他

在枯水期至平水期（11月至第2年4月）6個月，竹銀水庫水體基本處于相對靜止狀態(tài)，水面與空氣的接觸面相對穩(wěn)定，因此富氧速度變慢，加上水庫水體存在溫度分層現(xiàn)象，導致水體自凈能力下降，從而使水庫更易發(fā)生富營養(yǎng)化［4］。

2　對污染且安全隱患大的底泥進行清淤

水庫建成后底泥清淤的難度較大，清淤前期需做大量多方面的準備工作，且由于施工時存在很多不確定的因素，其原因大致可以歸為以下幾個方面。

2.1技術方案與清淤范圍、深度確定

需了解水庫水下的地形，并繪制水下地形圖，掌握水庫底泥的污染指標的特征及分布。

2.2工程施工方案的比選

需對環(huán)保清淤施工機械設備進行選型，適合的清淤、脫水方案的制定，底泥楊動擴散特性，還要考慮工程實施技術上的可行性及經(jīng)濟上的合理性，且不造成二次污染。

2.3清淤時間的選擇

為了不影響供水，要求時間短。清淤主要為清除藍藻，由于藍藻冬天大多沉降于庫底，一般選擇冬天或溫度較低時清淤。但竹銀水庫冬季正值供水期，清淤會引起水體擾動、底泥上浮，進而影響供水水質(zhì)。除去8～10月蓄水，11月至第2年3月枯水期供水外，只有平水期4、5月，豐水期6、7月可以清淤。因6、7月正值雨季，對施工造成諸多不便影響。如選擇在4、5月清淤，水庫放空后，清淤工作不能馬上進行，需要等待庫區(qū)淤泥脫水固結后才能進行機械作業(yè)。工程受客觀條件限制較多，耗時長，2個月時間很難保證完成清淤。

3　清淤處理措施的選擇

目前，控制底泥氮磷釋放的方法主要有原位修復法和異位修復法，原位修復法包括原位覆蓋、原位化學鈍化、沉水植物修復技術3種方法［5］。竹銀水庫蓄水后平均水深50m，且?guī)斓资茏匀粭l件限制不均勻，造成水位變化大，蓄水后進行施工難度大、投資高、庫底污泥懸浮引起水庫水體污染［6］等不利影響，因此對不同區(qū)域性質(zhì)的底泥采取有針對性的處理措施。

斗門區(qū)耕地的主要特點是：1）粘土田所占比例大，加上泥肉田、泥骨田3類田共占水田面積的52.12％。2）土層深厚，沙圍田土層的一般深度為1～10m，耕作層一般在13～20 cm。3）土地肥沃，土壤有機質(zhì)和全氮含量豐富［7］。耕地土壤主要發(fā)育于珠江三角洲沖積物、花崗巖風化殘積物、洪積物和寬谷沖積物。根據(jù)水庫所在地土壤特點，采取對農(nóng)業(yè)種植區(qū)和牲畜養(yǎng)殖區(qū)中總氮釋放濃度較高的主壩和1號隧洞前、1號壩前池塘區(qū)、蒙牛養(yǎng)殖區(qū)、2號副壩前池塘區(qū)的底泥進行清除。具體措施為：1）對于容易清除的區(qū)域，清走表層1m左右厚度的淤泥。2）對于難以清除的池塘區(qū)域，采取填埋措施，填埋的厚度大于1m，且需進行壓實處理。因竹銀水庫工期短，庫區(qū)范圍廣，底泥淤積量大，在蓄水前不能做到完全清庫，在局部區(qū)域進行表面覆蓋處理。對于覆蓋填埋的區(qū)域，采取上覆沙子的方法以加強壓實密度和防治底泥營養(yǎng)鹽滲出［8-9］。

4　清淤后效果

2011年3月30日至2011年4月10日，對竹銀水庫底泥堆積的主要區(qū)域（主壩和1號隧洞前、1號壩前池塘區(qū)、蒙牛養(yǎng)殖區(qū)、2號副壩前池塘區(qū)）進行底泥清庫處理，工程土方量約70 000m3。2011年5月水庫試蓄水至2012年的監(jiān)測表明，水庫取水泵站總氮、總磷介于Ⅳ～Ⅴ水之間，較高的氮磷負荷對竹銀水庫的富營養(yǎng)化和藍藻水華形勢造成了比較大的壓力。但從監(jiān)測和觀察結果來看，95％的水庫監(jiān)測點位總氮、總磷的值小于同期監(jiān)測水庫取水泵站總氮、總磷的值，葉綠素a處于較低水平，微囊藻毒素濃度均低于0.10μg/L，水庫尚未出現(xiàn)明顯的藍藻水華。竹銀水庫在2011—2012年枯水期為珠海、澳門提供了良好的水源，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。鑒于水庫在城市供水系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，需科學管理和決策，從而保障水庫水質(zhì)安全。土壤底質(zhì)調(diào)查及庫底氮磷釋放試驗為水庫的清淤提供了科學依據(jù)，降低了水庫蓄水后水庫高濃度氮磷釋放污染水質(zhì)的風險，極大地保障了竹銀水庫水質(zhì)的安全。

［1］劉紅濤，吳艷龍，招景添，等.竹銀水庫建庫前底泥氮磷釋放模擬研究及應用Ⅰ［J］.佛山科學技術學院學報：自然科學院版，2016，34（4）：65-68.

［2］中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司.珠海市竹銀水源工程可行性研究報告［R］.廣州：中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，2008：4-57.

［3］陳科.鶴地水庫富營養(yǎng)化狀況分析與防治對策［J］.水利科技與經(jīng)濟，2009，15（3）：214-216.

［4］周世良.水庫富營養(yǎng)化成因分析和對策［J］.海峽科學，2008（7）：20，34.

［5］李海宗，潘梅.富營養(yǎng)化水體底泥磷釋放研究進展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，21：11008-11010.

［6］李勇，王超，朱亮，等.長蕩湖底泥污染特征及水體富營養(yǎng)化狀況［J］.環(huán)境科學與技術，2005，28（2）：38-40.

［7］斗門區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃辦公室.珠海市斗門區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2004—2010）［R］.珠海：斗門區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃辦公室，2004：2-3.

［8］夏勇鋒，何少華，凌靜，等.底泥氮磷釋放的影響因素及控制方法［J］.水科學與工程技術，2012（6）：46-48.

［9］葉恒朋，陳繁忠，盛彥清，等.覆蓋法控制城市河涌底泥磷釋放研究［J］.環(huán)境科學學報，2006，26（2）：262-268.

【責任編輯：任小平renxp90@163.com】

Study and apply on experiment of simulative sediment nitrogen and phosphorus release before construction by Zhuyin reservoir Ⅱ

LIU Hong-tao1，WU Yan-long2，ZHAO Jing-tian1，YUAN Shi-qi1，WU Meng-li2

（1.Zhuhai Water Resources Center，Zhuhai 519000，China；2.Zhuhai Water Quality Monitoring Center，Zhuhai，519020，China）

Zhuyin reservoir in Zhuhai is taken as the research object for analysis of the reasons about reservoir eutrophication on the base of the date has been researched in document 1.It has discussed the necessity of sediment desilting and selection of desilting measures before construction of the reservoir.The research shows that some dredging measures have been taken in the area with high concentration of total nitrogen release of the reservoir bottom soil to reduce the secondary pollution of nitrogen and phosphorus pollutants in sediment when the reservoir is put into normal operation，and ensure the safety of drinking water of the reservoir.The research results are useful for water quality monitoring and management of other newly-built reservoirs.

reservoir；eutrophication；sediment；desilting

TV697

A

1008-0171（2016）05-0019-03

2016-06-06

珠海市科技局資助項目（2009年071號）

劉紅濤（1965-），女，廣東增城人，珠海市水資源中心高級工程師。