翟 勇

(營口市隆盛工程建筑有限公司，遼寧 營口 115000)

1 概述

在對(duì)遼寧省小型水庫復(fù)核中，發(fā)現(xiàn)庫容在20萬m3以下的有140座(10～20萬m3的有98座，10萬m3以下的有42座)，占比38%；無法滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)的有66座，占比18%；水庫水工建筑物破壞嚴(yán)重的有133座，占比36%；水庫水工建筑物不全的有45座，占比12%；水庫淤積嚴(yán)重或干庫或種植作物的有56座，占比15%；水庫功能改變的有15座，占比4%。另外，45座水庫的庫容達(dá)不到原水庫等級(jí)的庫容標(biāo)準(zhǔn)，占比12%，其中3座小(Ⅰ)型水庫的庫容達(dá)不到小(Ⅰ)型水庫的標(biāo)準(zhǔn)，另有42座小(Ⅱ)型水庫的庫容達(dá)不到小(Ⅱ)型水庫的標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過現(xiàn)場測量和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分水庫常年無維護(hù)，多年運(yùn)行、老化嚴(yán)重，存在問題較多[1]；大多水庫承包給個(gè)人，進(jìn)行養(yǎng)殖等活動(dòng)，管理較粗放，使水庫問題日益嚴(yán)重。有的水庫集多種問題于一身，存在嚴(yán)重安全隱患。

2 水環(huán)境影響監(jiān)測調(diào)查方案

作為閘壩生命周期的重要環(huán)節(jié)，閘壩退役拆除會(huì)對(duì)河流的生態(tài)環(huán)境起到不同程度的修復(fù)作用[2]。為了解河流對(duì)拆壩及后續(xù)修復(fù)工作所作出的物理、化學(xué)和生態(tài)響應(yīng)，加深人們對(duì)恢復(fù)生態(tài)學(xué)的認(rèn)識(shí)，在拆壩前后開展河流水環(huán)境調(diào)查工作十分必要。

2.1 調(diào)查方法

水環(huán)境調(diào)查的主要方法有：資料收集法、現(xiàn)場勘查法、專家和公眾咨詢法、水質(zhì)監(jiān)測法、遙感調(diào)查法[3]。拆壩前、后河流水環(huán)境狀況調(diào)查以水質(zhì)監(jiān)測法為主。

2.2 水質(zhì)監(jiān)測方案

首先應(yīng)確定監(jiān)測河段的長度，一般劃分為3個(gè)部分：上游對(duì)照河段、庫區(qū)和下游河段(如圖1所示)。在壩體上游，監(jiān)測河段應(yīng)至少包括庫區(qū)及未受影響的部分上游區(qū)域。因受閘壩或拆壩的影響，準(zhǔn)確設(shè)定下游河段的長度較困難，但實(shí)際操作中可根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、水力或地貌控制點(diǎn)(如橋梁、水面突出的巖石等)進(jìn)行確定。河道橫斷面和縱剖面的布設(shè)是水文、水質(zhì)采樣監(jiān)測的基礎(chǔ)。以下首先闡述這2種斷面的布設(shè)和測量原則。

2.2.1河道橫斷面布設(shè)

選定監(jiān)測河段后，首先應(yīng)根據(jù)該區(qū)域具體情況決定監(jiān)測橫斷面的位置和數(shù)量，監(jiān)測橫斷面布設(shè)情況如圖1所示，見表1。必須設(shè)置橫斷面的地方包括監(jiān)測河段內(nèi)閘壩的上下游、庫區(qū)、橋梁、生態(tài)敏感區(qū)[4]。其他橫斷面的位置和數(shù)量需根據(jù)該區(qū)域內(nèi)具有相似坡降、河床與河岸基質(zhì)、河岸植被、河道形成過程等物理特征的河段而定[5]。例如，水塘、淺灘、蜿蜒河道、順直河道、分汊河道內(nèi)橫斷面的數(shù)量應(yīng)與這些區(qū)域在整個(gè)監(jiān)測河段所占比例相似。識(shí)別以上不同特征點(diǎn)前，可通過收集當(dāng)?shù)氐牡匦螆D、地質(zhì)圖、區(qū)域航拍圖等資料并結(jié)合實(shí)地勘察進(jìn)行必要的前期調(diào)查，而且水質(zhì)、水位、流速、含沙量、泥沙粒徑分布[6]、河岸帶植物群落結(jié)構(gòu)監(jiān)測及影像資料記錄可在河道橫斷面上進(jìn)行。

圖1 監(jiān)測河段橫斷面布設(shè)

表1 河道橫斷面監(jiān)測方案

2.2.2河道縱剖面布設(shè)

沿河床重要特征點(diǎn)的深泓線獲取河床高程數(shù)據(jù)，并測量不同特征點(diǎn)間的距離[7]。記錄數(shù)據(jù)時(shí)，除了河床特征點(diǎn)的高程和距離，還要包括特征點(diǎn)處的其他詳細(xì)信息，河床基質(zhì)類型發(fā)生變化的位置，同時(shí)測量每處的水位。

2.3 水文評(píng)價(jià)指標(biāo)調(diào)查

2.3.1流速

在監(jiān)測年的豐水期對(duì)斷面流速進(jìn)行測量，儀器可選用雷達(dá)測速儀。流速測量應(yīng)選在位于順直河道，河寬、水深變化較小的橫斷面上進(jìn)行。計(jì)算監(jiān)測河段的最大流速與最小流速之比。

2.3.2水溫

水溫測量同樣在豐水期進(jìn)行，可用YSI多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀獲取上游河道、庫區(qū)、下游河道斷面水溫?cái)?shù)據(jù)[8]，計(jì)算監(jiān)測河段的最高水溫與最低水溫之比。

2.4 水環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)調(diào)查

水質(zhì)是一項(xiàng)與河流生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)的重要指標(biāo)，進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測可以顯示閘壩本身對(duì)河流生態(tài)環(huán)境的影響及拆壩引起的水質(zhì)變化[9]。魚類、底棲動(dòng)物等水生生物對(duì)不同水質(zhì)指標(biāo)的要求和污染物的承受能力各異。關(guān)于拆壩，比較重要的水質(zhì)指標(biāo)有水溫、溶解氧(DO)、總懸浮物、pH、電導(dǎo)率、總氮、總磷、葉綠素a等，具體指標(biāo)的選擇，視實(shí)際情況而定。

在已設(shè)河道橫斷面上布設(shè)4個(gè)采樣點(diǎn)(如圖2所示)：點(diǎn)A在最上段橫斷面的中間位置，取1/2河寬、1/2水深處水樣；點(diǎn)B在庫區(qū)穿過最大水深處的橫斷面上，取最大水深處水樣；點(diǎn)C位于壩前最近橫斷面中間位置，取1/2河寬、1/2水深處水樣；點(diǎn)D位于下游出水口橫斷面上，取1/2河寬、1/2水深處水樣。用GPS記錄每個(gè)采樣點(diǎn)的地理坐標(biāo)，以便重復(fù)采樣。在拆前1a及拆后5a，每年的豐、平、枯水期都要采集1次水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

圖2 水環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

3 遼河退役水庫水環(huán)境調(diào)查

3.1 技術(shù)內(nèi)容

監(jiān)測調(diào)查遼河流域一期退役試點(diǎn)水庫水環(huán)境指標(biāo)，于2018—2019年間2次采樣監(jiān)測水環(huán)境指標(biāo)，主要包括水體溫度、電導(dǎo)率、pH、DO、COD、NH3-N、TN、TP等指標(biāo)。

3.2 退役水庫水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

遼河流域歷史退役水庫26個(gè)，對(duì)這26個(gè)水庫水體、沉積物以及周邊植被樣品進(jìn)行采集，對(duì)水質(zhì)、浮游動(dòng)植物、底棲動(dòng)物和陸生植被進(jìn)行測試、鑒定和分析[9]。

3.3 研究方法

3.3.1樣品的采集

根據(jù)水庫自然概況，考慮監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性與監(jiān)測過程的可行性，結(jié)合監(jiān)測目的及人力物力等因素，同時(shí)兼顧采樣斷面的代表性，本研究選擇遼河流域歷史退役水庫26個(gè)，每個(gè)水庫1個(gè)斷面，平行3次取表層水體樣品，于2018年10月和2019年7月分別對(duì)設(shè)置的點(diǎn)位進(jìn)行了采樣監(jiān)測。

3.3.2監(jiān)測指標(biāo)與數(shù)據(jù)分析

結(jié)合水庫特點(diǎn)與監(jiān)測項(xiàng)目的可行性與科學(xué)性，根據(jù)GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的基本項(xiàng)目，本研究監(jiān)測指標(biāo)為：pH、電導(dǎo)率(EC)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、總懸浮固體(TSS)、總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)。其中pH、EC、DO使用便攜式多參數(shù)測量儀現(xiàn)場測量。COD、TSS、TN、TP和NH3-N等指標(biāo)使用多參數(shù)比色計(jì)測量。

3.4 研究結(jié)果

3.4.1監(jiān)測指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

研究評(píng)價(jià)方法依據(jù)GB3838—2002，具體水質(zhì)等級(jí)劃分見表2—3。

表2 水環(huán)境質(zhì)量等級(jí)劃分

表3 水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.4.2水環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果

對(duì)水體溫度、pH、EC、TSS、DO、TN、TP、NH3-N和COD進(jìn)行了分析檢測，監(jiān)測水庫的DO范圍為1.3～14.8mg/L，大部分水庫為I類水，只有紅旗溝水庫、錯(cuò)草水庫下游和后馬水庫下游DO較低，屬于劣V類水。經(jīng)過監(jiān)測，各水庫的DO、COD、TP、NH3-N、TN及TSS值特征如圖3—8所示。

監(jiān)測水庫的COD范圍為1.1～34.6mg/L，只有四方臺(tái)入庫口和黃金溝水庫壩前為V類水，其余水庫采樣點(diǎn)均為IV類水或更優(yōu)。

監(jiān)測水庫的TP范圍為0.06～0.92mg/L，雙臺(tái)子水庫上游、四方臺(tái)水庫出口和臺(tái)子溝水庫這3個(gè)點(diǎn)位屬于劣V類水，其余水庫采樣點(diǎn)均為IV類水或更優(yōu)。

監(jiān)測水庫的NH3-N范圍為0.02～1.6mg/L，只有臺(tái)子溝水庫為V類水，其余水庫均為I類水。

監(jiān)測水庫的TN范圍為0.3～18.7mg/L，大部分采樣點(diǎn)水質(zhì)為Ⅴ類或劣Ⅴ類。

監(jiān)測水庫的TSS范圍為1～59mg/L，其中釣水、雙臺(tái)子上游和臺(tái)子溝水庫總懸浮固體較高，分別為52、59、34mg/L，其余水庫均低于30mg/L。

由此，此時(shí)期監(jiān)測的22個(gè)水庫水質(zhì)大部分為Ⅴ類或劣Ⅴ類，主要超標(biāo)指標(biāo)為TN。其中大臺(tái)水庫和下甸子水庫水質(zhì)為Ⅱ類，平臺(tái)子水庫入口為Ⅲ類水，其他水庫均為Ⅳ類或劣于Ⅳ劣水，主要污染物指標(biāo)為TN。

除了前柳和玉白2個(gè)水庫無水外，2016年7月共采集了24個(gè)水庫水體樣品，各水質(zhì)指標(biāo)變化如圖9所示。由圖9可知，監(jiān)測的24個(gè)退役水庫DO范圍為4.3～11.5mg/L，大部分水庫為I類或Ⅱ類水，只有管飯寺、雙臺(tái)子和東高卜屬于Ⅳ類水。

圖3 各水庫的DO值特征

圖4 各水庫的COD值特征

圖5 各水庫的TP值特征

圖6 各水庫的NH3-N值特征

圖7 各水庫的TN值特征

圖8 各水庫的TSS值特征

圖9 退役水庫各水質(zhì)指標(biāo)變化

COD范圍為5～50mg/L，只有四方臺(tái)、東高卜為V類水，其余水庫采樣點(diǎn)均為IV類水或更優(yōu)。NH3-N范圍為0.01～0.28mg/L，所有水庫監(jiān)測點(diǎn)位均為I類或Ⅱ類水。TN范圍為0.9～9.0mg/L，大部分采樣點(diǎn)水質(zhì)為Ⅴ類或劣Ⅴ類。TP范圍為0.2～10.0mg/L，一半以上水庫屬于劣Ⅴ類。TSS范圍為5～354mg/L，其中三八、后馬、蘭鳳、四方臺(tái)和管飯寺水庫總懸浮固體較高，其余水庫均低于50mg/L。由此，此時(shí)期監(jiān)測的24個(gè)水庫的水質(zhì)大部分水質(zhì)為Ⅴ類或劣Ⅴ類，主要超標(biāo)指標(biāo)為TN和TP。

4 結(jié)語

水利工程退役處理在我國是一個(gè)新生事物，還需要有與之配套的、可操作的細(xì)則。特別是開展生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)定量的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)估模型的研究[10]，以指導(dǎo)水利工程退役處理工作的有效實(shí)施。我國目前許多水庫大壩(多數(shù)為小型水庫及大壩)的服役期也達(dá)到40～50a，對(duì)于已存在的病險(xiǎn)庫問題和將來出現(xiàn)的新的病險(xiǎn)庫問題，今后將面臨更多的安全管理和除險(xiǎn)加固工作，包括部分病險(xiǎn)水庫大壩的降等使用、報(bào)廢(退役)評(píng)價(jià)和實(shí)施。因此，應(yīng)對(duì)存在安全隱患、已喪失原有功能的水庫大壩的退役出路問題，或從流域的整體開發(fā)規(guī)劃出發(fā)，對(duì)部分水庫大壩功能調(diào)整后的出路以及新的河流環(huán)境生態(tài)平衡等問題開展研究[10]。