李春燕

(河北省邯鄲水文勘測(cè)研究中心，河北 邯鄲 056001)

邯鄲市有大型水庫(kù)兩座，分別是岳城水庫(kù)和東武仕水庫(kù)，兩座水庫(kù)相距25km，均在邯鄲市磁縣境內(nèi)，均以防洪為主，兼顧邯鄲市的生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水。兩座水庫(kù)作為邯鄲市的飲用水源地和備用水源地，水質(zhì)狀況的好壞影響著城市的飲用水安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化程度是水庫(kù)水質(zhì)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，水體富營(yíng)養(yǎng)化主要是由磷、氮超標(biāo)引起的。天然環(huán)境下，水庫(kù)水體從貧營(yíng)養(yǎng)水體發(fā)展到富營(yíng)養(yǎng)水體是一個(gè)較為緩慢的過程，但在湖庫(kù)水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水排放等人類活動(dòng)影響下，會(huì)加速湖庫(kù)的這個(gè)變化過程。岳城水庫(kù)是邯鄲市的飲用水水源地，也是邯鄲東部生態(tài)水網(wǎng)的主要供給者，東武仕水庫(kù)為邯鄲市部分工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水提供保障。因此，保護(hù)好邯鄲市水庫(kù)水源是實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，保障邯鄲市經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展的重要條件。

為掌握邯鄲市大型水庫(kù)水體質(zhì)量和營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，改善水庫(kù)水環(huán)境，為邯鄲市水資源科學(xué)管理、合理利用提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)水庫(kù)水環(huán)境進(jìn)行分析評(píng)價(jià)十分必要。

1 評(píng)價(jià)方法

分別采用綜合污染指數(shù)法和綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對(duì)邯鄲市兩座大型水庫(kù)的水環(huán)境質(zhì)量和富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.1 綜合污染指數(shù)法

先計(jì)算相關(guān)評(píng)價(jià)參數(shù)的分指數(shù)，即相關(guān)評(píng)價(jià)參數(shù)的監(jiān)測(cè)值與其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值的比，然后通過數(shù)學(xué)計(jì)算將相關(guān)評(píng)價(jià)參數(shù)的分指數(shù)進(jìn)行綜合計(jì)算，運(yùn)算結(jié)果即為水體的綜合指數(shù)，水體的污染程度用綜合指數(shù)值代表。其中單項(xiàng)分指數(shù)的計(jì)算可以采用均值型指數(shù)法、疊加型指數(shù)法、Brown水質(zhì)指數(shù)法、Ross水質(zhì)指數(shù)法、加權(quán)均值法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法、指數(shù)聚類法等不同的方法進(jìn)行。計(jì)算過程中采用的計(jì)算方法不同，評(píng)價(jià)污染指數(shù)法的表達(dá)形式也不同，均值型指數(shù)法是最常用的一種計(jì)算方法，計(jì)算步驟簡(jiǎn)單，且計(jì)算過程中能直觀地反映出水體中最大污染因子，故本文采用均值型評(píng)價(jià)法進(jìn)行計(jì)算。

a.分指數(shù)指的是水質(zhì)單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)水體水環(huán)境的影響程度。根據(jù)水樣化驗(yàn)結(jié)果，污染分指數(shù)采用單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)測(cè)濃度與允許水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)濃度的比值進(jìn)行計(jì)算：

(1)

式中：Ii為單項(xiàng)污染分指數(shù)；Ci為評(píng)價(jià)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)濃度,mg/L；Csi為評(píng)價(jià)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)值,mg/L，為地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水?dāng)?shù)值。

b.因溶解氧濃度值越高其污染危害程度越低，故其評(píng)價(jià)參數(shù)的分指數(shù)計(jì)算公式為

(2)

式中：Cimax為溶解氧的飽和濃度。

c.因pH值存在最高和最低允許范圍，故pH值的分指數(shù)計(jì)算公式為

(3)

(4)

式中：Csip為pH值容許值界限間平均值；Csimax為pH值最大容許值；Csisma為pH值最小容許值。

Csip值計(jì)算公式為

(5)

d.氯化物、溶解性總固體、總硬度3項(xiàng)指標(biāo)在地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中未被列入，本文中其評(píng)價(jià)參數(shù)按照生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

e.綜合污染指數(shù)法按照算術(shù)平均的方法計(jì)算，根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果求各評(píng)價(jià)參數(shù)的分指數(shù)的算術(shù)平均值，公式如下：

(6)

式中：I為綜合污染指數(shù)；Ii為單項(xiàng)污染分指數(shù)；N為參加評(píng)價(jià)的項(xiàng)目個(gè)數(shù)。

根據(jù)式(6)計(jì)算結(jié)果，按照綜合污染指數(shù)的大小，把地表水環(huán)境分為6個(gè)級(jí)別，見表1。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法

先計(jì)算出選取參數(shù)的分指數(shù)，每個(gè)參數(shù)的分指數(shù)之和即為綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。依據(jù)計(jì)算結(jié)果，參照水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)水庫(kù)水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度。

a.綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算公式為

(7)

式中：TLI(∑)為綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI(j)為第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

把葉綠素(chla)作為基準(zhǔn)，則第j種參數(shù)的相關(guān)權(quán)重計(jì)算公式為

(8)

式中：rij為第j種參數(shù)與基準(zhǔn)參數(shù)chla的相關(guān)系數(shù)；m為評(píng)價(jià)參數(shù)的個(gè)數(shù)。湖泊(水庫(kù))部分參數(shù)與葉綠素的相關(guān)關(guān)系見表2。

表2 湖泊(水庫(kù))部分參數(shù)與葉綠素的相關(guān)關(guān)系rij及值

營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算公式為

TLI(chla)=10(2.500+1.086lnchla)

TLI(TP)=10(9.436+1.624lnTP)

TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)

TLI(SD)=10(5.118-1.940lnSD)

TLI(CODMn)=10(0.109+2.661lnCODMn)

(9)

b.本次水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)評(píng)價(jià)中選取TN、TP、CODMn、chla和SD 5個(gè)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

c.根據(jù)計(jì)算指數(shù)的大小，把水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)化程度分為6個(gè)級(jí)別：TLI(∑)<30為貧營(yíng)養(yǎng)，30≤TLI(∑)≤50為中營(yíng)養(yǎng)，TLI(∑)>50為富營(yíng)養(yǎng)，5070為重度富營(yíng)養(yǎng)。

2 評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1 綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)水體狀況

根據(jù)邯鄲市兩座水庫(kù)水源地水質(zhì)狀況，用綜合污染指數(shù)法中相應(yīng)的公式分別計(jì)算出每個(gè)參數(shù)的單項(xiàng)污染分指數(shù)，然后計(jì)算兩個(gè)水庫(kù)全年、汛期、非汛期3個(gè)不同時(shí)期的綜合污染指數(shù)，最后根據(jù)表1對(duì)其水質(zhì)狀況進(jìn)行分級(jí)。評(píng)價(jià)結(jié)果見表3，岳城水庫(kù)汛期、非汛期、全年平均的水質(zhì)級(jí)別均為尚清潔，綜合污染指數(shù)在0.28～0.30之間，其中汛期的污染指數(shù)較高，為0.30；東武仕水庫(kù)汛期、非汛期、全年平均的水質(zhì)級(jí)別也是尚清潔，但綜合污染指數(shù)在0.37～0.40之間，其中非汛期因來水量減少，污染指數(shù)較高，為尚清潔級(jí)別的上限值0.40，汛期和全年平均的污染指數(shù)分別為0.37和0.38。兩座水庫(kù)水體質(zhì)量較好，僅有總氮的含量較高，超地表水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)值，其他各因子均在標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)，因此影響兩座水庫(kù)水體質(zhì)量的主要因子為總氮。

表3 邯鄲市大型水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

續(xù)表

2.2 綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評(píng)價(jià)水體狀況

采用綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法中相應(yīng)的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，分別得出5個(gè)參數(shù)的分指數(shù)，然后計(jì)算兩個(gè)水庫(kù)汛期、非汛期以及全年3個(gè)不同時(shí)期的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，最后根據(jù)水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)兩個(gè)水庫(kù)不用時(shí)期的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)，結(jié)果見表4。

表4 邯鄲市大型水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果

岳城水庫(kù)和東武仕水庫(kù)全年平均、汛期、非汛期的富營(yíng)養(yǎng)化程度都為中營(yíng)養(yǎng)。岳城水庫(kù)的總評(píng)分值在42～48之間，汛期最大，非汛期略?。粬|武仕水庫(kù)的總評(píng)分值為50(見圖1)。兩座水庫(kù)水體中總氮評(píng)分值最高，岳城水庫(kù)為12.7，東武仕水庫(kù)為13.6，故影響兩座水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的主要因子是總氮。

圖1 富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)柱狀圖

3 結(jié) 語(yǔ)

本文采用了綜合污染指數(shù)法和綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對(duì)邯鄲市兩座大型水庫(kù)進(jìn)行了水體質(zhì)量和富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：兩種方法的評(píng)價(jià)結(jié)果一致，與實(shí)際水體狀況較為吻合，綜合污染指數(shù)法能判斷水體的污染狀況，綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法能判斷出水體的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。兩種方法的計(jì)算步驟簡(jiǎn)單，實(shí)用性較強(qiáng)，能比較全面地反映水庫(kù)的水環(huán)境狀況，所以兩種評(píng)價(jià)方法相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式更適合水庫(kù)水環(huán)境評(píng)價(jià)。

綜合污染指數(shù)法和綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評(píng)價(jià)水庫(kù)水環(huán)境質(zhì)量的主要影響因子均為總氮。經(jīng)過對(duì)岳城水庫(kù)上游匡門口、劉家莊兩個(gè)斷面的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)入庫(kù)河流清漳河總氮的含量高于岳城水庫(kù)中水體總氮的含量，而東武仕水庫(kù)上游南留旺站總氮的含量也高于水庫(kù)中水體總氮的含量，故上游來水總氮含量較高是水庫(kù)總氮超標(biāo)的原因之一。另外，我國(guó)農(nóng)田中使用的化肥主要是以含氮的尿素為主，農(nóng)藥化肥的殘余量通過地表徑流以及下滲到地下水通過地下徑流直接對(duì)水庫(kù)水質(zhì)進(jìn)行污染，所以農(nóng)業(yè)面源污染也是水庫(kù)總氮含量超標(biāo)的原因之一。建議相關(guān)部門積極制定相關(guān)防治措施，控制總氮含量，以改善水庫(kù)水環(huán)境質(zhì)量。