水庫(kù)建成初期水環(huán)境的變化規(guī)律

谷 麗 ，吳艷華 ，楊笑冰 ，李 羚 ，劉 旭

（1.吉林省水文水資源局吉林分局，吉林 吉林市 132013；2.蛟河市水利局，吉林 蛟河 132500）

大壩水庫(kù)形成后,以前流動(dòng)的相對(duì)較淺的水體逐步轉(zhuǎn)變成相對(duì)靜止的較深的水體，隨之而來(lái)的水體溫度變化是影響和決定庫(kù)區(qū)水體物理特性，化學(xué)特性和生物特性的最重要的因素。大壩水庫(kù)形成后，庫(kù)區(qū)水體極易形成與大型湖泊水體類似的異溫層，即水體上層水溫較高，下層水溫較低。由于水庫(kù)水體體積較水庫(kù)形成前的河流水體大為增加，水庫(kù)水體對(duì)污染物的稀釋能力和承受能力也將提高。因此，在水庫(kù)建成初期，由于懸移質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)以及金屬元素的流入和累積，使原有河段的水環(huán)境狀況在短時(shí)間內(nèi)變得更加復(fù)雜和不穩(wěn)定。

1 水中鹽份含量的變化

水庫(kù)建成初期水中含鹽量的變化程度與水庫(kù)所在地區(qū)土壤和氣候特點(diǎn)有著密切的關(guān)系。

建造在濕潤(rùn)地區(qū)且具有永久性徑流的水庫(kù)，在最初一段時(shí)間，鹽份從被淹沒(méi)的土壤和底質(zhì)中洗出，水中的含鹽量稍有提高，此時(shí)如果徑流受到調(diào)控，則鹽份洗入水層的數(shù)量較少，水中鹽份含量變化并不明顯。

在年降水量小于300 mm的地區(qū)，由于鹽份從被淹沒(méi)的土壤和底質(zhì)中洗出以及水庫(kù)水面蒸發(fā)作用的增強(qiáng)，水庫(kù)建成的最初階段水中含鹽量變化幅度較大。在干旱區(qū)和半干旱區(qū)，由于降水量低，地下水的補(bǔ)給作用對(duì)于水中含鹽量的影響較大，當(dāng)?shù)叵滤V化度大于800 mg/L時(shí)，這種影響尤為明顯。

隨著蓄水時(shí)間不斷增長(zhǎng)，水體在庫(kù)區(qū)滯留時(shí)間和自然凈化過(guò)程延長(zhǎng)，水體中的污染物(如有機(jī)污染物)光解，水解和生物分解的時(shí)間也延長(zhǎng)了。此外，隨著庫(kù)區(qū)水體流速下降，水體中大量固體微粒開(kāi)始沉淀，并攜帶大量有機(jī)物(包括許多人工合成有機(jī)污染物)一起沉淀。庫(kù)區(qū)水體溫度垂向分層，加上其他各種因素，可以從多方面提高庫(kù)區(qū)水質(zhì)量，特別是上部溫水層的水質(zhì)量(包括降低堿度,硬度,懸浮固體含量和混濁度,微生物量和BOD5等)。

2 水中氧含量的變化

水庫(kù)建成初期，被淹沒(méi)庫(kù)床的性質(zhì)以及淹沒(méi)前庫(kù)床清理的程度是影響水中氧含量的主要因素。在此期間，被淹沒(méi)區(qū)植物和土壤有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的分解過(guò)程，水中大量的氧被用于氧化有機(jī)物質(zhì)，從而導(dǎo)致近底層水中經(jīng)常缺氧，這個(gè)過(guò)程有時(shí)可持續(xù)3至5年以上的時(shí)間。

被淹沒(méi)河床的性質(zhì)對(duì)水庫(kù)水中氧量狀況影響較大，不同的庫(kù)床對(duì)于氧的消耗量有一定的差別，以泥炭質(zhì)土壤最為強(qiáng)烈，持續(xù)的時(shí)間也最長(zhǎng)，而沖擊土和灰化土對(duì)氧的消耗強(qiáng)度較小。

隨著蓄水深度加大，庫(kù)區(qū)水體溫度會(huì)逐漸產(chǎn)生分層現(xiàn)象，這種現(xiàn)象最明顯的負(fù)面影響之一就是降低下層低溫水體中的溶氧含量。在極端情況下，庫(kù)底部分水體會(huì)因溶氧含量達(dá)到或接近零而形成缺氧環(huán)境。如果庫(kù)區(qū)底部水體長(zhǎng)期處于缺氧狀態(tài)，嫌氧微生物在分解積存庫(kù)底的有機(jī)物過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生硫化氫。這種具有臭雞蛋味的毒害性氣體的存在，會(huì)嚴(yán)重影響下游水體的生態(tài)和環(huán)境。

3 水中有機(jī)物質(zhì)含量的變化

水庫(kù)建成初期，被淹沒(méi)的土壤和母質(zhì)把各種不同的有機(jī)質(zhì)釋放到水中，這些物質(zhì)對(duì)于水庫(kù)水質(zhì)影響較大。有機(jī)物質(zhì)從被淹沒(méi)的森林土和草墊土進(jìn)入水體的數(shù)量最大，從砂和黏土中進(jìn)入的數(shù)量最小，腐殖質(zhì)含量低的黑鈣土居中。容易氧化的有機(jī)質(zhì)，進(jìn)入水中的過(guò)程在土壤被淹沒(méi)的最初10～15 d內(nèi)進(jìn)行的最為激烈，并將持續(xù)幾個(gè)月的時(shí)間。

植物分解時(shí)有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入水體的數(shù)量，依植物種類和年齡以及被淹沒(méi)的數(shù)量而有所不同。有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入水中的數(shù)量以高等水生植物發(fā)生礦化作用時(shí)最大，其次是草墊植物，最后是木本植物。當(dāng)高等水生植物和草甸植物分解時(shí)，易氧化有機(jī)物的累積速度在最初的10～20 d內(nèi)最大。

4 水中金屬元素含量的變化

以錳為例，水庫(kù)建成初期，水中錳的含量會(huì)有局部提高，甚至達(dá)到2 mg/L以上，從而對(duì)浮游植物的生長(zhǎng)和發(fā)育造成一定影響，進(jìn)而使水質(zhì)下降。植物腐屑也可能促進(jìn)錳在水體中的積累，在好氣條件下可促使錳增加200%，在厭氣條件下可增加600%。

植物殘?bào)w、被淹沒(méi)的植被、水中的藻類以及大氣降水等，都可能促使水庫(kù)中金屬元素含量升高。

5 對(duì)地下水環(huán)境的影響

水庫(kù)蓄水初期，苦水不斷滲漏，導(dǎo)致相鄰含水層水位大幅度提高，可能導(dǎo)致沿岸地帶水文地質(zhì)條件發(fā)生實(shí)質(zhì)性的改變，水位升高前干燥的巖層變成為新的含水層，隨著地下水位升高，地下水化學(xué)成分及水溫發(fā)生改變，水庫(kù)的滲漏還可能使地下水淡化。

隨著含水層上升，水庫(kù)滲漏減少，逐漸形成水平的地下水位，水力坡度減小，地下水的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)趨于緩慢。

6 水庫(kù)建成后對(duì)水環(huán)境的整體影響及其對(duì)策

水庫(kù)建成后，庫(kù)區(qū)水體污染的原因與湖泊水體污染基本相同，就水庫(kù)-河流整體而言，整個(gè)系統(tǒng)遭受污染的可能性將比建壩之前有所增加。水庫(kù)蓄水過(guò)程中要淹沒(méi)大片陸地，除工業(yè)及生活廢棄物會(huì)被淹沒(méi)之外，淹沒(méi)范圍還會(huì)包括大片生活區(qū)和農(nóng)田。生活區(qū)內(nèi)的舊建筑，長(zhǎng)年積存的臟土及廢雜物(區(qū)別于已被集中處理的廢棄物)，以及土壤中殘留大量農(nóng)藥的農(nóng)田，被淹沒(méi)后都將變成庫(kù)區(qū)水體的污染源，而這些污染源在建壩之前，對(duì)于河體來(lái)說(shuō)是不存在的。

水庫(kù)庫(kù)岸線長(zhǎng)度比原河岸線長(zhǎng)度有所增加，庫(kù)岸地區(qū)將形成許多比原河岸地區(qū)更適合人們生活的區(qū)域。加之湍急的河水在水庫(kù)形成后變成相對(duì)平穩(wěn)的水域，特別是在許多臨近庫(kù)岸的水域，水體較淺水溫適當(dāng)，是開(kāi)展?jié)O業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的良好場(chǎng)所。水庫(kù)雖然淹沒(méi)了大量農(nóng)田，但由于水庫(kù)的建成,農(nóng)田灌溉用水有了保證，庫(kù)岸周圍很快會(huì)有新的農(nóng)田得到開(kāi)發(fā)。同時(shí)，由于大壩水庫(kù)的建成為下游提供了防洪,生活用水,工業(yè)用水及農(nóng)業(yè)灌溉的保證，下游沿岸的工業(yè),農(nóng)業(yè)，漁業(yè)等都將有一定的發(fā)展。

大壩水庫(kù)建成后，存在著水庫(kù)—河流整個(gè)系統(tǒng)水環(huán)境污染程度加重的可能性，但這在一定程度上是可以消除或得到控制的。首先，應(yīng)當(dāng)在建壩的設(shè)計(jì)中考慮控制建壩期間工程廢棄物和生活廢棄物的污染。例如沉淀池結(jié)合絮凝技術(shù)處理混濁工程廢水，濕洼地淺水設(shè)施處理生活廢水及工程廢水，簡(jiǎn)易土埋場(chǎng)處理工程及生活固體廢棄物等等。其次，由于水庫(kù)蓄水而被淹沒(méi)的各種污染源，可以通過(guò)蓄水之前對(duì)其進(jìn)行妥善清理，挖掘和遷移而控制在最小程度。大壩水庫(kù)形成后由于庫(kù)區(qū)水體產(chǎn)生異溫層而對(duì)水質(zhì)量產(chǎn)生不利影響,特別是對(duì)下游河段水質(zhì)量的不利影響,可以通過(guò)采用水體除層設(shè)施以及合理設(shè)計(jì)大壩排泄口的位置(如采用上中下多層排泄口)予以控制。

與河流相比，水庫(kù)建成初期水環(huán)境變化程度較為劇烈，水庫(kù)周邊及自身環(huán)境均會(huì)受到不成程度的影響。因此必須采取有效的保護(hù)措施，深入進(jìn)行科學(xué)研究，不斷加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)水環(huán)境的監(jiān)測(cè)和管理，在保證用水安全的同時(shí)，使水庫(kù)發(fā)揮出最大的效益。