王快水庫水質變化趨勢及影響因素分析

高惠明，崔惠敏，韓曉東

（河北省保定水文水資源勘測局，河北 保定 071051）

王快水庫水質變化趨勢及影響因素分析

高惠明，崔惠敏，韓曉東

（河北省保定水文水資源勘測局，河北 保定 071051）

根據(jù)2003～2010年的水質監(jiān)測資料，采用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法，評價王快水庫水質狀況，并進行水質趨勢分析。結果表明，王快水庫水質良好，僅2003年為輕污染，其他年份均屬清潔水體；2003～2010年水質總體呈變好趨勢，綜合污染指數(shù)由1.58下降至0.48。最后分析了工業(yè)點源、農(nóng)業(yè)面源、水土流失、流域水文特性等因素對王快水庫水質的影響。

王快水庫；水質；內(nèi)梅羅指數(shù)；變化趨勢

王快水庫位于海河流域大清河水系南支沙河上游，壩址建在河北省曲陽縣鄭家莊村西，是一座以防洪為主，兼灌溉、發(fā)電的大（Ⅰ）型水利樞紐工程。近幾年，為解決白洋淀生態(tài)需水及城市生活用水緊缺問題，王快水庫又成為白洋淀生態(tài)補水和北京、滄州市生活用水的供水水源地。隨著王快、西大洋兩庫連通工程的實施，王快水庫將成為保定市工業(yè)、生活及生態(tài)用水的主要水源。供水用途的多樣化，對庫區(qū)水環(huán)境的保護提出了更高要求。本文根據(jù)多年實測資料，分析評價王快水庫水質的變化規(guī)律，研究流域氣候變化和人類活動對庫區(qū)水質的影響，為保護王快水庫水環(huán)境提供技術支撐。

1 流域概況

王快水庫位于沙河中上游，發(fā)源于山西省靈邱、繁峙兩縣，南北兩支流匯合于阜平縣的杜梨村，中途有鷂子河、板峪河匯入，流至草廠口村南于胭脂河一起匯入王快水庫，出庫后經(jīng)曲陽、新樂、定州，至安國軍洗村后稱潴龍河。王快水庫控制流域面積3770km2，總庫容13.89億m3，興利庫容6.52億m3，正常蓄水位200.4m［1］。

王快水庫所處區(qū)域屬溫帶半干旱大陸性氣候，四季分明，多年平均氣溫在11.3℃～14.6℃。流域內(nèi)多年平均降雨量626mm，多集中在7、8、9這3個月。多年平均水面蒸發(fā)量約1265mm，多年平均陸面蒸發(fā)量約400mm，多年平均徑流量為7.53億m3，多年平均輸沙量295萬t。

2 水質綜合評價

2.1 評價方法及標準

為綜合反映王快水庫水質狀況，采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法進行評價［2］。評價指標有pH值、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量（BOD5）、揮發(fā)酚、砷、汞、六價鉻、鎘、氟化物、總磷12項（GB3838—2002《評價標準采用地表水環(huán)境質量標準》中的Ⅲ級標準）。

2.2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)計算步驟

（1）按式（1）計算各單項指標的污染指數(shù)Ii。式中 Ci為第i項指標的監(jiān)測值；Si為第i項指標的評價標準值。

pH值和溶解氧污染指數(shù)的計算方法與其他指標不同，分別按式（2）和（3）計算。式中 pHSu、pHSd分別為pH值評價標準的上限和下限；Ct為對應溫度t時的飽和溶解氧濃度。

（2）按式（4）計算各指標污染指數(shù)的平均值Iave和最大值Imax。

綜合污染指數(shù)大于1，表明超過規(guī)定的水質標準，已不能滿足使用要求；綜合污染指數(shù)小于1，則認為滿足要求。污染指數(shù)越小，表明水質越好。

2.3 綜合評價結果

選用2003～2010年王快水庫水質監(jiān)測資料，以各參數(shù)年均值計算綜合污染指數(shù)，評價水質等級（見表1）。

表1 王快水庫水質綜合評價

王快水庫總體評價水質良好，在評價的8a中，只有2003年水質污染指數(shù)大于1，為輕污染；其他年份均小于1，屬清潔水體。在各指標中，總磷、BOD5、高錳酸鹽指數(shù)、pH值是王快水庫水體的主要檢測指標。

3 水質趨勢分析

3.1 綜合指數(shù)變化趨勢

2003～2010年，王快水庫水質總體呈變好趨勢，綜合污染指數(shù)由1.58下降至0.48，水質等級由輕污染變?yōu)榍鍧?。年際變化規(guī)律為：2003～2005年水質變好，2006年變差，2007～2010年水質基本穩(wěn)定為清潔，綜合污染指數(shù)為0.4～0.5（見圖1）。

圖1 王快水庫水質指數(shù)變化圖

王快水庫水體中高錳酸鹽指數(shù)和總磷呈現(xiàn)與綜合污染指數(shù)基本相同的變化規(guī)律（見圖2），進一步說明了該兩項指標是王快水庫水體的主要污染物質。

圖2 王快水庫典型參數(shù)變化圖

3.2 富營養(yǎng)狀況變化趨勢

王快水庫富營養(yǎng)化評價參數(shù)有總磷、總氮和高錳酸鹽指數(shù)，首先計算各單項參數(shù)的分值，然后求3個參數(shù)分值的平均值為富營養(yǎng)化評分值，確定王快水庫富營養(yǎng)化等級 ［3-4］。

王快水庫2003～2010年富營養(yǎng)化評分值總體呈下降趨勢，2003年為59.5，2010年降為47.0，富營養(yǎng)狀況由輕度富營養(yǎng)變?yōu)橹袪I養(yǎng)（見表2）。單項指標中總磷、高錳酸鹽指數(shù)大部分為中營養(yǎng)，只有2003年總磷為中度富營養(yǎng)，而總氮指標均為中度富營養(yǎng)。

表2 王快水庫富營養(yǎng)狀況評價表

4 水質影響因素分析

影響流域水環(huán)境的因素包括自然地理、氣候變化及人類活動等。王快水庫以上流域內(nèi)的工業(yè)點源、農(nóng)業(yè)面源、水土流失及流域水文特性等都會對庫區(qū)水質造成影響。

4.1 點源污染的影響

工業(yè)點源污染通常以排污口的方式將污水直接或間接排入河道，大量的污染物進入水體，當污染物入河量超過水體自凈能力時，就會使水質惡化造成污染。

王快水庫以上流域內(nèi)的點源污染主要是來自化工、選礦等工業(yè)排污口及城鎮(zhèn)生活排污口，污染物經(jīng)沙河、板峪河、胭脂河、平陽河流入庫區(qū)，污染水庫水質。據(jù)調查，2010年王快水庫以上流域污水入河總量、主要污染物COD和氨氮入河量比2003年均有大幅下降（見表3），說明流域內(nèi)點源污染治理、污染物減排工作取得積極成效，也使王快水庫水質得到明顯改善。

表3 王快水庫以上流域入河排污口調查

4.2 面源污染的影響

隨著污染治理力度的不斷加大，工業(yè)廢水及城市生活污水等點源污染得到有效治理，相對而言，面源污染已成為水環(huán)境污染的重要因素。據(jù)調查，目前30%～50%的地球表面已受到非點源污染的影響［5］。

面源污染主要包括化肥、農(nóng)藥流失、人和畜禽糞便污染、生產(chǎn)生活固體廢棄物、水土流失等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過度施用化肥、農(nóng)藥，大量未被作物吸收的殘留物隨降雨徑流進入河道和水庫，造成水體污染和富營養(yǎng)化；未經(jīng)處理的人畜糞便和固體廢棄物，在雨水的沖刷下大量的濾滲液排入水體，形成面源污染［6］；水土流失的影響主要表現(xiàn)在汛期暴雨洪水裹挾大量泥沙進入河流和水庫，造成庫區(qū)水體無機鹽和有機質含量迅速升高，水質變差［7］。

王快水庫水體中氮、磷等營養(yǎng)元素的污染大部分是面源引起的，為防止王快水庫水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化，保障供水安全，應加強對入庫面源的控制。

4.3 流域水文特性的影響

流域水文特性對王快水庫水質的影響主要表現(xiàn)為降水量和徑流量的減少。由于氣候變化和人為因素的影響，王快水庫以上流域年降水量和徑流量都呈下降趨勢，且年徑流量下降幅度大于年降水量下降幅度。以1956～1979年為基準期，1996～2008年平均降水量減少了17.2%，平均徑流量減少了60.9%［8］。流域徑流量減少，直接導致入庫水量和蓄水量的減少，水體交換周期延長，自凈能力減弱。最終使水體中污染物濃度升高，水質變差。

王快水庫水體中高錳酸鹽指數(shù)和總磷濃度與蓄水量的相關性見圖3和圖4，圖中顯示兩者與蓄水量呈明顯的負相關關系，相關系數(shù)都在0.9以上。

圖3 高錳酸鹽指數(shù)與水量關系圖

圖4 總磷與蓄水量關系圖

5 結語

（1）王快水庫作為防洪、灌溉、發(fā)電和城市生活等多用途供水水源地，其水質的好壞直接關系到經(jīng)濟社會的發(fā)展和人民群眾的生活。采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評價其水質，結果表明王快水庫水質總體較好，2003～2010年的8a中，只有2003年為輕污染，其他年份均屬清潔水體。

（2）2003～2010年，王快水庫水質總體呈變好趨勢，綜合污染指數(shù)由1.58下降至0.48，水質等級由輕污染變?yōu)榍鍧?，水庫富營養(yǎng)狀況由輕度富營養(yǎng)變?yōu)橹袪I養(yǎng)。

（3）影響王快水庫水質的因素有工業(yè)點源、農(nóng)業(yè)面源、水土流失、流域水文特性等。點源污染以排污口的方式進入水體，面源污染和水土流失則是隨降雨徑流匯入庫區(qū)，影響水庫水質；流域降水量和徑流量的減少，導致入庫徑流量和蓄水量減少，水體自凈能力減弱，污染物濃度升高，水質變差。

［1］周緒申，羅陽，張世祿，等.王快水庫浮游植物調查及富營養(yǎng)化評價［J］.南水北調與水利科技，2011，9（1）:102-104.

［2］丁雪卿.改進的內(nèi)梅羅污染指數(shù)法在集中式飲用水源地環(huán)境質量評價中的應用［J］.四川環(huán)境，2010，29（2）:47-51.

［3］金相燦.湖泊富營養(yǎng)化控制和管理技術［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2001.

［4］孟紅明，張振克.我國主要水庫富營養(yǎng)化現(xiàn)狀評價［J］.河南師范大學學報（自然科學版），2007，35（2）:133-136.

［5］崔鍵，馬友華，趙艷萍，等.農(nóng)業(yè)面源污染的特性及防治對策［J］.中國農(nóng)學通報，2006（1）：335-341.

［6］崔惠敏.農(nóng)業(yè)面源污染對白洋淀流域水環(huán)境的影響分析［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（7）：298-300.

［7］趙本龍，張強.沙河流域王快水庫上游水文要素特性分析［J］.海河水利，2009（3）：34-36.

［8］王春澤.水文科技研究與發(fā)展［M］.北京：中國水利水電出版社，2010.

Water Quality Change Trend and Influence Factors of Wangkuai Reservoir

GAO Hui-ming，CUI Hui-min，HAN Xiao-dong
（Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Baoding， Baoding 071051，China）

s:According to the water quality monitoring data from the year of 2003 to 2010，the water quality of Wangkuai reservoir was evaluated by Nemero index method，the trend of water quality of Wangkuai reservoir was analyzed.The results showed that the water quality of Wangkuai reservoir was good.Wangkuai reservoir was mild pollution only in 2003， other years it was clean； the overall trend was changed for the better from 2003 to 2010，and the integrated pollution index fall from 1.58 to 0.48.Finally，the influences of industrial point sources and agricultural sources and soil erosion and basin hydrological characteristics on the water quality of Wangkuai reservoir was analyzed.

Wangkuai reservoir;water quality;Nemero index；trend

X824

A

1672-9900（2011）03-0029-03

2011-05-16

高惠明（1964—），男(漢族)，河北靈壽人，助理工程師，主要從事水文水資源監(jiān)測與評價研究，(Tel)18932653626。