三峽水庫(kù)壩前至萬(wàn)州區(qū)段干流水質(zhì)情況分析

吳林鍵，舒 丹，李 怡，何 濤，黃津輝，周世良

（1.重慶交通大學(xué)河海學(xué)院，重慶 400074；2.中交二航局第二工程有限公司，重慶 400021；3.天津大學(xué)建筑工程學(xué)院，天津 300072）

三峽工程建庫(kù)以來(lái)，使重慶至宜昌段將近660 km的航道得以改善。三峽水庫(kù)屬于典型的河道型水庫(kù)，其干流庫(kù)面寬度約700～1 700m，支流庫(kù)面寬度約300～600m［1］。三峽水庫(kù)壩址位于湖北省宜昌市三斗坪，當(dāng)水庫(kù)達(dá)到175m正常蓄水位時(shí)，自宜昌市三斗坪至重慶市江津花紅堡，庫(kù)區(qū)全長(zhǎng)約670km，水庫(kù)面積可達(dá)1 084km2［2］。三峽水庫(kù)調(diào)度及壩體攔蓄使得庫(kù)區(qū)內(nèi)河流的水文情勢(shì)在一定程度上發(fā)生了改變，如水位變化特征、河流過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、河道比降等都發(fā)生了相應(yīng)的變化［1］。自2003年三峽工程蓄水以來(lái)，在其防洪、發(fā)電、航運(yùn)等各方面帶來(lái)巨大綜合效益的同時(shí)，庫(kù)區(qū)干流、部分支流過(guò)水?dāng)嗝嬖黾?、水深變深、水面寬度增大、水流流速減小，這一系列變化將導(dǎo)致庫(kù)區(qū)內(nèi)污染物的擴(kuò)散和稀釋速度減緩［3］。

三峽庫(kù)區(qū)工業(yè)企業(yè)及城鄉(xiāng)村鎮(zhèn)大多沿江河流域分布，而長(zhǎng)江流域作為人類生產(chǎn)和生活的水源［4－5］，研究庫(kù)區(qū)內(nèi)的水質(zhì)狀況具有重要意義，也可為三峽水庫(kù)水文與水資源的保護(hù)與利用提供有價(jià)值的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

本文致力于研究三峽水庫(kù)壩前至萬(wàn)州區(qū)段長(zhǎng)江流域干流水質(zhì)情況。如圖1所示，研究區(qū)內(nèi)干流長(zhǎng)約270km，呈東西走向，流域范圍內(nèi)有多條支流。干流依次流經(jīng)萬(wàn)州區(qū)云陽(yáng)縣、奉節(jié)縣、巫山縣、巴東縣和秭歸縣，于湖北省宜昌市三斗坪處被三峽大壩攔蓄；支流則流經(jīng)開縣、巫溪縣、興山縣等。

圖1 三峽庫(kù)區(qū)壩前至萬(wàn)州區(qū)段

2 干流水質(zhì)情況

三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：長(zhǎng)江流域干、支流水質(zhì)監(jiān)測(cè)，一級(jí)支流的水華監(jiān)測(cè)。庫(kù)區(qū)干、支流的水質(zhì)評(píng)價(jià)均嚴(yán)格遵循GB3838－2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［6］中的相關(guān)規(guī)定來(lái)實(shí)施。

在三峽水庫(kù)壩前至萬(wàn)州的干流上具有2個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面，如圖1所示，分別位于萬(wàn)州區(qū)五橋鎮(zhèn)沱口、巴東縣官渡口，二者均為庫(kù)中斷面［7］。其水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目共包括化學(xué)需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、高錳酸鹽（MnO4－）、氨態(tài)氮（NH3－N）、總氮（TN）、總磷（TP）、重金屬離子（Cr、Pb等）、溶解氧（DO）等13種水質(zhì)污染物［8－11］。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)內(nèi)2005～2009年沱口、官渡口兩處監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)類別變化情況［8－12］見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 沱口2005～2009年水質(zhì)類別變化

圖3 官渡口2005～2009年水質(zhì)類別變化

從圖2、3中可看出，兩處斷面各年大多數(shù)月份的水質(zhì)類別均在Ⅲ類以下，其中沱口斷面5年來(lái)Ⅲ類及以下水質(zhì)所占比例約為全年的82%，官渡口斷面約為98%，表明水質(zhì)情況總體均較好。但官渡口斷面的水質(zhì)較沱口處更好。

從各月份上看，沱口斷面各年1～6月、10～12月水質(zhì)情況整體較好，水質(zhì)類別均在Ⅲ類以下，其中Ⅱ類較少，Ⅰ類只出現(xiàn)在2009年1月和12月；7～9月水質(zhì)情況較差，幾乎在 Ⅳ 類以上；2007年7月，沱口斷面水質(zhì)甚至出現(xiàn)劣Ⅴ類，經(jīng)分析，其原因主要受、TP、石油類和重金屬污染物的影響［7－11］。官渡口斷面各年水質(zhì)幾乎均在Ⅲ類以下，Ⅱ類水質(zhì)出現(xiàn)的月份較沱口斷面多，2009年該斷面連續(xù)5個(gè)月達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)以上分析可得，研究區(qū)內(nèi)水質(zhì)情況總體均較好，且距三峽大壩越近，水質(zhì)越好。

基于以上分析，筆者計(jì)算得到研究區(qū)內(nèi)2005～2009年5年來(lái)沱口、官渡口斷面Ⅲ類及Ⅱ類以下水質(zhì)所占的比例［7－11］，其各年變化情況見(jiàn)圖4和圖5。從圖中可知，兩處斷面的Ⅲ類水質(zhì)所占比例呈下降趨勢(shì)，而Ⅱ類及以下水質(zhì)所占比例呈上升趨勢(shì)，表明在該區(qū)域的水質(zhì)情況正逐年變好。

圖4 沱口2005～2009年Ⅲ類、Ⅱ 類及以下水質(zhì)所占比例

圖5 官渡口2005～2009年Ⅲ類、Ⅱ 類及以下水質(zhì)所占比例

3 水質(zhì)污染源頭分析

3.1 城鎮(zhèn)生活垃圾散排

三峽庫(kù)區(qū)長(zhǎng)江流域沿河城市村鎮(zhèn)密布，這將會(huì)產(chǎn)生大量的生活垃圾，城鎮(zhèn)生活垃圾的散排將對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)的水質(zhì)造成一定影響［1］。據(jù)有關(guān)資料顯示，2007～2009年，三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)累計(jì)城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量約7.17×106t，其中生活垃圾累計(jì)處置量約5.79×106t，占80.75%，處置方式主要分為填埋處置和焚燒處置，在庫(kù)區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)采用填埋處置；生活垃圾累計(jì)散排量約1.38×106t，占19.25%［8－10，13］。

在水庫(kù)壩前至萬(wàn)州區(qū)段范圍內(nèi)，2007～2009年，累計(jì)城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量約1.51×106t，其中處置量約1.18×106t，散排量約3.3×105t。3年中，各年度研究區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量、處置量和散排量變化趨勢(shì)見(jiàn)圖6。由圖6可知，研究區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量逐年增加，但處置量也相應(yīng)在增加，而散排量逐年減小，表明庫(kù)區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)生活垃圾這一污染源頭得了有效控制。

圖6 研究區(qū)2007～2009年城鎮(zhèn)生活垃圾數(shù)量

2007～2009年研究區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)生活垃圾散排量所占產(chǎn)生量百分比的沿程變化［8－10］見(jiàn)圖7。由圖7可知，2007年散排量百分比平均值較2008、2009年更大，其最大值超過(guò)50%，均值約為30%，變化趨勢(shì)沿程逐漸減??；而2008年和2009年垃圾散排量百分比均控制在20%以下，相比于2007年平均減小了約40%，其值沿程波動(dòng)變化不大。進(jìn)一步說(shuō)明城鎮(zhèn)生活垃圾的散排得到了有效控制，這是研究區(qū)內(nèi)水質(zhì)情況較好的原因之一。

3.2 工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)生活污水直排

三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)沿河密布，人口密度較大，且沿河工業(yè)企業(yè)較多，容易形成點(diǎn)狀和非點(diǎn)狀污染源［4］。其中工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)生活污水（后簡(jiǎn)稱生活污水）直接排入水中也將導(dǎo)致庫(kù)區(qū)整體水質(zhì)惡化。2006～2007年，庫(kù)區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水的累計(jì)排放量約21.46億t，其中COD約30.86萬(wàn)t，NH3－N約2.46萬(wàn)t；生活污水的累計(jì)排放量約22.2億t，其中COD約34.88萬(wàn)t，NH3－N約4.01萬(wàn)t［8－11］。

圖7 研究區(qū)2007～2009年城鎮(zhèn)生活垃圾散排量百分比沿程變化

2006～2009年，研究區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水累計(jì)排放量為1.13億t，約占總體的5.26%，其中COD為0.65萬(wàn)t，約占2.1%，NH3－N為0.19萬(wàn)t，約占7.72%；生活污水的累計(jì)排放量為1.35億t，約占6.08%，其中COD 為4.9萬(wàn)t，約占14.04%，NH3－N 為0.48萬(wàn)t，約占11.97%［8－11］。如圖8、圖9、圖10所示，為研究區(qū)內(nèi)各年度工業(yè)廢水、生活污水排放總量，COD、NH3－N排放量圖式。從圖中可得，生活污水的各指標(biāo)排放量均要大于工業(yè)廢水，其中COD和NH3－N較為突出，這表明生活污水的直排對(duì)庫(kù)區(qū)水質(zhì)影響略大。研究區(qū)內(nèi)4年來(lái)工業(yè)廢水排放量2007年最低，其余各年均相同，生活污水的排放總量變化不大；生活污水中COD和NH3－N排放量逐年均有所降低，工業(yè)廢水中COD排放量基本未變，NH3－N排放量在2007年達(dá)到最低，其余3年均未變化。

圖8 研究區(qū)2006～2009年廢水排放總量

圖9 研究區(qū)2006～2009年COD排放量

圖10 研究區(qū)2006～2009年NH3－N排放量

綜上所述，研究區(qū)內(nèi)生活污水較工業(yè)廢水對(duì)庫(kù)區(qū)水質(zhì)影響略大，4年來(lái)水質(zhì)污染物排放量變化較小，生活污水中的COD和NH3－N排放量逐年略有降低，這說(shuō)明工業(yè)廢水和生活污水的直排得到控制，實(shí)為研究區(qū)內(nèi)水質(zhì)情況較好的又一重要因素。

3.3 庫(kù)區(qū)船舶污水直排

2005～2009年，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)船舶污水中水質(zhì)污染物（后簡(jiǎn)稱船舶水質(zhì)污染物）排放情況的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，水質(zhì)污染物超標(biāo)排放的船只約占抽查船舶總量的68%［7－11］，大多數(shù)船舶水質(zhì)污染物未經(jīng)處理就直接排放到庫(kù)區(qū)水環(huán)境中，這將造成庫(kù)區(qū)水質(zhì)的嚴(yán)重污染。2005～2009年，三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)船舶水質(zhì)污染物排放總量的變化見(jiàn)圖11。從圖中可看出，庫(kù)區(qū)內(nèi)船舶水質(zhì)污染物排放量2005～2007年逐年增加，到2008、2009年得到好轉(zhuǎn)，但總變化趨勢(shì)卻在增加。

圖11 三峽庫(kù)區(qū)2005～2009年船舶水質(zhì)污染物排放總量

筆者概括整理得到在2005～2009年5年中，研究區(qū)內(nèi)各船舶水質(zhì)污染物排放量百分比在各年中的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖12。其中水質(zhì)污染物包括COD、BOD5、TN、TP和懸浮物。圖中TN、TP百分比逐年增加，BOD5逐年減少，COD和懸浮物變化波動(dòng)較大，但總趨勢(shì)逐漸減小。其中COD、懸浮物所占比例最高，均值分別為39.3%和31.7%，成為研究區(qū)內(nèi)的2類主要水質(zhì)污染物。其中2005～2007年研究區(qū)內(nèi)船舶水質(zhì)主要污染物為COD、BOD5和懸浮物3類，而2008～2009年，BOD5含量略微低于TN，主要污染物則變?yōu)镃OD、TN和懸浮物。

圖12 研究區(qū)2005～2009年船舶水質(zhì)污染物百分比

將各年中3類主要水質(zhì)污染物百分比求和，得到研究區(qū)內(nèi)各主要水質(zhì)污染物逐年變化圖式，見(jiàn)圖13。從圖中可知，各主要水質(zhì)污染物百分比逐年減少，從2005年的94.9%降低到2008、2009年的64%?？傊陙?lái)船舶污水中的水質(zhì)污染物直排得到有效制約，這為改善整個(gè)三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境質(zhì)量作出了貢獻(xiàn)［13］。

圖13 研究區(qū)2005～2009年主要水質(zhì)污染物百分比之和

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)三峽水庫(kù)壩前至萬(wàn)州區(qū)段干流水質(zhì)情況的分析表明，研究區(qū)內(nèi)水質(zhì)情況總體較好，沱口和官渡口斷面Ⅲ類及以下水質(zhì)約占全年的80%以上，且Ⅱ類及以下水質(zhì)所占比例逐年上升，充分說(shuō)明研究區(qū)內(nèi)的水質(zhì)正逐年變好。研究區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)生活垃圾散排量逐年略減?。怀擎?zhèn)生活污水較工業(yè)廢水對(duì)庫(kù)區(qū)水質(zhì)影響略大，2006～2009年4年來(lái)廢水排放總量變化較小，城鎮(zhèn)生活污水中的COD和NH3－N排放量逐年略有降低；船舶污水中主要水質(zhì)污染物百分比從2005年的94.9%降至2009年的64%，逐年減少，表明研究區(qū)內(nèi)各水質(zhì)污染源頭均得到了有效控制，這實(shí)為該區(qū)水質(zhì)情況總體較好的重要因素。

［1］劉 輝，葉 丹，左 濤，等.三峽水庫(kù)水質(zhì)演變趨勢(shì)及保護(hù)對(duì)策［J］.水資源保護(hù)，2010，26（4）：17－19.

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［8］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)［R］.北京：國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，2006.

［9］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)［R］.北京：國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，2007.

［10］國(guó)家環(huán)境保護(hù)部.長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)［R］.北京：國(guó)家環(huán)境保護(hù)部，2008.

［11］國(guó)家環(huán)境保護(hù)部.長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)［R］.北京：國(guó)家環(huán)境保護(hù)部，2009.

［12］國(guó)家環(huán)境保護(hù)部.長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)［R］.北京：國(guó)家環(huán)境保護(hù)部，2010.

［13］長(zhǎng)江水利委員會(huì).長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水文水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)重點(diǎn)站年度報(bào)告［R］.武漢：長(zhǎng)江水利委員會(huì)，2008.