朱莊水庫水質年內變化規(guī)律分析

喬 梁

（河北省邢臺水文水資源勘測局，河北 邢臺054000）

1 朱莊水庫概況

朱莊水庫位于河北省西部山區(qū)朱莊村附近，是海河流域子牙河水系滏陽河支流沙河上的一座以防洪灌溉為主，兼顧發(fā)電、城市供水等綜合利用的大（Ⅱ）型水利樞紐工程，控制流域面積1220km2，總庫容4.162億m3，工程等級為Ⅱ級［1］。

水庫1978年建成蓄水以來，對當地經濟發(fā)展發(fā)揮了重要作用。隨著國民經濟的發(fā)展，朱莊水庫的服務功能也發(fā)生了變化，從建設初期的防洪、灌溉為主，發(fā)電、養(yǎng)殖為輔，到如今還增加了城市供水、生態(tài)恢復用水、生物多樣性保護等功能。

朱莊水庫作為邢臺市地表水供水水源地，水質變化與供水安全和保障人民生活質量有關，本文通過采用綜合污染指數法對朱莊水庫水質年內變化規(guī)律進行分析，為城市供水安全提供參考依據。

2 水質評價方法

進行水質綜合評價，一般按某種污染物濃度是否超過某一規(guī)定的水質標準，綜合質量采用GB3838—2002《地面水環(huán)境質量標準》。

單項污染指數表示某種污染物對水環(huán)境產生影響程度，一般用該種污染物質在水中的實測濃度與其在水環(huán)境標準中的允許濃度（地表水水環(huán)境質量標準第Ⅲ類）的比值進行計算［2］。

其公式為：

式中 Ii為單項污染分指數；Ci為評價項目的監(jiān)測濃度；Csi為評價項目的標準值，本次采用地表水環(huán)境質量標準第Ⅲ類。

綜合污染指數的計算方法常用算術平均法，即計算各單項污染指數的算術平均值：

式中 I為水質綜合污染指數；Ii為單項目污染分指數；n為所有參加評價項目數。

根據綜合污染指數，劃分為6個地表水環(huán)境質量分級標準。

地表水環(huán)境質量分級標準如表1。

表1 地表水環(huán)境質量分級標準

3 水質年內變化規(guī)律分析

3.1 參數根據評價目的而定

水庫評價主要選擇一些能反映水庫基本狀況的參數，以地表水環(huán)境質量標準基本項目標準值作為評價項目，結合水質監(jiān)測資料情況，參加評價的項目為pH值、硫酸鹽、氯化物、溶解性鐵、錳、銅、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、非離子氨、總磷、高錳酸鹽指數、溶解氧、氟化物、總砷、總汞、總鎘、總氰化物、揮發(fā)酚、氨氮等共19項［3］。

3.2 現狀評價

一般按某種污染物濃度是否超過某一規(guī)定的水質標準（取地表水環(huán)境質量Ⅲ類標準值），計算出水庫每月水質監(jiān)測的綜合污染指數，然后進行評價［4］。

對朱莊水庫1985～2010年不同時期水質評價結果如表2。

表2 朱莊水庫不同時期水質評價成果

3.3 2000～2010年水質評價

大部分月份水質清潔；2，4，6月份各有1年為尚清潔；8月份有3年為尚清潔；10月份全部為清潔；12月份有1年為尚清潔。

3.4 月監(jiān)測污染指數

朱莊水庫水質年內變化并不大，如果按照評價結果分類，綜合污染指數均小于0.2，屬于同一級別的水。但是，綜合污染指數大小本身就是反映水質質量的一個指標，采用中和污染指數各月的多年平均值分析其年內變化規(guī)律，更能從微觀上反映水質年內變化情況。

利用2000～2010年各月綜合污染指數的多年平均值，繪制年內水質變化過程，朱莊水庫水質綜合和污染指數年內變化過程如圖1。

圖1 朱莊水庫水質綜合和污染指數年內變化過程

4 水質變化原因

從綜合污染指數年內變化過程可以看出，4，6，8月綜合污染指數較大，而2，10，12月綜合污染指數相對較小。一般來講，6，8月綜合污染指數偏大與上游來水量有關，其原因是汛期降雨產生地表徑流將流域地表的腐植物、地表雜物、泥沙等大量帶入水庫，使部分有機物質含量增高所致。而10，12，2月上有來水量較小，經過水體的自凈作用，水質變好。

水體的自凈過程很復雜，按其機理劃分有物理過程、化學及物理化學過程、生物化學過程等［5］。

物理凈化過程是指水體中污染物經稀釋、擴散和沉降等物理作用使?jié)舛戎饾u降低的過程。其中包括稀釋、混合、擴散、揮發(fā)、沉淀等過程?？沙列怨腆w經沉降逐漸沉至水底形成污泥；懸浮物、膠體和污染因混合稀釋濃度降低。水體中的污染物質在這一系列的作用下，其濃度得以降低。稀釋和混合作用是水環(huán)境中的普遍現象，又是比較復雜的物理過程，它在水體自凈中發(fā)揮著重要的作用。

化學及物理化學過程。污染物質通過氧化、還原、吸附、凝聚、中和等反應使其濃度降低。各種不僅相互作用，也相互制約，是一種極其復雜的化學過程。

生物化學過程。水體中污染物質中的有機物，可以通過水體中微生物的代謝活動而被分解、氧化并轉化為無害、穩(wěn)定的無機物，從而使污染物濃度降低。

水的自凈能力與水體的水量多少、流速大小等因素有關。水量較大、流速較快，水的自凈能力就強。但是，水對有些污染物如有機氯農藥、合成洗滌劑、多氯聯苯等物質凈化作用效果不佳；還有其他難于降解的有機化合物、重金屬、放射性物質等的自凈能力是極其有限的［6］。

從朱莊水庫年內水質變化過程線可以看出，4月份綜合污染指數票高。而4月份偏大的原因較為復雜，上游來水量較小，而且是每年水庫蓄水量最小的時期，是哪種因素導致水質變差，有待于進一步實驗研究。

水庫是人類為了調節(jié)徑流、改善河流條件、利用水利和供水等目的而興建的人工湖泊。水庫的環(huán)境條件與天然湖泊有許多相似之處，但仍保留某些河流特征，因此，水庫是個半河、半湖的人工水體。其特點是水位不穩(wěn)定、混濁度大。水庫興建后，淹沒區(qū)的植被沉入水底，腐敗分解，土壤的浸潰、巖石溶蝕作用，使庫水礦化度、溶解氧和營養(yǎng)物質等與原來河水有很大的變化，但水庫水交換頻率高于湖水，如果交換頻率高，其水質狀況接近河水，反之則接近湖水。

此外，水庫的排量、溶解氧和營養(yǎng)物質收支與水庫排水方式密切相關。如果輸水孔設在水壩底部，則排出的水溫低，營養(yǎng)物豐富和溶解氧貧乏，而營養(yǎng)物缺乏和溶解氧充足的水留在水庫中，這不僅使水庫失去所需的營養(yǎng)物，而對下游地區(qū)產生多方面的不利影響。

5 結語

（1）朱莊水庫水質變化幅度不大，采用綜合污染指數法分析朱莊水庫年內水質變化，在水質變化幅度不大的情況下，可以直觀地分辨出水質變化情況。

（2）根據朱莊水庫2000～2010年水質檢測資料，分析朱莊水庫水質年內變化規(guī)律分析，水質在4，6，8月較差，在2，10，12月較好，水質評價結果都是清潔。

［1］喬光建．區(qū)域水文水資源問題研究［M］．北京：中國水利水電出版社，2010．

［2］時振閣，王慶平，喬光建．唐山市水環(huán)境與生態(tài)建設發(fā)展［M］．北京：中國水利水電出版社，2012．

［3］邢臺市水務局，邢臺水文水資源勘測局．邢臺市水資源評價［R］.2003．

［4］徐祖信．城市水環(huán)境管理中的綜合水質分析與評價［M］．北京：中國水利水電出版社，2012．

［5］蔣展鵬．環(huán)境工程學［M］．北京：高等教育出版社，2005．

［6］王現領．滯緩流河湖水體自凈能力影響因素研究［J］．海河水利，2013（4）：34-36．