遼寧省大伙房水庫及入庫河流水質(zhì)空間特征與河庫水質(zhì)關(guān)系*

王　瓊,李法云,范志平, 胡瑩瑩, 劉　杰, 鞠文鵬

(1：遼寧石油化工大學(xué)生態(tài)環(huán)境研究院，撫順 113001)(2：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長沙 410128)(3：遼寧大學(xué)環(huán)境學(xué)院，沈陽 110036)(4：遼寧老禿頂子國家級自然保護區(qū)撫順管理局，撫順 113208)(5：遼寧省撫順市林業(yè)科學(xué)研究所，撫順 113008)

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遼寧省大伙房水庫及入庫河流水質(zhì)空間特征與河庫水質(zhì)關(guān)系*

王瓊1,2,李法云1**,范志平1, 胡瑩瑩3, 劉杰4, 鞠文鵬5

(1：遼寧石油化工大學(xué)生態(tài)環(huán)境研究院，撫順 113001)(2：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長沙 410128)(3：遼寧大學(xué)環(huán)境學(xué)院，沈陽 110036)(4：遼寧老禿頂子國家級自然保護區(qū)撫順管理局，撫順 113208)(5：遼寧省撫順市林業(yè)科學(xué)研究所，撫順 113008)

入庫河流與水庫存在空間上的連續(xù)性，河流污染物輸入是水庫水質(zhì)惡化的主要原因，對大伙房水庫及其入庫支流61個采樣點的水質(zhì)狀況進行調(diào)查，并運用聚類分析和主成分分析對大伙房水庫及入庫支流的水質(zhì)空間特性和主要污染物進行分析. 聚類分析顯示，按照水質(zhì)相似性將大伙房水庫及入庫支流水質(zhì)可分為上游區(qū)、下游區(qū)和庫區(qū)3個典型空間區(qū)域. 分別對3個區(qū)域進行主成分分析，結(jié)果顯示：入庫支流上游區(qū)和下游區(qū)水質(zhì)主要影響因素為氨氮、總氮和化學(xué)需氧量，庫區(qū)影響水質(zhì)的主要因素為溫度、pH值、濁度、溶解氧、電導(dǎo)率、氨氮和總氮. 對上游、下游和庫區(qū)水質(zhì)均有顯著影響的因子為氨氮和總氮，上游區(qū)、下游區(qū)和庫區(qū)氨氮濃度均值分別為0.06、0.10和0.19 mg/L，總氮濃度均值分別為0.13、0.16和0.26 mg/L. 入庫河流下游區(qū)對水庫水質(zhì)影響較大，受社河和渾河污染物輸入的影響，大伙房水庫水質(zhì)在空間上呈現(xiàn)社河入庫區(qū)水質(zhì)優(yōu)于渾河入庫區(qū)水質(zhì). 并且?guī)靺^(qū)氨氮和總氮濃度均與距岸邊距離呈負相關(guān)，溶解氧和pH值均與距入庫口距離呈負相關(guān)，表明入庫河流污染物輸入和環(huán)庫區(qū)面源污染均對大伙房水庫水質(zhì)產(chǎn)生一定影響.

水質(zhì)；大伙房水庫；入庫支流；聚類分析；主成分分析

河流水質(zhì)是流域生態(tài)系統(tǒng)健康評價的重要指標(biāo)，是自然因素及人為活動對流域生態(tài)環(huán)境影響的綜合體現(xiàn)[1-3]. 近年來由于自然環(huán)境的變化及人類活動強烈干擾等綜合作用的影響，水體污染日益嚴(yán)重[4-5]. 工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)生活污水等點源污染、畜禽養(yǎng)殖污染和農(nóng)藥化肥的過度施用，隨地表徑流和水土流失造成的非點源污染，嚴(yán)重影響水環(huán)境健康及社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[6-9]. 水庫與入庫河流存在空間上的連續(xù)性[10-12]，隨著河流輸入水庫的污染物逐年增大，越來越多的湖泊和水庫面臨著富營養(yǎng)化的問題[13-14]. 控制入湖、入庫河流輸入湖泊(水庫)的污染物總量，是目前控制水體富營養(yǎng)化、防止藻類水華暴發(fā)的最根本手段[15-17]. 目前學(xué)者們就入庫污染負荷狀況開展了一些研究，如鄭丙輝等應(yīng)用基流分割對三峽水庫入庫污染負荷進行了估算[18]，楊尚等對大沙河水庫氮磷營養(yǎng)輸入進行分析[19]，陳能汪等以福建山仔水庫為例研究河流氮磷輸送對庫區(qū)富營養(yǎng)化的影響[20]，但有關(guān)水庫上游河流及庫區(qū)污染物特征組成、空間分布及相關(guān)關(guān)系的詳細報道仍不多見[21-22]. 庫區(qū)及其上游流域范圍大、監(jiān)測資料有限在一定程度上影響了對入庫河流及庫區(qū)水質(zhì)進行客觀、有效的評價.

大伙房水庫位于遼寧省東北部，是遼寧省沈陽、撫順、鞍山、大連等7座城市的生活飲用水水源地，作為區(qū)域內(nèi)關(guān)鍵水源地，其水質(zhì)健康狀況極為重要[23]. 大伙房水庫入庫河流主要包括渾河(清原段)、蘇子河和社河，流域內(nèi)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主要經(jīng)濟來源，工業(yè)污染小，面源污染較嚴(yán)重. 豐水期由于降水的影響大量面源污染物被沖刷進河道，是污染物濃度增高的關(guān)鍵時期. 本研究于2012年8-9月對大伙房水庫及入庫支流61個采樣點的水質(zhì)狀況進行調(diào)查，并運用聚類分析、方差分析和主成分分析的方法研究水質(zhì)的空間分布及污染物特征組成，分析不同入庫河流對庫區(qū)水質(zhì)的影響，為流域水生態(tài)管理和河庫生態(tài)保護提供科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)概況

大伙房水庫(41°41′10″～42°38′32″N，123°39′42″～125°28′58″E)位于遼寧省東北部，水庫東西長約35 km，水面最寬處達4 km，是兼具防洪、灌溉、供水等多種功能的水利樞紐工程，整個庫區(qū)為集中式生活飲用水水源地一級保護區(qū). 水庫為遼寧省沈陽、撫順、鞍山和大連等7座城市約2200萬人口的主要水源地. 大伙房水庫匯水區(qū)內(nèi)主要河流有渾河(清原段)、蘇子河和社河3條河流. 渾河發(fā)源于清原縣，從東至西貫穿撫順全區(qū)，渾河在撫順境內(nèi)干流長度為207.5 km，流域面積7311 km2，水流于渾河上游清原北雜木處匯入大伙房水庫. 蘇子河發(fā)源于新賓滿族自治縣紅升鄉(xiāng)五鳳樓，中途流經(jīng)紅升、新賓縣城等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，最終匯入大伙房水庫，河長147 km，流域面積2230 km2. 社河發(fā)源于撫順縣后安鎮(zhèn)新開嶺西側(cè)，中途流經(jīng)佟莊子、后安等村鎮(zhèn)，水流于臺溝處匯入大伙房水庫，河長43 km，流域面積468 km2. 區(qū)內(nèi)多年平均降水量為650～800 mm，主要集中在7-8月，約占全年降水量的50%左右. 多年平均年水面蒸發(fā)量約為1100～1600 mm，平均相對濕度在65%～70%之問. 研究區(qū)內(nèi)土地利用類型以林地和耕地為主，林地占總面積的62%，耕地占9.7%. 研究區(qū)主要土壤類型有暗棕壤、棕壤、草甸土、白漿土、沼澤土、水稻土6種土類，其中以棕壤分布最為廣泛.

2 材料與方法

2.1 樣品采集

于2012年8月12日-9月30日期間，在大伙房水庫上游渾河、社河、蘇子河流域內(nèi)選取39個點位，大伙房水庫庫區(qū)選取22個點位進行調(diào)查采樣(圖1). 調(diào)查時用GPS定位儀確定監(jiān)測點的經(jīng)度、緯度和海拔高度.

2.2 樣品分析方法

YSI多參數(shù)水質(zhì)分析儀現(xiàn)場測定水溫、pH值、溶解氧(DO)、電導(dǎo)率，濁度采用哈希便攜式濁度儀(2100Q)測定. 同時采集1000 ml水樣固定后放置于密封采樣容器中置于4℃保溫箱帶回實驗室，測定總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、生化需氧量(BOD5)、化學(xué)需氧量(CODCr)和硅酸鹽等化學(xué)指標(biāo). 水樣的保存和預(yù)處理嚴(yán)格按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》中的方法進行[24]. 同時，為減小系統(tǒng)誤差，以上樣品均重復(fù)測定3次，數(shù)據(jù)分析過程中取其平均值.

2.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 14.0、Origin 7.5和Excel數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件進行分析統(tǒng)計.

圖1 大伙房水庫及其入庫河流采樣點位Fig.1 Location of observation stations in the Dahuofang Reservoir and its joint rivers

3 結(jié)果

3.1 大伙房水庫入庫河流及庫區(qū)水質(zhì)空間分布

基于水質(zhì)指標(biāo)的大伙房水庫采樣點聚類分析見圖2. 歐姆距離大于20時可分為3組，組1包括：S1、S2、S3、S4、S8、S13、S15、S16、S17、S18、S20、S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S28、S29、S30、S31、S32、S34、S37、S38和S39采樣點，點位大多分布在入庫河流下游地區(qū). 組2采樣點分布在庫區(qū)，包括了庫區(qū)所有點位. 組3包括：S5、S6、S7、S9、S10、S11、S12、S14、S19、S33、S35和S36采樣點，點位大多分布在入庫河流上游地區(qū). 在歐姆距離大于25時，下游點位和庫區(qū)點位聚為一類，可見二者水質(zhì)相似性較大. 庫區(qū)點位可分為2組，組1包括W2、W4、W5、W6、W7、W9、W10、W11、W12、W13、W14、W15、W18、W22采樣點，點位大多分布在渾河入庫區(qū)，組2包括W3、W8、W16、W19、W17、W21采樣點，點位大多分布在社河入庫區(qū).

圖2 基于水質(zhì)指標(biāo)的大伙房水庫入庫河流及庫區(qū)采樣點聚類分析Fig.2 Cluster analysis of sampling sites in Dahuofang Reservoir and its joint rivers based on water quality indexes

表1 大伙房水庫入庫河流上游、下游及庫區(qū)水質(zhì)方差分析1)

1)同行間上標(biāo)不同字母表示處理間差異顯著，P<0.05.

3.2 入庫河流上游、下游及庫區(qū)水質(zhì)分析

根據(jù)大伙房水庫及周邊入庫支流的實際情況和聚類分析結(jié)果，將入庫河流及庫區(qū)水質(zhì)在空間區(qū)域上劃分為3個組，分為上游區(qū)、下游區(qū)和庫區(qū)，較好地反映水質(zhì)空間分布的3種不同狀態(tài). 下游水溫、硅酸鹽顯著高于上游和庫區(qū)，上游、下游、庫區(qū)水溫均值分別為17.12、20.17和16.06℃，硅酸鹽濃度均值分別為9.90、11.61 和9.45 mg/L. 庫區(qū)pH值顯著小于上游和下游，濁度由上游、下游到庫區(qū)逐漸變小，上游、下游、庫區(qū)pH均值分別為10.13、9.84和8.02. 電導(dǎo)率上游最小，庫區(qū)顯著小于下游，上游、下游、庫區(qū)電導(dǎo)率均值分別為120.63、242.97和201.59 μS/cm. 氨氮和總氮表現(xiàn)為庫區(qū)顯著大于上游和下游，上游和下游水體中氨氮和總氮濃度符合國家Ⅰ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，庫區(qū)符合國家Ⅱ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，上游、下游、庫區(qū)氨氮濃度均值分別為0.06、0.10和0.19 mg/L，總氮濃度均值分別為0.13、0.16和0.26 mg/L. 溶解氧和總磷濃度各組沒有顯著差異，上游、下游、庫區(qū)溶解氧濃度均值分別為6.82、10.04和8.00 mg/L，總磷濃度均值分別為0.01、0.02和0.01 mg/L，均符合國家Ⅰ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn). 庫區(qū)CODCr和BOD5顯著小于上游(P<0.05)，庫區(qū)CODCr符合國家Ⅱ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，BOD5符合國家Ⅰ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，上游、下游CODCr符合國家Ⅲ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，BOD5符合國家Ⅱ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，上游、下游、庫區(qū)CODCr濃度均值分別為23.02、21.04和19.53 mg/L，BOD5濃度均值分別為3.11、2.53和2.10 mg/L(表1).

3.3 入庫河流上游、下游及庫區(qū)水質(zhì)主成分分析

大伙房水庫入庫河流及庫區(qū)采樣點各組的主成分分析見表2和圖3. 在上游采樣點中，前4個主成分的累計方差貢獻率達到86.93%，超過80%. 第1主成分解釋了總方差的43.55%，具有較高因子負荷的變量為濁度、氨氮、總氮、CODCr、BOD5，第2主成分解釋了總方差的16.25%，具有較高因子負荷的變量為總磷. 下游采樣點中，前4個主成分的累計方差貢獻率達到74.76%，第1主成分解釋了總方差的35.89%，具有較高因子負荷的變量為溶解氧、氨氮、總氮，第2主成分解釋了總方差的18.42%，具有較高因子負荷的變量為CODCr，第3主成分解釋了總方差的11.54%，具有較高因子負荷的變量為電導(dǎo)率. 庫區(qū)采樣點中，前4個主成分的累計方差貢獻率達到72.48%，第1主成分解釋了總方差的28.66%，具有較高因子負荷的變量為溫度、pH值、濁度、溶解氧，第2主成分解釋了總方差的19.78%，具有較高因子負荷的變量為電導(dǎo)率、氨氮和總氮.

表2 大伙房水庫及入庫河流采樣點水質(zhì)指標(biāo)的主成分分析*

*字體加黑表示因子負荷大于0.7.

圖3 采樣點水質(zhì)的主成分分析Fig.3 Principle component analysis of each sampling site

圖4 入庫河流下游區(qū)和庫區(qū)水質(zhì)狀況Fig.4 The water quality in river downstream and reservoir

3.4 入庫河流下游水質(zhì)對庫區(qū)的影響

聚類分析中歐姆距離大于25時，下游點位和庫區(qū)點位聚為一類，可見入庫河流下游水質(zhì)對水庫影響較大，而庫區(qū)又可聚為渾河入庫區(qū)、社河入庫區(qū)兩類，說明渾河和社河下游水質(zhì)對庫區(qū)有較大影響. 社河水體中氨氮、總氮、BOD5、總磷濃度低于渾河，相應(yīng)的社河入庫區(qū)氨氮、總氮、BOD5、總磷濃度也低于渾河入庫區(qū)(圖4)，但從單因素方差分析來看差異不顯著(P>0.05). 庫區(qū)氨氮、總氮濃度高于入庫河流，其中渾河入庫區(qū)氨氮和總氮濃度顯著高于河流(P<0.05). 庫區(qū)總磷、BOD5和CODCr濃度低于入庫河流，其中渾河入庫區(qū)CODCr顯著低于河流(P<0.05).

3.5 庫區(qū)水質(zhì)與岸邊和入庫口距離的關(guān)系

大伙房水庫氨氮和總氮受環(huán)庫區(qū)面源污染的影響較大，庫區(qū)水體中氨氮和總氮濃度與采樣點位距岸邊距離呈線性相關(guān)，且存在區(qū)域差異性(圖5). 社河口附近、渾河口附近和出庫口附近點位與距岸邊距離的線性方程斜率和截距均不同. 距岸邊距離分別能解釋社河口、渾河口和出庫口附近點位氨氮濃度變化的82.5%、53.4%和75.4%(R2=0.825、0.534、0.754)，解釋總氮濃度變化的76.9%、62.7%和90.4%(R2=0.769、0.627 和0.904). 渾河口附近點位氨氮、總氮與距岸邊距離擬合的直線斜率較小，說明隨距岸邊距離增加氨氮、總氮濃度變小的幅度較緩慢，社河口附近點位次之，出庫口附近點位氨氮、總氮與距岸邊距離擬合的直線斜率最大，說明隨距岸邊距離增加氨氮、總氮濃度變化較快. 庫區(qū)水體中溶解氧和pH值與采樣點位距入庫口距離呈線性相關(guān)，區(qū)域差異性不顯著(圖6)，溶解氧和pH值都隨距入庫口距離增加而逐漸減小. 距入庫口距離分別能解釋溶解氧濃度和pH值變化的79.2%和55.4%(R2=0.792、0.554).

圖5 氨氮、總氮濃度與距岸邊距離的關(guān)系Fig.5 The relationship between NH3-N, TN concentrations and the distance from reservoir bank

圖6 pH值、溶解氧與距入庫口距離的關(guān)系Fig.6 The relationship between pH， DO and the distance from estuary

4 討論

4.1 大伙房水庫入庫河流及庫區(qū)水質(zhì)空間特征分析

由聚類分析結(jié)果可見，當(dāng)歐姆距離大于20時，可聚為上游、下游和庫區(qū)3類，這3類水質(zhì)的差異表現(xiàn)為上游優(yōu)于下游優(yōu)于庫區(qū). 上游水質(zhì)優(yōu)于下游主要與河流流經(jīng)的區(qū)域環(huán)境相關(guān). 渾河、蘇子河上游地區(qū)多為小村鎮(zhèn)，人口密度相對較小，人為干擾較少，土地利用類型以林地為主，占總面積的62%，植被覆蓋率較高，水土流失少，水質(zhì)較好. 下游地區(qū)人口密度和耕地面積均有增加，人類活動、化肥農(nóng)藥的使用致使下游水質(zhì)變差. 人類活動是導(dǎo)致河流水質(zhì)惡化的主要因素之一[25-27]，通過生活污水、生活垃圾直接造成河流水質(zhì)污染[28]. 土地利用方式是影響水質(zhì)的另一重要因素，耕地對水質(zhì)影響與林地不同主要是由于耕地中農(nóng)藥、化肥的過量使用，不合理的農(nóng)業(yè)灌溉，造成的農(nóng)業(yè)面源污染對河流水質(zhì)污染的影響[29-31]. 下游水質(zhì)優(yōu)于庫區(qū)，主要表現(xiàn)為庫區(qū)氨氮、總氮和總磷濃度較高. 因為采樣時間8-9月為水庫豐水期，降水較多，受到雨水和徑流沖刷帶來的陸源污染負荷影響較大，庫區(qū)不僅接受來自主要入庫河流的污染物，還受到環(huán)庫區(qū)小流域及地表徑流攜帶的面源污染的影響，水庫豐水期水質(zhì)較差也是典型的面源污染特點.

4.2 大伙房水庫入庫河流及庫區(qū)主要污染物分析

受到降雨、土地利用類型、植被多樣性，以及污染物的遷移、轉(zhuǎn)化、生物吸收等因素的影響，大伙房水庫入庫河流上、下游、庫區(qū)水質(zhì)的主要影響因子也存在一定的差異. 入庫河流上游采樣點中濁度、氨氮、總氮、CODCr、BOD5、總磷具有較高因子負荷，為水體主要污染物，下游采樣點中溶解氧、氨氮、總氮、CODCr為影響水質(zhì)的主要因素. 入庫河流上游和下游的主要影響因素較為相近，都包括了氨氮、總氮、CODCr，反映該區(qū)域水質(zhì)變化的主要影響因素為農(nóng)業(yè)面源污染和生活污水. 庫區(qū)采樣點中溫度、pH值、濁度、溶解氧、電導(dǎo)率、氨氮和總氮是影響水質(zhì)的主要因素，這些因素同時也是藻類、細菌和微生物繁殖的必要條件，是影響庫區(qū)水體富營養(yǎng)化的主要因素，當(dāng)總磷、總氮等營養(yǎng)鹽相對充足，水流緩慢，水溫適宜時即可發(fā)生藻類瘋長、水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象[32-34]. CODCr、BOD5均不是大伙房水庫的主要污染物，主要由于大伙房水庫上游流域以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主要經(jīng)濟來源，工業(yè)污染較小.

4.3 庫區(qū)水質(zhì)影響因素分析

水庫庫區(qū)是受入庫河流和環(huán)庫區(qū)生境綜合影響的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，河流進入庫區(qū)后流速減緩，污染物沉積、轉(zhuǎn)化，并且?guī)靺^(qū)水體與環(huán)庫區(qū)間也進行著復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物過程[33,35]，使庫區(qū)水體污染物的結(jié)構(gòu)組成和空間分布上具有獨特特征. 本研究中大伙房水庫庫區(qū)在空間上可分為2類，一類為社河入庫區(qū)，另一類為渾河入庫區(qū)，入庫區(qū)水質(zhì)也與相應(yīng)的入庫河流水質(zhì)有相同的趨勢，庫區(qū)水質(zhì)主要影響因子溶解氧、pH值、CODCr、BOD5等都小于入庫河流，并且溶解氧和pH值都隨距入庫口距離增加而逐漸減小，距入庫口距離分別能解釋溶解氧濃度和pH值變化的79.2%和55.4%，可見入庫河流對庫區(qū)水質(zhì)有較大影響. 陳能汪等對福建山仔水庫的研究也發(fā)現(xiàn)，入庫河流攜帶的氮磷是庫區(qū)水體氮磷的主要來源，河流氮、磷輸送通量分別占總?cè)霂焱康?2%和89%[20]. 鄭丙輝等對三峽水庫的研究也發(fā)現(xiàn),長江干流對入庫污染負荷的貢獻占絕對優(yōu)勢，嘉陵江、烏江的污染總貢獻率僅占13.14%～39.14%[18]. 本研究大伙房水庫庫區(qū)氨氮、總氮平均值高于入庫河流，這主要由于豐水期降雨增加使環(huán)庫區(qū)面源污染進入庫區(qū). 對庫區(qū)水體中氨氮和總氮濃度與采樣點位距岸邊距離進行擬合，呈現(xiàn)線性相關(guān)關(guān)系，社河入庫區(qū)、渾河入庫區(qū)和出庫區(qū)點位距岸邊距離分別能解釋氨氮濃度變化的82.5%、53.4%和75.4%，解釋總氮濃度變化的76.9%、62.7%和90.4%，可見庫區(qū)氨氮、總氮受到環(huán)庫區(qū)面源污染影響較大.

4.4 大伙房水庫及入庫河流分區(qū)管理建議

近年來，我國水環(huán)境有關(guān)的研究機構(gòu)、學(xué)者和管理部門均非常關(guān)注水質(zhì)目標(biāo)管理的理論與技術(shù)發(fā)展，開展了以“分區(qū)、分級、分類、分期”理念為指導(dǎo)的水生態(tài)功能分區(qū)管理目標(biāo)研究. 本文針對大伙房水庫及入庫河流水質(zhì)的空間分布和污染物特征組成，結(jié)合“十二五”水專項中遼河流域水生態(tài)功能分區(qū)成果[36]，為大伙房水庫及入庫河流水生態(tài)環(huán)境管理提出如下建議：(1)入庫河流上游區(qū)，影響水質(zhì)的主要因素為濁度、氨氮、總氮、CODCr、BOD5和總磷，其中氨氮、總氮和總磷濃度符合國家Ⅰ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，說明上游區(qū)水質(zhì)較好，在遼河流域水生態(tài)功能分區(qū)中，這部分區(qū)域?qū)儆谔K子河和渾河源頭水源涵養(yǎng)水生態(tài)功能區(qū)，其生態(tài)管理措施重點為保護水源涵養(yǎng)林，加強水土流失防治，保證生態(tài)流量，減少人為因素的干擾. (2)入庫河流下游區(qū)，影響水質(zhì)的主要因素為溶解氧、氨氮、總氮、CODCr，雖然氨氮和總氮濃度仍符合國家Ⅰ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，但有明顯增高的趨勢，這部分區(qū)域?qū)儆诖蠡锓克畮焖恼{(diào)蓄水生態(tài)功能區(qū)，應(yīng)結(jié)合該區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染增大、人口增多的特點，合理布置農(nóng)田面積，減少城鎮(zhèn)及農(nóng)村生活污水直排，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，調(diào)整林業(yè)結(jié)構(gòu)，提高森林生態(tài)系統(tǒng)功能. (3)庫區(qū)影響水質(zhì)的主要因素為溫度、pH值、濁度、溶解氧、電導(dǎo)率、氨氮和總氮，其中氨氮和總氮濃度達到國家Ⅱ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，其主要影響因素為河流的輸入和環(huán)庫區(qū)面源污染的影響，應(yīng)在河口區(qū)恢復(fù)和新建濕地，凈化入庫水質(zhì)，并保證庫濱帶植被完整性，發(fā)揮植被的污染物消減能力，改善庫區(qū)水環(huán)境質(zhì)量.

5 結(jié)論

1)大伙房水庫及入庫河流在空間上分為上游區(qū)、下游區(qū)和庫區(qū)能較好地反映3種不同水質(zhì)狀態(tài). 上游區(qū)影響水質(zhì)的主要因素為濁度、氨氮、總氮、CODCr、BOD5和總磷，下游區(qū)影響水質(zhì)的主要因素為溶解氧、氨氮、總氮、CODCr，庫區(qū)影響水質(zhì)的主要因素為溫度、pH值、濁度、溶解氧、電導(dǎo)率、氨氮和總氮. 對上游、下游和庫區(qū)水質(zhì)均有顯著影響的因子是總氮和氨氮，氨氮濃度均值分別為0.06、0.10和0.19 mg/L，總氮濃度均值分別為0.13、0.16和0.26 mg/L.

2)入庫河流下游區(qū)對水庫水質(zhì)影響較大，社河下游水質(zhì)優(yōu)于渾河下游水質(zhì)，受入庫河流污染物的輸送，庫區(qū)水質(zhì)在空間上也分為兩個區(qū)域，社河入庫區(qū)和渾河入庫區(qū)，同樣水質(zhì)也呈現(xiàn)社河入庫區(qū)水質(zhì)優(yōu)于渾河入庫區(qū)水質(zhì).

3)庫區(qū)氨氮、總氮平均值高于入庫河流，溶解氧、pH值、CODCr、BOD5低于入庫河流，并且?guī)靺^(qū)氨氮和總氮濃度隨距岸邊距離增大而減小，溶解氧和pH值隨距入庫口距離增大而減小. 分析其原因主要是受環(huán)庫區(qū)面源污染的影響，也與庫區(qū)流速減緩、污染物沉積、轉(zhuǎn)化有一定的聯(lián)系.

4)針對目前大伙房水庫及入庫河流水質(zhì)差異性特點，水環(huán)境管理重點是對入庫河流上游應(yīng)保持現(xiàn)有自然環(huán)境，減少人為干擾；入庫河流下游應(yīng)控制農(nóng)業(yè)面源污染、城鎮(zhèn)及農(nóng)村生活污水的排放；庫區(qū)應(yīng)建立河口濕地，恢復(fù)庫濱帶植被. 這樣不同區(qū)域污染特征，建立有針對性的管理方案，達到改善改善大伙房水庫及入庫河流水環(huán)境質(zhì)量的目標(biāo).

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Spatial variations of water quality in Dahuofang Reservoir and its joint rivers, and the relationship of water quality between river and reservoir(Liaoning Province)

WANG Qiong1,2, LI Fayun1**, FAN Zhiping1, HU Yingying3, LIU Jie4& JU Wenpeng5

(1:InstituteofEco-environmentalSciences,LiaoningShihuaUniversity,Fushun113001,P.R.China)(2:CollegeofResourcesandEnvironment,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,P.R.China)(3:SchoolofEnvironmentalScience,LiaoningUniversity,Shenyang110036,P.R.China)(4:FushunAuthorityofLiaoningLaotudingziNationalNatureReserve,Fushun113208,P.R.China)(5:FushunInstituteofForestry,Fushun113008,P.R.China)

Reservoir and its joint rivers have good space continuity, and the deterioration of the reservoir water was caused by the input polluted river. In this paper, water quality was examined in 61 sampling sites in Dahuofang Reservoir and its joint rivers. Cluster analysis and principle component analysis (PCA) were used to analyze the spatial characteristics and major pollutants of water quality both in the reservoir and its joint rivers. Cluster analysis showed that the reservoir can be divided into 3 typical areas including upstream, downstream and reservoir on the basis of the similarity water quality. PCA indicated that water quality in upstream and downstream were mainly both affected by ammonia, total nitrogen and CODCr. In reservoir area, it was mainly affected by temperature, pH, turbid, dissolve oxygen, conductivity ammonia and total nitrogen. Ammonia and total nitrogen both had significant impact on water quality in upstream, downstream and reservoir, with the concentration of ammonia was 0.06, 0.10 and 0.19 mg/L respectively, total nitrogen was 0.13, 0.16 and 0.26 mg/L respectively. Affected by the tributary inflow, the reservoir water quality had resulted in space difference, where Shehe bay is better than Hunhe bay. In Dahuofang Reservoir, the concentration of ammonia nitrogen and total nitrogen were negatively related with the distance to river bank. The concentration of dissolve oxygen and pH were negatively related with the distance to estuary. This indicated that the input amount of pollutant from joint riversand non-point source pollution around the reservoir had a certain effect on water quality of Dahuofang Reservoir.

Water quality; Dahuofang Reservoir; joint river; cluster analysis; principle component analysis

*國家水體污染控制與治理科技重大專項(2012ZX07505-001-01)、遼寧省自然科學(xué)基金項目(2014020108)、遼寧石油化工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科創(chuàng)新團隊([2014]11號)項目和遼寧石油化工大學(xué)科研啟動項目(2014XJJ-013，2014XJJ-014)聯(lián)合資助.2015-09-01收稿；2015-10-30收修改稿.王瓊(1983～)，女，博士研究生，助理研究員；E-mail: wangqiong0407@163.com.

**通信作者; E-mail: lifayun15@hotmail.com.