平山水庫水生態(tài)與水環(huán)境調(diào)查與綜合評價

張歆怡 李志東 曾朝帥 包涵

（沈陽師范大學生命科學學院，遼寧沈陽 110034）

1 引言

我國大多數(shù)水庫建于20 世紀50—70 年代，根據(jù)2013 年發(fā)布的《第一次全國水利普查公報》，共有98 002 座水庫，其中絕大多數(shù)為小型水庫，數(shù)量約為93 308 座，占水庫總數(shù)的95.2%［1］。水庫具有滯洪、蓄洪、供水、灌溉、發(fā)電、旅游、航運等多種功能，在調(diào)節(jié)水資源時空分布以及優(yōu)化水資源配置中起著重要作用［2］。水庫在防洪、興利的同時，也產(chǎn)生了一系列環(huán)境問題，主要體現(xiàn)在其改變了河流的生態(tài)變量和非生態(tài)變量［3］，如影響魚類遷移和河岸物種的擴散及其連續(xù)性，隔斷了河流的自然流動、破壞河道傳播途徑，致使河岸帶生態(tài)系統(tǒng)破碎化。此外，由于這些水庫普遍存在施工質(zhì)量差、后期管理與運行不足等問題，造成了如泥沙淤積、結(jié)構(gòu)受損、年久失修帶來的潰壩、垮壩等事件，存在著重大安全隱患，對人類生產(chǎn)生活造成了威脅［4-5］。在此背景下，國內(nèi)外都開展了一系列的調(diào)查研究。國外從20 世紀70 年代開始研究水庫對生態(tài)環(huán)境的負面影響，尤其是美國和澳大利亞等發(fā)達國家在這方面起步較早［6］。我國自2000 年開始對病險水庫開展了降等報廢工作，截至2017 年年底，全國共降等與報廢水庫6 539 座，其中，降等4 021 座，報廢2 518 座［7］。查閱文獻可知，水庫降等報廢后，生物指標是評價其恢復狀況的主要指標。常用的指示生物包括魚類、底棲無脊椎動物和著生藻類等［8］。本文選取河流水體的理化指標和底棲動物來評價拆壩后水庫恢復的進程。

平山水庫位于遼寧省撫順市東洲區(qū)碾盤鄉(xiāng)丁莊村，處于渾河一級支流東洲河上，水庫控制面積1.7 km2，壩址以上河長2.3 km［9］。水庫于1975 年竣工，至今已有40 余年歷史。由于當時的經(jīng)濟條件和一些特殊條件，平山水庫的施工質(zhì)量不高，設計要求不合理，配套設施也不完善。雖然于2006 年已經(jīng)加固除險，但由于運行時間長，缺乏維護資金，水庫存在各種問題，屬于病險水庫［10］，已于2016 年6 月進行了拆壩施工。分別于2018 年3 月、7 月、10 月在該水庫河道的上游、中游、下游進行水質(zhì)監(jiān)測與底棲動物的統(tǒng)計分析，為后期研究分析提供了數(shù)據(jù)支撐。

2 監(jiān)測區(qū)域與方法

2.1 水樣的采集與處理

平山水庫拆壩后，在原水庫裸露的庫底形成了一條寬約1 m、深約0.5 m 的小河，查閱文獻后，對水樣的采集主要采取定性、定量的方法。具體過程為：用采水器采集水下10 cm 深水樣1 L，倒入水樣瓶中，加入魯哥氏液15 mL。將水樣帶回實驗室后，沉淀24～48 h，濃縮至50 mL，貯存于棕色瓶中。

2.2 研究方法

2.2.1 監(jiān)測指標與評價體系

結(jié)合水庫特點與監(jiān)測項目的可行性與科學性，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）中規(guī)定的基本項目，本研究監(jiān)測指標為pH、電導率（EC）、化學需氧量（COD）、總懸浮固體（TSS）、總氮（TN）、總磷（TP）、氨氮（NH3-N）。其中，pH，EC 2 項指標使用便攜式多參數(shù)測量儀（奧立龍/ORION-520M-01A）現(xiàn)場測量；COD，TSS，TN，TP 和NH3-N 等指標使用多參數(shù)比色計（奧立龍/ORION-AQ3700）測量。本項目通過建立耦合水質(zhì)-水量-水生物的生態(tài)恢復評價指標體系，將拆壩前水生態(tài)系統(tǒng)狀況作為參照，對拆壩后水庫水生態(tài)恢復效果進行評價，提供了一種較好的評價生態(tài)恢復效果的模式。

2.2.2 底棲動物的采集與處理方法

采集樣品時，定量采樣使用索伯網(wǎng)或采泥器，定性采樣使用D 型網(wǎng)。將采到樣的網(wǎng)放在水中輕輕搖蕩，洗去樣品中的污泥（若樣品量大可分幾次洗滌），最后用水將網(wǎng)中的渣滓沖入塑料袋中，并寫上標簽，將袋口縛緊帶回實驗室進行分檢。將上述采得的樣品當場或帶回室內(nèi)進行分檢。將塑料袋內(nèi)的樣品倒入分樣篩內(nèi)，在自來水中沖洗（或在岸邊水中篩洗），直至污泥完全洗凈，然后將渣滓倒入白色解剖盤內(nèi)，加入清水，檢出底棲動物，放入裝有75%酒精的試劑瓶中固定保存。搖蚊幼蟲和寡毛類要使用畢瑞斯膠或加拿大膠封片觀察。標本需用小鑷子、解剖針或吸管檢選，柔軟較小的動物也可用毛筆檢選，要避免損傷蟲體。

3 結(jié)果與分析

3.1 水性質(zhì)分析

2018 年3 月、7 月、10 月平山水庫水質(zhì)指標監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 2018 年3 月、7 月、10 月平山水庫各采樣點水質(zhì)指標監(jiān)測結(jié)果

由表1 可知，在2018 年3 月、7 月、10 月的監(jiān)測中，平山水庫水質(zhì)主要在Ⅴ類和劣Ⅴ類之間變動，總體特征為一年之中3 月水質(zhì)最好，上游水質(zhì)比中游和下游水質(zhì)好。

針對水質(zhì)理化指標變化較大這一問題進行分析，可能的原因有：水庫周圍存在大面積農(nóng)田，在耕種季節(jié)農(nóng)田施肥使水中的TN，TP 指數(shù)升高；由于TN，TP 失衡，生化系統(tǒng)出現(xiàn)問題，導致COD 異常。

3.2 底棲動物分析

2018 年3 月、7 月、10 月平山水庫各點位底棲動物種類構(gòu)成見表2。

表2 2018 年3 月、7 月、10 月平山水庫各采樣點底棲動物種類構(gòu)成

2018 年3 月、7 月、10 月平山水庫各點位底棲 動物具體種類數(shù)量見表3。

表3 2018 年3 月、7 月、10 月平山水庫各采樣點底棲動物種類數(shù)量

2018 年3 月、7 月、10 月平山水庫各采樣點底 棲動物監(jiān)測和評價結(jié)果見表4。

表4 2018 年3 月、7 月、10 月平山水庫各采樣點底棲動物監(jiān)測和評價結(jié)果

根據(jù)表4 的優(yōu)勢種及優(yōu)勢種比例判斷，平山水庫總體屬于中度污染水體；根據(jù)BI 指數(shù)計算可以得知，該水庫上游均屬于輕度-中度污染水體；根據(jù)Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)的計算，平山水庫總體屬于中度-重度污染水體，2018 年10 月采集結(jié)果顯示重度污染，可能原因是底棲動物種類數(shù)量太少，影響了實驗數(shù)據(jù)的準確性。對3 種結(jié)果進行綜合比較，得出平山水庫水質(zhì)屬于中度污染水體。

4 討論

平山水庫于2016 年徹底拆除，本研究從2015年起至今對平山水庫進行了長期的水質(zhì)和水生物指標監(jiān)測。數(shù)據(jù)分析顯示，平山水庫退役后的河流生態(tài)系統(tǒng)正逐步恢復，水質(zhì)從最初的劣Ⅴ類向Ⅴ類轉(zhuǎn)變，底棲動物的多樣化在逐步提高。

由于生態(tài)環(huán)境的恢復是一個長期的過程，并且以前的水壩攔截了大量的泥沙和營養(yǎng)物質(zhì)，使下游河流所攜帶沉積物大量減少，打破了河流與河岸帶之間的沉積動態(tài)平衡，進而使下游河岸帶沼澤、濕地不斷萎縮。為了使平山水庫退役后的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能恢復到一定水平，建議平山水庫退役后的生態(tài)恢復主要依靠自然恢復，當自然恢復無法達到預期效果時，可采取必要的措施輔助恢復，如改變河岸帶結(jié)構(gòu)、種植植被等。