東風(fēng)水庫水質(zhì)分析及治理建議

趙良坤

(玉溪市中心城區(qū)水資源調(diào)度管理局，云南 玉溪 653100)

1 概 況

東風(fēng)水庫位于云南省玉溪市紅塔區(qū)東北部的沙頭村，屬珠江流域西江水系南盤江河流曲江上游河段。水庫于1960年10月建成，由攔河壩、溢洪道和2條輸水隧洞組成。攔河壩高48.17m，壩頂長450m，壩型為黏土心墻壩，總庫容9090萬m3，興利庫容6218萬m3。水庫控制流域面積309.5km2，來水主要由庫區(qū)降雨和董炳河、九溪河、趙元河補給，多年平均徑流量6970萬m3。

東風(fēng)水庫是一座以城市供水、防洪、灌溉為主綜合性利用的中型水庫，也是云南省水污染防治目標(biāo)責(zé)任國家考核的37個地級及以上城市集中式飲用水源地之一，承擔(dān)著玉溪市中心城區(qū)35萬人的供水任務(wù)，總供水能力4500萬m3/年，同時還承擔(dān)著下游35.14萬人、11萬畝耕地及213國道、昆磨高速、中老鐵路玉溪段等重要交通設(shè)施的防洪任務(wù)。

2 水質(zhì)分析

東風(fēng)水庫作為玉溪市中心城區(qū)重要的飲用水水源地之一，水質(zhì)好壞直接影響到居民的身體健康，水質(zhì)監(jiān)測工作的重要性不言而喻。目前，水質(zhì)監(jiān)測工作分別由云南省生態(tài)環(huán)境廳駐玉溪市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站和云南省水文水資源局玉溪分局獨立監(jiān)測，監(jiān)測頻次為每月1次。監(jiān)測資料序列長、可信度高，本次水質(zhì)評價采用云南省生態(tài)環(huán)境廳駐玉溪市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.1 分析方法

按照《云南省水功能區(qū)劃(2014年修訂)》的要求，東風(fēng)水庫水質(zhì)保護目標(biāo)為Ⅲ類，因此，東風(fēng)水庫庫區(qū)及入庫河流按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)進行分析評價，采用《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法(試行)》中規(guī)定的方法。

2.2 庫區(qū)水質(zhì)評價及相關(guān)指數(shù)計算

2.2.1 水質(zhì)評價

先按時間序列計算水庫各個評價指標(biāo)濃度的算術(shù)平均值，再按照單因子評價法進行評價。東風(fēng)水庫2021年水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 東風(fēng)水庫2021年水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計

從表1可以看出，2021年東風(fēng)水庫水質(zhì)評價為Ⅱ類和Ⅲ類水的月份分別為6個月，占比各為50%，全年水質(zhì)達(dá)標(biāo)率100%，水質(zhì)狀況良好。Ⅱ類水出現(xiàn)的時間為5月、6月、7月、8月、10月和11月，Ⅲ類水出現(xiàn)的時間為1月、2月、3月、4月、9月和12月，說明豐水期的水質(zhì)優(yōu)于枯水期。

2.2.2 營養(yǎng)狀態(tài)評價

2.2.2.1 評價方法

評價方法采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法[TLI(∑)]。

2.2.2.2 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式如下：

式中：TLI(∑)為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)的相關(guān)權(quán)重；TLI(j)為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

2.2.2.3 相關(guān)權(quán)重計算

以葉綠素a作為基準(zhǔn)參數(shù)，則第j種參數(shù)的歸一化的相關(guān)權(quán)重計算公式為

式中：rij為第j種參數(shù)與基準(zhǔn)參數(shù)葉綠素a的相關(guān)系數(shù)；m為評價參數(shù)個數(shù)。

中國湖泊(水庫)的葉綠素a與其他參數(shù)之間的相互關(guān)系rij及rij2見表2，相關(guān)參數(shù)權(quán)重計算成果見表3。

表2 中國湖泊(水庫)部分參數(shù)與葉綠素a的相互關(guān)系rij及rij2值

表3 相關(guān)參數(shù)權(quán)重計算成果

2.2.2.4 各項目營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算

TLI(CODMn)=10(0.109+2.661ln3.32)=33.01

其中葉綠素a單位為mg/m3；SD單位為m；其他指標(biāo)單位均為mg/L。

2.2.2.5 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算

×34.45+0.18×48.73+0.18×45.65+0.18

×33.01=24.75

計算得出綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI(∑)<30，可知東風(fēng)水庫水體為貧營養(yǎng)狀態(tài)，說明2021年東風(fēng)水庫庫區(qū)水質(zhì)狀態(tài)良好。

2.3 入庫河流水質(zhì)評價

因為董炳河和九溪河均只有1個監(jiān)測斷面，所以入庫河流水質(zhì)評價時采用單因子評價法，即先計算該斷面全年各評價指標(biāo)濃度算術(shù)平均值，再根據(jù)評價時段內(nèi)該斷面參評的指標(biāo)中類別最高的一項來確定。

當(dāng)斷面水質(zhì)超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)時，先按照不同指標(biāo)對應(yīng)水質(zhì)類別的優(yōu)劣，選擇水質(zhì)類別最差的前三項指標(biāo)作為主要污染指標(biāo)。

筆者收集了董炳河和九溪河2018—2020年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于篇幅有限，本文僅對2條入庫河流2019年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析評價。并通過對3年監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，研判河流水質(zhì)的變化趨勢。

2.3.1 董炳河水質(zhì)評價

2019年董炳河水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計見表4。

表4 2019年董炳河水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計

從表4中可以看出，2019年董炳河水質(zhì)全年評價為劣Ⅴ類，其中，5月為Ⅲ類；4月、9月、11月、12月為Ⅳ類；2月、3月、7月、10月為Ⅴ類；1月、6月、8月為劣Ⅴ類。Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例為8.33%，劣Ⅴ類水比例為25.00%，屬于中度污染。主要超標(biāo)項目為鐵和總氮，超標(biāo)倍數(shù)分別為0.33倍和1.09倍。

通過對董炳河2018—2020年監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析可知，董炳河水質(zhì)為中度至重度污染，主要污染物指標(biāo)是總氮，超標(biāo)倍數(shù)均大于1.00倍，2019年還出現(xiàn)了鐵超標(biāo)的現(xiàn)象。董炳河的主要污染源是來自農(nóng)村生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生的總氮。

2.3.2 九溪河水質(zhì)評價

2019年九溪河水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計見表5。

表5 2019年九溪河水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計

從表5中可以看出，2019年九溪河水質(zhì)全年評價為Ⅳ類，其中，1月為Ⅲ類；4月、5月、6月、7月、9月、10月、11月、12月為Ⅳ類；2月、3月為Ⅴ類；8月為劣Ⅴ類。Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)比例為8.33%，劣Ⅴ類水比例為8.33%，屬于輕度污染。主要超標(biāo)項目為五日生化需氧量和總氮，超標(biāo)倍數(shù)分別為0.10倍和0.34倍。

通過對九溪河2018—2020年監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析可知，九溪河水質(zhì)逐漸從輕度污染演變成重度污染，水質(zhì)狀況逐年惡化，總氮的超標(biāo)倍數(shù)逐年增加，并出現(xiàn)了主要污染物指標(biāo)逐年增多的情況，說明九溪河水質(zhì)呈現(xiàn)出逐年變差的趨勢，水質(zhì)保護形勢日趨嚴(yán)峻。

3 污染物排放及特征分析

3.1 點源污染控制形勢嚴(yán)峻

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前水源保護區(qū)內(nèi)分布有九溪鎮(zhèn)、安化彝族鄉(xiāng)2個集鎮(zhèn)，集鎮(zhèn)人口15352人；8家工業(yè)企業(yè)、32家餐館飯店；148家規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(戶)。

根據(jù)水源保護區(qū)內(nèi)點源污染物排放結(jié)果，綜合考慮點源污染治理設(shè)施對集鎮(zhèn)生活、工業(yè)企業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)污染物排放的處理效果，2019年集鎮(zhèn)生活污水、生活垃圾、工業(yè)企業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖等點源共計排放污水80.46萬t，污染物化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮排放量分別為144.69t、29.66t、4.91t、17.15t；其中，以江川區(qū)九溪鎮(zhèn)占比最大，其污染物化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮在總量中的占比分別達(dá)93.3%、91.5%、92.5%、91.1%。

3.2 面源污染排放占比較大

依據(jù)紅塔區(qū)、江川區(qū)、九溪鎮(zhèn)、安化彝族鄉(xiāng)、前衛(wèi)鎮(zhèn)的統(tǒng)計年鑒，以及云南數(shù)字鄉(xiāng)村網(wǎng)等數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研情況，2019年水源保護區(qū)內(nèi)因面源產(chǎn)生的污水排放量為57.74萬t，污染物化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮排放量分別為1233.04t、191.93t、17.85t、17.58t。從各污染物占比情況來看，污染物化學(xué)需氧量主要來源于農(nóng)田徑流、分散式畜禽養(yǎng)殖污染，其占比分別達(dá)到51.73%、29.00%；污染物總氮主要來源于農(nóng)田徑流、分散式畜禽養(yǎng)殖污染、水土流失，其占比分別達(dá)到71.87%、10.58%、10.09%；污染物總磷主要來源于農(nóng)田徑流、分散式畜禽養(yǎng)殖污染、水土流失，其占比分別達(dá)到32.84%、23.91%、21.06%；污染物氨氮主要來源于農(nóng)田徑流、分散式畜禽養(yǎng)殖污染，其占比分別達(dá)到70.39%、23.95%。

3.3 污染物排放特征分析

從污染物的構(gòu)成來看，污染物以面源污染為主。水源保護區(qū)內(nèi)污染物化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮排放量分別為1377.73t、221.58t、22.76t、34.74t。在各污染物排放總量中，除污染物氨氮點源占比達(dá)49.38%以外，其余污染物中均以面源為主，面源所占比重在78.44%～89.50%之間。

從空間分布來看，以九溪鎮(zhèn)的污染物排放占比最大。從水源保護區(qū)涉及的鄉(xiāng)鎮(zhèn)來看，九溪鎮(zhèn)污染物排放占比最大，其污染物化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮排放量分別占總量的45.94%、47.62%、50.62%、67.48%；其次為安化彝族鄉(xiāng)，其污染物占比分別為22.06%、21.43%、19.42%、15.02%；其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道辦)的污染物排放占比相對較小，均在10%以下。

從水源保護區(qū)分級來看，污染物排放主要來自二級保護區(qū)，化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮排放占比分別為53.72%、55.10%、55.64%、75.87%；其次為準(zhǔn)保護區(qū)，化學(xué)需氧量、總氮、總磷、氨氮排放占比分別為45.41%、43.73%、42.62%、23.86%；一級保護區(qū)占比相對較低，各污染物占比介于0.53%～1.82%之間。

通過以上分析可知，東風(fēng)水庫飲用水水源保護區(qū)污染物主要來自農(nóng)田徑流、分散式畜禽養(yǎng)殖、水土流失等產(chǎn)生的面源污染，以及集鎮(zhèn)人口聚集產(chǎn)生的點源污染；受區(qū)域面積、社會經(jīng)濟發(fā)展水平等因素影響，污染物排放主要分布于九溪鎮(zhèn)、安化彝族鄉(xiāng)，并以二級、準(zhǔn)保護區(qū)分布為主。

4 建 議

根據(jù)水質(zhì)評價結(jié)果、污染物排放及特征分析，結(jié)合東風(fēng)水庫實際情況，提出以下建議：

a.為系統(tǒng)科學(xué)地保護東風(fēng)水庫水質(zhì)，2018年，玉溪市水利局委托昆明市環(huán)境科學(xué)研究院編制完成了《玉溪市東風(fēng)水庫飲用水水源地生態(tài)環(huán)境綜合整治三年行動計劃》(2018—2020年)，并得到了市委、市政府的批復(fù)。該計劃從清水產(chǎn)流及增容、雙目標(biāo)控制、生態(tài)恢復(fù)與保護、生態(tài)環(huán)境監(jiān)管能力建設(shè)4個方面進行了系統(tǒng)的研究和規(guī)劃,涉及26個重點工程項目及措施，估算投資6.90億元。但由于各種原因，導(dǎo)致部分項目至今尚未啟動，已經(jīng)啟動的項目也存在建設(shè)進度緩慢、無法如期發(fā)揮工程效益等問題。建議盡快啟動尚未實施項目并加快建設(shè)進度。

b.在做好源頭治理的同時，還應(yīng)做好東風(fēng)水庫水體的綜合治理工作。水生態(tài)修復(fù)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要進行系統(tǒng)研究、辯證施策，不能頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳。建議邀請國內(nèi)知名高校、科研院所，根據(jù)目前東風(fēng)水庫水質(zhì)保護中存在的問題進行規(guī)劃研究，制定一套系統(tǒng)、科學(xué)、可行的綜合治理方案，真正做到“對癥下藥，辯證施策”，為東風(fēng)水庫的水質(zhì)保護提供一套長期、可持續(xù)的治理方案，在實施過程中根據(jù)水質(zhì)變化情況，及時調(diào)整方案，確保水庫水質(zhì)進一步改善。

c.對水庫實施一段時間的禁漁期，通過生物措施改善水質(zhì)。借鑒高原湖泊或其他水庫水生態(tài)修復(fù)的成功經(jīng)驗，對東風(fēng)水庫實施2～3年甚至更長時間的禁漁期，讓東風(fēng)水庫的魚類自然繁衍生息，降低水體中的藻類數(shù)量，防止水華現(xiàn)象發(fā)生。

d.對九溪河的原水進行處理。九溪河是東風(fēng)水庫第二大入庫河流，多年平均來水量2138.1萬m3。但近幾年來，由于水質(zhì)污染嚴(yán)重，不能滿足地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為避免九溪河水進入水庫，污染水庫水質(zhì)，水庫管理單位于2018年在距離水庫入口約2.6km處建設(shè)了一個分流口，將九溪河水截流并通過出流改道工程直接引入水庫下游的河道中，這一應(yīng)急措施雖然能夠每年減少約2000萬m3的劣質(zhì)水進入東風(fēng)水庫，對保護東風(fēng)水庫水質(zhì)起到了一定的作用，但也直接造成東風(fēng)水庫來水量嚴(yán)重不足，水庫一直處于低水位運行，水庫的自凈能力明顯下降等問題。因此，建議采用適宜的技術(shù)或工藝對九溪河的原水進行處理，水質(zhì)達(dá)標(biāo)后進入東風(fēng)水庫，可以很大程度上改變水庫來水不足、一直處于低水位運行的現(xiàn)狀，增強水庫水體的自凈能力。

e.加大外流域調(diào)水力度，在增加蓄水量的同時改善東風(fēng)水庫水質(zhì)。建議加大華寧大龍?zhí)墩{(diào)水工程的調(diào)水力度，增加每年調(diào)水量，使其有足夠的水量與東風(fēng)水庫現(xiàn)有水體進行中和，在增加蓄水量的同時增強水庫水體的自凈能力，進一步改善東風(fēng)水庫水質(zhì)。