水库建成初期水环境的变化规律

谷 丽 ，吴艳华 ，杨笑冰 ，李 羚 ，刘 旭

（1.吉林省水文水资源局吉林分局，吉林 吉林市 132013；2.蛟河市水利局，吉林 蛟河 132500）

大坝水库形成后,以前流动的相对较浅的水体逐步转变成相对静止的较深的水体，随之而来的水体温度变化是影响和决定库区水体物理特性，化学特性和生物特性的最重要的因素。大坝水库形成后，库区水体极易形成与大型湖泊水体类似的异温层，即水体上层水温较高，下层水温较低。由于水库水体体积较水库形成前的河流水体大为增加，水库水体对污染物的稀释能力和承受能力也将提高。因此，在水库建成初期，由于悬移质、营养物质、有机物质以及金属元素的流入和累积，使原有河段的水环境状况在短时间内变得更加复杂和不稳定。

1 水中盐份含量的变化

水库建成初期水中含盐量的变化程度与水库所在地区土壤和气候特点有着密切的关系。

建造在湿润地区且具有永久性径流的水库，在最初一段时间，盐份从被淹没的土壤和底质中洗出，水中的含盐量稍有提高，此时如果径流受到调控，则盐份洗入水层的数量较少，水中盐份含量变化并不明显。

在年降水量小于300 mm的地区，由于盐份从被淹没的土壤和底质中洗出以及水库水面蒸发作用的增强，水库建成的最初阶段水中含盐量变化幅度较大。在干旱区和半干旱区，由于降水量低，地下水的补给作用对于水中含盐量的影响较大，当地下水矿化度大于800 mg/L时，这种影响尤为明显。

随着蓄水时间不断增长，水体在库区滞留时间和自然净化过程延长，水体中的污染物(如有机污染物)光解，水解和生物分解的时间也延长了。此外，随着库区水体流速下降，水体中大量固体微粒开始沉淀，并携带大量有机物(包括许多人工合成有机污染物)一起沉淀。库区水体温度垂向分层，加上其他各种因素，可以从多方面提高库区水质量，特别是上部温水层的水质量(包括降低碱度,硬度,悬浮固体含量和混浊度,微生物量和BOD5等)。

2 水中氧含量的变化

水库建成初期，被淹没库床的性质以及淹没前库床清理的程度是影响水中氧含量的主要因素。在此期间，被淹没区植物和土壤有机质产生强烈的分解过程，水中大量的氧被用于氧化有机物质，从而导致近底层水中经常缺氧，这个过程有时可持续3至5年以上的时间。

被淹没河床的性质对水库水中氧量状况影响较大，不同的库床对于氧的消耗量有一定的差别，以泥炭质土壤最为强烈，持续的时间也最长，而冲击土和灰化土对氧的消耗强度较小。

随着蓄水深度加大，库区水体温度会逐渐产生分层现象，这种现象最明显的负面影响之一就是降低下层低温水体中的溶氧含量。在极端情况下，库底部分水体会因溶氧含量达到或接近零而形成缺氧环境。如果库区底部水体长期处于缺氧状态，嫌氧微生物在分解积存库底的有机物过程中会产生硫化氢。这种具有臭鸡蛋味的毒害性气体的存在，会严重影响下游水体的生态和环境。

3 水中有机物质含量的变化

水库建成初期，被淹没的土壤和母质把各种不同的有机质释放到水中，这些物质对于水库水质影响较大。有机物质从被淹没的森林土和草垫土进入水体的数量最大，从砂和黏土中进入的数量最小，腐殖质含量低的黑钙土居中。容易氧化的有机质，进入水中的过程在土壤被淹没的最初10～15 d内进行的最为激烈，并将持续几个月的时间。

植物分解时有机物质进入水体的数量，依植物种类和年龄以及被淹没的数量而有所不同。有机物质进入水中的数量以高等水生植物发生矿化作用时最大，其次是草垫植物，最后是木本植物。当高等水生植物和草甸植物分解时，易氧化有机物的累积速度在最初的10～20 d内最大。

4 水中金属元素含量的变化

以锰为例，水库建成初期，水中锰的含量会有局部提高，甚至达到2 mg/L以上，从而对浮游植物的生长和发育造成一定影响，进而使水质下降。植物腐屑也可能促进锰在水体中的积累，在好气条件下可促使锰增加200%，在厌气条件下可增加600%。

植物残体、被淹没的植被、水中的藻类以及大气降水等，都可能促使水库中金属元素含量升高。

5 对地下水环境的影响

水库蓄水初期，苦水不断渗漏，导致相邻含水层水位大幅度提高，可能导致沿岸地带水文地质条件发生实质性的改变，水位升高前干燥的岩层变成为新的含水层，随着地下水位升高，地下水化学成分及水温发生改变，水库的渗漏还可能使地下水淡化。

随着含水层上升，水库渗漏减少，逐渐形成水平的地下水位，水力坡度减小，地下水的运动速度会趋于缓慢。

6 水库建成后对水环境的整体影响及其对策

水库建成后，库区水体污染的原因与湖泊水体污染基本相同，就水库-河流整体而言，整个系统遭受污染的可能性将比建坝之前有所增加。水库蓄水过程中要淹没大片陆地，除工业及生活废弃物会被淹没之外，淹没范围还会包括大片生活区和农田。生活区内的旧建筑，长年积存的脏土及废杂物(区别于已被集中处理的废弃物)，以及土壤中残留大量农药的农田，被淹没后都将变成库区水体的污染源，而这些污染源在建坝之前，对于河体来说是不存在的。

水库库岸线长度比原河岸线长度有所增加，库岸地区将形成许多比原河岸地区更适合人们生活的区域。加之湍急的河水在水库形成后变成相对平稳的水域，特别是在许多临近库岸的水域，水体较浅水温适当，是开展渔业和养殖业的良好场所。水库虽然淹没了大量农田，但由于水库的建成,农田灌溉用水有了保证，库岸周围很快会有新的农田得到开发。同时，由于大坝水库的建成为下游提供了防洪,生活用水,工业用水及农业灌溉的保证，下游沿岸的工业,农业，渔业等都将有一定的发展。

大坝水库建成后，存在着水库—河流整个系统水环境污染程度加重的可能性，但这在一定程度上是可以消除或得到控制的。首先，应当在建坝的设计中考虑控制建坝期间工程废弃物和生活废弃物的污染。例如沉淀池结合絮凝技术处理混浊工程废水，湿洼地浅水设施处理生活废水及工程废水，简易土埋场处理工程及生活固体废弃物等等。其次，由于水库蓄水而被淹没的各种污染源，可以通过蓄水之前对其进行妥善清理，挖掘和迁移而控制在最小程度。大坝水库形成后由于库区水体产生异温层而对水质量产生不利影响,特别是对下游河段水质量的不利影响,可以通过采用水体除层设施以及合理设计大坝排泄口的位置(如采用上中下多层排泄口)予以控制。

与河流相比，水库建成初期水环境变化程度较为剧烈，水库周边及自身环境均会受到不成程度的影响。因此必须采取有效的保护措施，深入进行科学研究，不断加强对水库水环境的监测和管理，在保证用水安全的同时，使水库发挥出最大的效益。