日照水库流域生态水文的调控与管理

宗 蕴朱孟郡王 菁徐新燕秦霄鹏

(1.济南热电有限公司，山东 济南 250011;2.山东省环境保护科学研究设计院，山东 济南 250013)

日照水库流域生态水文的调控与管理

宗 蕴1朱孟郡2王 菁2徐新燕2秦霄鹏2

(1.济南热电有限公司，山东 济南 250011;2.山东省环境保护科学研究设计院，山东 济南 250013)

近年来，水源地污染日益严重，已影响到人们的生产生活用水安全。日照水库水源地面临水质污染，氮、磷超标的现状，且急需解决。为改善和保证库区水源地水体水质，结合水库水源地的自然、社会特点，本文基于生态水文学从流域生态水文过程研究了生态水文格局的变化与水库富营养化的关系，阐述其调控的生态学原理、方法和作用，为水库水质管理提供了科学依据，对水资源的可持续利用具有重要的意义。

生态水文学;日照水库;水源地;水质污染;水质管理

水是人类赖以生存的自然资源，面对日益严峻的水源污染状况，人们正努力寻求多种途径来加以解决，日照水库水源地也同样面临这一问题。

生态水文学是研究不同尺度上生态过程和水文过程时空耦合机制和规律的一门综合性科学，是管理水资源和维持生态系统健康运行的理论基础［1］。水资源调控和经济活动的主导措施是基于水文机制的水利工程技术，采用生态水文措施对水资源进行调控已经成为近年来研究的热点，生态学与水文学的综合则是解决水资源可持续利用问题的理论基础和科学依据［2－3］。

1 日照水库概况

1.1 水库地理位置及基本特征

日照水库地处鲁东南沿海地区，日照市驻地以西16km处，滨海水系傅疃河中上游，坝址位置在东经119° 20'，北纬35°26'，控制流域面积548km2。属暖温带湿润气候区，季风盛行。流域内多年平均降水量866.1mm，是山东省降水量高值区。降水量年内分配也不均匀，主要集中在汛期6－9月份，汛期多年平均降水量占年降水总量的72.1%。年平均气温12.7℃。流域内多为砂石山，出露岩层以片麻岩为主，土层脊薄，多为砂土，河谷平原为黄土。浅山丘陵区植被较好，多为马尾松。土地利用类型主要为农业种植用地。

日照水库于1958年10月开工建设，至1959年6月建成蓄水。“三查三定”核定水库千年一遇洪水位45.20m，百年一遇设计洪水位43.80m，兴利水位42.50m，死水位28.90m，总库容27 181万m3，兴利库容18 232万m3，死库容834万m3。是一座以防洪灌溉为主，结合发电、生活、工业供水、养殖、旅游开发等综合利用的大(二)型水库。日照水库入库河流为三庄河、陈疃河、西湖河(花崖河)、鲍疃河及其支流。它担负着下游地区农业灌溉及日照市城区日常生活用水，现状年用水主要为1万hm2农田灌溉，同时向电厂年供水1 690.5万m3(日照电厂和岚山超超临界示范电厂);向城市生活年供水365万m3，向木桨厂、糖厂、岚桥沥青等企业年供水3 184.6万m3，对日照市的社会经济发展起着举足轻重的作用。

1.2 水库水环境质量现状及原因分析

1.2.1 水环境质量现状

近年来，随着城市化进程不断加快，人口数量增加，经济快速增长，日照水库库区的水质受到了不同程度的污染。根据日照市2006年日照水库水质监测结果表明，水库汛期出现总氮、总磷超标(见表1)。日照水库作为日照市生活饮用水地表水保护区，是市区人们生活用水、工业用水、下游农田灌溉的主要来源区。水库水质直接影响着人们的生产生活。

1.2.2 原因分析

当前，日照水库水源地上游主要污染源有:

(1)农业污染源。日照水库流域内，农业种植用地是主要土地利用类型。水库上游及周边农业生产中使用的农药、化肥，汛期经雨水冲刷，面源污染物沿河流进入水库，成为水库的重要污染源之一。

表1 日照水库水质监测结果［4］

(2)生活污染源。日照水库水源地保护区内主要包括三庄镇、陈疃镇、西湖镇、南湖镇四个镇部分区域。在日照水库库区周围，畜禽养殖污染及居民的生活污水没有经过任何处理就直接或间接地进入了水库。虽然排放量小，但也会对水库水源地水质造成一定的影响。

(3)工业污染源。水库周围的工业并不发达，目前主要有水库上游石材加工业。近年来，市区县环保部门和监察部门及地方政府下大力气进行了集中整治，虽已实现废水不外排、河水变清，但堆积锯泥没有完全利用，仍存在潜在危险。

2 日照水库流域生态水文变化与水库水质的关系

地理尺度上的差异通常伴随着水库集水区域地质、土壤性质上的差异，直接影响着入库水流化学和水库沉积物的性质。流域大小、水库在流域中的位置及人类对土地的利用是流域尺度上3个影响生态系统性质的最主要因素［5］。流域面源污染已经成为水环境污染的主要原因，研究表明，即使点源污染得到全部控制，水环境也得不到根本的改善，水质达标率仅为42%－65%。在美国，流域面源污染已成为水环境污染的第一因素，60%的水污染是由面源污染引起的［6］。

日照水库入库河流为三庄河、陈疃河、西湖河(花崖河)、鲍疃河及其支流。水库流域上的降水，扣除损失(蒸发等)后，经由地面和地下的途径汇入河网，形成水库的入库水流;在汇流过程中，土壤及成土母质的组成成分、树木及农作物枯枝落叶等伴随径流过程进入水库，成为水库水质的组成部分。因此，流域的土壤类型、土地利用状况、植被覆盖程度等对入库水流水质有决定性作用。流域陆地生态系统不仅是水库生态系统的水补给源，也是水库生态系统的营养来源。所以，可以说流域生态水文格局的紊乱是水体污染的根本原因。流域生态水文格局和水库水文情势的变化都影响着水体富营养化的进程，流域生态水文格局决定了入库营养负荷的强度，水文格局的变化也影响着水库水质和水体生态过程，对水库富营养化具有定性作用。

3 日照水库流域生态水文的调控和管理

从日照水库流域的角度综观水库水环境问题的成因，就是人类的非理性活动对和谐的生态水文格局的破坏。人类活动超出了水环境的承载力，导致生态破坏、区域水文过程紊乱。水环境问题产生的核心就是生态水文格局的紊乱。

流域陆地生态系统不仅是水体生态系统的水补给源，也是水体生态系统的营养来源，水文过程控制着流域内水质的时空分布格局。水环境问题的产生即水体污染主要是水在作为物质和能量传输介质发生循环的过程中，大量的有毒有害物质(能量)进入到水体中，使水体的水质和水体底质的物理、化学性质和生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和功能。

人类作为地球表层系统中重要组成部分，需要从地表生态水文过程中择取一定的物质和能量，以供人类自身的发展。然而，随着人口的增加，择取的物质和能量也相应地增多，对地球表层的压力增大。人类的非理性活动，直接导致和谐的生态水文过程的破坏，如下垫面的不合理重组、生态破坏(如水土流失、土地“三化”)等，使得物质和能量向水体中的排放发生紊乱;同时，人水争地，减少了水的生态空间，破坏了水体环境。城市和工业对水环境的破坏可以认为是一种特殊的非正常状态下生态水文过程的突变。

联合国教科文组织主持的国际水文计划第Ⅴ阶段(UNESCO/IHP－Ⅴ)研究指出，营养物进入水体环境的方式和强度决定于人为因素对流域内水文和生态特征的干扰，水体中营养物自富集状况受到地表水和水体生物过程的影响，并指出生态水文学是淡水资源可持续利用的重要理论和有效工具［7－8］。而流域尺度则是水环境管理的最佳尺度［9］。

通过调控生态水文过程和格局来管理流域水资源，其目的主要是减少外源性污染物的输入，减缓水体富营养化的发展，保持生态系统的持续发展。具体管理措施包括保持流域各种自然景观，尤其是河流、库区两岸湿地;加强农业用水管理，减少水土流失，改善施肥方法，提高肥料被农作物吸收率，减少肥料的投入量;在水库上游设置一定区域(pre-reservoir)，延长水入库前的滞留时间，可以有效控制富营养化;调节水流过程提高水体自净能力和生物作用［10－11］。

4 结语

人类活动已经改变了日照水库流域土地覆盖，减少了生物多样性，改变了水生态系统和控制水质的水文和生物地球化学过程。生态水文学方法则是利用生态和水文过程之间的相互作用来提高水体抵御人为胁迫的抵抗力和恢复力，通过水文学和生物学过程来调节营养物质和能量的转换，使水生态系统功能正常运行，以维持其平衡。对遭到破坏的生态水文格局进行修复和重建，建立和谐生态水文格局是实现水环境安全调控的关键所在。生态水文学可作为日照水库水源地水质管理的有效途径之一。

(编辑:田红)

［1］严登华，何岩，邓伟等.生态水文学研究进展［J］.地理科学，2001，21(5):467－473.

［2］I Rodriguez-Iturbe.Ecohydrology:A Hydrologic Perspective of Climate-Soil-Vegetation Dynamics［J］.Water Resource Research，2000，36(1):3－10.

［3］Georg A.Janauer.Ecohydrology:Fusing Concepts and Scales［J］.Ecological Engineering，2000，16:9－16.

［4］日照市环境保护局.日照市环境质量报告书(2006年度)［R］.53－55.

［5］Hillbrichtllkowska，Rybak J，Rzepecki M.Ecohydrological Research of Lake Watershed Relations In Diversified Landscape［J］.Ecol.Eng.，2000，16(1):91－98.

［6］USEPA.National Water Quality Inventory，Report to Congress Executive Summary.Washington DC:USEPA，1995.

［7］J.Petry，C.Soulsby，et al.Hydrological Controls on Nutrient Concentrations and Fluxes in Agricultural Catchments［J］.The Science of the Total Environment，2002，294:95－110.

［8］Klaus P，J Benndorf.The Importance of Pre－Reservoirs for The Control of Eutrophication of Reservoir［J］.Wat.Sci.Tech.，1998，37:317－324.

［9］Zalewski M.Ecohydrology:the Scientific Background to Use Ecosystem Properties as Management Tools Toward Sustainability of Water Resource［J］.Ecological Engineering，2000，16:1－8.

［10］Wagner M，Zalewski.Effect of Hydrological Patterns of Tributaries of Biotic Processes in a Lowland Reservoir Consequences for Restoration［J］.Ecol.Eng.，2000，16(1):79－90.

［11］S Soyupak，L Mukhallalati，et al.Evaluation of Eutrophication Control Strategies for the Keban Dam Reservoir［J］.Ecological Modelling，1997，97:99－110.

AbstractWater quality of drinking water sources is declining recently，which has exerted bad influence on water used on production and human life.The drinking water of Rizhao Reservoir is confronted with water quality pollution and excessive ammoniacal nitrogen and phosphate concentration，which should be solved urgently.To improve and assure the water quality of Rizhao Reservoir，in consideration of the local natural and social characteristics，this paper studied the relationship between ecohydrology pattern change and water reservoir eutrophication from the process of regional ecohydrology based on ecohydrology method.This paper illustrates the principle，method and function of ecohydrology，and provides scientific basis for water quality management of water reservoir，which are of importance on the sustainable development of water resources.

Key wordsecohydrology;Rizhao reservoir;drinking water source;water pollution;water quality management

The Role of Ecohydrology on Water Quality Management of Drinking Water Source of Rizhao Reservoir

ZONG Yun1ZHU Meng-jun2WANG Jing2XU Xin-yan2Qin Xiao-peng2
(1.Jinan Thermal Power Co.LTD，Jinan Shandong 250011，China; 2.Shandong Academy of Environmental Science，Jinan Shandong 250013，China)

X824

A

1002－2104(2010)05专－0154－03

2010-07-30

宗蕴，硕士，工程师，主要研究方向为环保工程。

朱孟郡，硕士，主要研究方向为环境生态、环境影响评价。