王快水库水质变化趋势及影响因素分析

高惠明，崔惠敏，韩晓东

（河北省保定水文水资源勘测局，河北 保定 071051）

王快水库水质变化趋势及影响因素分析

高惠明，崔惠敏，韩晓东

（河北省保定水文水资源勘测局，河北 保定 071051）

根据2003～2010年的水质监测资料，采用内梅罗综合指数法，评价王快水库水质状况，并进行水质趋势分析。结果表明，王快水库水质良好，仅2003年为轻污染，其他年份均属清洁水体；2003～2010年水质总体呈变好趋势，综合污染指数由1.58下降至0.48。最后分析了工业点源、农业面源、水土流失、流域水文特性等因素对王快水库水质的影响。

王快水库；水质；内梅罗指数；变化趋势

王快水库位于海河流域大清河水系南支沙河上游，坝址建在河北省曲阳县郑家庄村西，是一座以防洪为主，兼灌溉、发电的大（Ⅰ）型水利枢纽工程。近几年，为解决白洋淀生态需水及城市生活用水紧缺问题，王快水库又成为白洋淀生态补水和北京、沧州市生活用水的供水水源地。随着王快、西大洋两库连通工程的实施，王快水库将成为保定市工业、生活及生态用水的主要水源。供水用途的多样化，对库区水环境的保护提出了更高要求。本文根据多年实测资料，分析评价王快水库水质的变化规律，研究流域气候变化和人类活动对库区水质的影响，为保护王快水库水环境提供技术支撑。

1 流域概况

王快水库位于沙河中上游，发源于山西省灵邱、繁峙两县，南北两支流汇合于阜平县的杜梨村，中途有鹞子河、板峪河汇入，流至草厂口村南于胭脂河一起汇入王快水库，出库后经曲阳、新乐、定州，至安国军洗村后称潴龙河。王快水库控制流域面积3770km2，总库容13.89亿m3，兴利库容6.52亿m3，正常蓄水位200.4m［1］。

王快水库所处区域属温带半干旱大陆性气候，四季分明，多年平均气温在11.3℃～14.6℃。流域内多年平均降雨量626mm，多集中在7、8、9这3个月。多年平均水面蒸发量约1265mm，多年平均陆面蒸发量约400mm，多年平均径流量为7.53亿m3，多年平均输沙量295万t。

2 水质综合评价

2.1 评价方法及标准

为综合反映王快水库水质状况，采用内梅罗污染指数法进行评价［2］。评价指标有pH值、溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、五日生化需氧量（BOD5）、挥发酚、砷、汞、六价铬、镉、氟化物、总磷12项（GB3838—2002《评价标准采用地表水环境质量标准》中的Ⅲ级标准）。

2.2 内梅罗污染指数计算步骤

（1）按式（1）计算各单项指标的污染指数Ii。式中 Ci为第i项指标的监测值；Si为第i项指标的评价标准值。

pH值和溶解氧污染指数的计算方法与其他指标不同，分别按式（2）和（3）计算。式中 pHSu、pHSd分别为pH值评价标准的上限和下限；Ct为对应温度t时的饱和溶解氧浓度。

（2）按式（4）计算各指标污染指数的平均值Iave和最大值Imax。

综合污染指数大于1，表明超过规定的水质标准，已不能满足使用要求；综合污染指数小于1，则认为满足要求。污染指数越小，表明水质越好。

2.3 综合评价结果

选用2003～2010年王快水库水质监测资料，以各参数年均值计算综合污染指数，评价水质等级（见表1）。

表1 王快水库水质综合评价

王快水库总体评价水质良好，在评价的8a中，只有2003年水质污染指数大于1，为轻污染；其他年份均小于1，属清洁水体。在各指标中，总磷、BOD5、高锰酸盐指数、pH值是王快水库水体的主要检测指标。

3 水质趋势分析

3.1 综合指数变化趋势

2003～2010年，王快水库水质总体呈变好趋势，综合污染指数由1.58下降至0.48，水质等级由轻污染变为清洁。年际变化规律为：2003～2005年水质变好，2006年变差，2007～2010年水质基本稳定为清洁，综合污染指数为0.4～0.5（见图1）。

图1 王快水库水质指数变化图

王快水库水体中高锰酸盐指数和总磷呈现与综合污染指数基本相同的变化规律（见图2），进一步说明了该两项指标是王快水库水体的主要污染物质。

图2 王快水库典型参数变化图

3.2 富营养状况变化趋势

王快水库富营养化评价参数有总磷、总氮和高锰酸盐指数，首先计算各单项参数的分值，然后求3个参数分值的平均值为富营养化评分值，确定王快水库富营养化等级 ［3-4］。

王快水库2003～2010年富营养化评分值总体呈下降趋势，2003年为59.5，2010年降为47.0，富营养状况由轻度富营养变为中营养（见表2）。单项指标中总磷、高锰酸盐指数大部分为中营养，只有2003年总磷为中度富营养，而总氮指标均为中度富营养。

表2 王快水库富营养状况评价表

4 水质影响因素分析

影响流域水环境的因素包括自然地理、气候变化及人类活动等。王快水库以上流域内的工业点源、农业面源、水土流失及流域水文特性等都会对库区水质造成影响。

4.1 点源污染的影响

工业点源污染通常以排污口的方式将污水直接或间接排入河道，大量的污染物进入水体，当污染物入河量超过水体自净能力时，就会使水质恶化造成污染。

王快水库以上流域内的点源污染主要是来自化工、选矿等工业排污口及城镇生活排污口，污染物经沙河、板峪河、胭脂河、平阳河流入库区，污染水库水质。据调查，2010年王快水库以上流域污水入河总量、主要污染物COD和氨氮入河量比2003年均有大幅下降（见表3），说明流域内点源污染治理、污染物减排工作取得积极成效，也使王快水库水质得到明显改善。

表3 王快水库以上流域入河排污口调查

4.2 面源污染的影响

随着污染治理力度的不断加大，工业废水及城市生活污水等点源污染得到有效治理，相对而言，面源污染已成为水环境污染的重要因素。据调查，目前30%～50%的地球表面已受到非点源污染的影响［5］。

面源污染主要包括化肥、农药流失、人和畜禽粪便污染、生产生活固体废弃物、水土流失等。农业生产中过度施用化肥、农药，大量未被作物吸收的残留物随降雨径流进入河道和水库，造成水体污染和富营养化；未经处理的人畜粪便和固体废弃物，在雨水的冲刷下大量的滤渗液排入水体，形成面源污染［6］；水土流失的影响主要表现在汛期暴雨洪水裹挟大量泥沙进入河流和水库，造成库区水体无机盐和有机质含量迅速升高，水质变差［7］。

王快水库水体中氮、磷等营养元素的污染大部分是面源引起的，为防止王快水库水体出现富营养化，保障供水安全，应加强对入库面源的控制。

4.3 流域水文特性的影响

流域水文特性对王快水库水质的影响主要表现为降水量和径流量的减少。由于气候变化和人为因素的影响，王快水库以上流域年降水量和径流量都呈下降趋势，且年径流量下降幅度大于年降水量下降幅度。以1956～1979年为基准期，1996～2008年平均降水量减少了17.2%，平均径流量减少了60.9%［8］。流域径流量减少，直接导致入库水量和蓄水量的减少，水体交换周期延长，自净能力减弱。最终使水体中污染物浓度升高，水质变差。

王快水库水体中高锰酸盐指数和总磷浓度与蓄水量的相关性见图3和图4，图中显示两者与蓄水量呈明显的负相关关系，相关系数都在0.9以上。

图3 高锰酸盐指数与水量关系图

图4 总磷与蓄水量关系图

5 结语

（1）王快水库作为防洪、灌溉、发电和城市生活等多用途供水水源地，其水质的好坏直接关系到经济社会的发展和人民群众的生活。采用内梅罗综合污染指数法评价其水质，结果表明王快水库水质总体较好，2003～2010年的8a中，只有2003年为轻污染，其他年份均属清洁水体。

（2）2003～2010年，王快水库水质总体呈变好趋势，综合污染指数由1.58下降至0.48，水质等级由轻污染变为清洁，水库富营养状况由轻度富营养变为中营养。

（3）影响王快水库水质的因素有工业点源、农业面源、水土流失、流域水文特性等。点源污染以排污口的方式进入水体，面源污染和水土流失则是随降雨径流汇入库区，影响水库水质；流域降水量和径流量的减少，导致入库径流量和蓄水量减少，水体自净能力减弱，污染物浓度升高，水质变差。

［1］周绪申，罗阳，张世禄，等.王快水库浮游植物调查及富营养化评价［J］.南水北调与水利科技，2011，9（1）:102-104.

［2］丁雪卿.改进的内梅罗污染指数法在集中式饮用水源地环境质量评价中的应用［J］.四川环境，2010，29（2）:47-51.

［3］金相灿.湖泊富营养化控制和管理技术［M］.北京：化学工业出版社，2001.

［4］孟红明，张振克.我国主要水库富营养化现状评价［J］.河南师范大学学报（自然科学版），2007，35（2）:133-136.

［5］崔键，马友华，赵艳萍，等.农业面源污染的特性及防治对策［J］.中国农学通报，2006（1）：335-341.

［6］崔惠敏.农业面源污染对白洋淀流域水环境的影响分析［J］.现代农业科技，2011（7）：298-300.

［7］赵本龙，张强.沙河流域王快水库上游水文要素特性分析［J］.海河水利，2009（3）：34-36.

［8］王春泽.水文科技研究与发展［M］.北京：中国水利水电出版社，2010.

Water Quality Change Trend and Influence Factors of Wangkuai Reservoir

GAO Hui-ming，CUI Hui-min，HAN Xiao-dong
（Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Baoding， Baoding 071051，China）

s:According to the water quality monitoring data from the year of 2003 to 2010，the water quality of Wangkuai reservoir was evaluated by Nemero index method，the trend of water quality of Wangkuai reservoir was analyzed.The results showed that the water quality of Wangkuai reservoir was good.Wangkuai reservoir was mild pollution only in 2003， other years it was clean； the overall trend was changed for the better from 2003 to 2010，and the integrated pollution index fall from 1.58 to 0.48.Finally，the influences of industrial point sources and agricultural sources and soil erosion and basin hydrological characteristics on the water quality of Wangkuai reservoir was analyzed.

Wangkuai reservoir;water quality;Nemero index；trend

X824

A

1672-9900（2011）03-0029-03

2011-05-16

高惠明（1964—），男(汉族)，河北灵寿人，助理工程师，主要从事水文水资源监测与评价研究，(Tel)18932653626。