梁辉水库水源地污染源调查与水质评价

王 贝,何锡君,郑日红,卢国富

(浙江省水文局,浙江 杭州 310009)

1 问题的提出

梁辉水库位于浙江省余姚市梨洲街道南庙村,是一座以防洪、供水为主,结合发电、水产等综合利用的中型水库。水库所在流域梁辉大溪是姚江水系的主要支流之一,水库集水面积35.06 km2,流域多年平均降水量1 617mm,多年平均径流量3204万m3。水库总库容3 152万m3,设计洪水位46.9m,相应库容2 799万m3,正常蓄水位45.00m,兴利库容2 476万m3,死库容21.2万m3,为多年调节水库。水库于1997年4月蓄水,2001年开始向余姚城区和慈溪供水,目前与陆埠水库联库供水,年供水能力达4 500万m3。

梁辉水库水源地相对于姚江河道水源地具有库区污染源相对单一,水质较优的特点。但水库水源地普遍存在水体更新速度慢、滞库时间长,携带的污染物质容易积淀而逐步导致富营养化的现实问题。近年来,梁辉水库先后发生2次不同程度的蓝藻事件,直接影响了水库供水安全。因此,调查梁辉水库的主要污染物来源,评价水库水质现状,分析水库水质变化趋势是十分必要的。

2 库区污染源调查与评价

2.1 调查范围、内容及基准年

根据相关资料和实地调查统计,梁辉水库库区涉及的7个行政村,即雁湖村、金冠村、章雅山村、长田村、茭湖村全境和上王岗村、燕窝村的库区部分,农户3 982户,户籍人口10 758,实际居住人口10 273,常住人口6 950。库区现有耕地441.267 hm2(6 619亩,其中水田2 613亩,旱地4 006亩)。库区没有较大规模的工业企业,小规模家庭作坊式工厂共有11家和农家乐1家,集中畜禽养殖场2家。

本次污染源调查内容有生活污染、化肥流失污染、畜禽养殖污染、工业污染和旅游污染,污染物以CODcr、TN、TP为指标,基准年为2008年。

2.2 评价方法[1].

具体计算公式如下:

式中:Mi为污染物产生量(t/a);Ci为污染物评价标准,执行GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准系列(CODcr15mg/L,TN 0.5mg/L,TP 0.1mg/L;10-6为换算系数);Pi为污染物等标排放量(t/a);Ki为污染率指数。

2.3 污染源调查和评价结果

梁辉水库库区污染物入库总量为86.8 t,其中CODcr、TN、TP的入库量分别达65.4,18.9,2.5 t;水库库区污染物等标排放总量为67.6 t/a(其中CODcr、TN、TP分别达4.3,37.7,25.6 t/a),污染率指数分别为6.4%,55.8%,37.8%;在各污染源中,生活污染的等标排放量贡献最大,总污染率指数为44.2%;其余依次为化肥流失污染、畜禽养殖污染、工业污染和旅游污染,污染率指数分别为30.2%,22.8%,2.7%和0.1%。

3 水库水源保护区现状水质评价

3.1 水库饮用水水源保护区划分

水库正常水位淹没线(45.00m)以下的全部水域和正常水位淹没线 (45.00 m)以上纵深200m范围内的陆域为一级保护区;

水库一级保护区边界外的水域面积和入库河流 (含库区支流)沿岸纵深3 000m的汇水区域为二级保护区;

水库集雨区内,一、二级保护区以外区域划为准保护区。

梁辉水库饮用水水源保护区划分见图1。

图1 梁辉水库水源保护区示意图

3.2 水质评价方法

本文采用指数评价法和单因子评价法分别进行评价,综合确定水库水体现状水质评价结果。

3.2.1 指数评价法[2-3].

一般污染物指数计算的步骤为:首先计算单项指标指数,当评价项目i的监测值Ci处于评价标准分级值 Ciok和Ciok+1之间时,该评价指标的指数为:

式中:Ci为i指标的实测浓度(mg/L);Ciok为i指标的k级标准浓度(mg/L);Ciok+1为i指标的k+1级标准浓度(mg/L);Iiok为i指标的k级标准指数值。然后计算综合指数(WQI),其值是各单项指数的算术平均值。最后确定评价类别,当0＜WQI≤1时,水质指数为1;当1＜WQI≤2时,水质指数为2;当2＜WQI≤3时,水质指数为3;当3＜WQI≤4时,水质指数为4;当4＜WQI≤5时,水质指数为5。

有毒物项目指数计算步骤为:首先单项指标指数的计算与一般污染物项目指数计算相同;然后计算综合指数,取其各单项指数最大值为有毒物项目综合指数,即采用水质项目评价最差的作为有毒物项目的评判结果。

湖库营养状况的评价方法和标准与全国水资源综合规划有关技术细则一致。营养程度按富营养指数1、2、3、4、5评价。有多测点分层取样的湖泊 (水库),评价年度代表值采用各垂线平均后的多点平均值。评价方法采用评分法,具体做法为:①查表将单项参数浓度值转为评分,监测值处于表列值两者中间者可采用相邻点内插,或就高不就低;②几个参评项目评分值求取均值;③用求得的均值再查表得富营养化指数。

水质状况综合指数计算公式如下:

湖库型水源地水质状况指数=0.2×一般污染物指数+0.5×有毒污染物指数+0.3×富营养化指数。

3.2.2 单因子评价法[4].

单因子评价法就是选用水质最差的单项指标所属的水质类别来确定水体综合水质类别。

3.3 水质评价结果

梁辉水库水质评价结果,按指数法评价为Ⅱ类水,按单因子法评价为Ⅲ类水,水库水体营养化程度为中营养～轻度富营养,水质定类项目为总氮、总磷。

库区主要入库支流金冠溪为Ⅱ类水(如总氮参加评价为Ⅳ类水);梁辉大溪为Ⅲ类水(如总氮参加评价为劣Ⅴ类水)。金冠溪断面与梁辉大溪断面相距约3 km,同步采样情况下总磷从金冠溪断面的Ⅱ类变化到梁辉大溪断面的Ⅲ类,总氮从金冠溪断面的Ⅳ类急剧变化到梁辉大溪断面的劣Ⅴ类,这说明库区总磷、总氮贡献高区集中在入库支流下游段。

4 水质变化趋势分析

水质变化趋势的分析判断是水质评价的重要组成部分,根据水库水源地水质的主要控制指标,选择溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮5个参数,对梁辉水库2003—2008年共 6 a的水质监测数据作年际变化的趋势分析。

4.1 水质变化趋势分析方法

本文采用 “非流量调节浓度Kendall季节检验法”[5].对库区水质参数的变化趋势进行分析。季节性Kendall检验法根据Kendall的τ检验改进而来,属于非参数检验。检验结果的显著性水平α以0.1和0.01为界。当α≤0.01时,说明检验具有高度显著性水平,当0.01＜α≤0.1时,说明检验是显著的,当α＞0.1时,说明检验无显著性。当α＜0.1时,若变化率为正值,则说明检验具有显著(或高度显著)性上升;若变化率为负值,则说明检验具有显著(或高度显著)性下降。

4.2 水质变化趋势分析结果

梁辉水库水质趋势分析结果见表1。

表1 梁辉水库水质趋势分析结果表

水质趋势分析结果显示,溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷等4项水质指标均为无显著升、降趋势,总氮指标为显著上升趋势;从具体数据上反映溶解氧指标逐年上升,高锰酸盐指数、氨氮指标略微下降,总磷基本保持稳定,总氮指标明显上升。梁辉水库水体营养化程度呈缓慢上升趋势。

5 结 论

(1)此次调查和评价结果表明,水库库区污染类型主要是氮、磷等营养元素的污染。污染物主要来源于生活污染、化肥流失污染和畜禽养殖污染;库区乡镇企业污染和“农家乐”旅游污染所占比重较小。

(2)水库及入库支流水质常年处于Ⅱ～Ⅲ类水,水库水体营养化程度为中营养～轻度富营养,水质定类项目为总氮、总磷,应严格控制水库氮磷的输入。

(3)总氮指标呈显著上升趋势,这表明梁辉水库水体存在营养化程度逐步加重的趋势,应引起重视。

[1].林建荣.长泰上存水库污染源现状调查分析 [J]..海峡科学,2008(11):29-33.

[2].李思悦,张全发.运用水质指数法评价南水北调中线水源地丹江口水库水质[J]..环境科学研究,2008,21(3):61-68.

[3].徐祖信.我国河流综合水质标识指数评价方法研究 [J]..同济大学学报:自然科学版,2005(4):482-488.

[4].曾永,樊引琴,王丽伟,等.水质模糊综合评价法与单因子指数评价法比较[J]..人民黄河,2007(2):64-65.

[5].熊洋,张彦增,尹俊岭,等.衡水湖水质现状评价及趋势分析[J]..南水北调与水利科技,2007(3):64-67.