三峡水库坝前至万州区段干流水质情况分析

吴林键，舒 丹，李 怡，何 涛，黄津辉，周世良

（1.重庆交通大学河海学院，重庆 400074；2.中交二航局第二工程有限公司，重庆 400021；3.天津大学建筑工程学院，天津 300072）

三峡工程建库以来，使重庆至宜昌段将近660 km的航道得以改善。三峡水库属于典型的河道型水库，其干流库面宽度约700～1 700m，支流库面宽度约300～600m［1］。三峡水库坝址位于湖北省宜昌市三斗坪，当水库达到175m正常蓄水位时，自宜昌市三斗坪至重庆市江津花红堡，库区全长约670km，水库面积可达1 084km2［2］。三峡水库调度及坝体拦蓄使得库区内河流的水文情势在一定程度上发生了改变，如水位变化特征、河流过水断面面积、河道比降等都发生了相应的变化［1］。自2003年三峡工程蓄水以来，在其防洪、发电、航运等各方面带来巨大综合效益的同时，库区干流、部分支流过水断面增加、水深变深、水面宽度增大、水流流速减小，这一系列变化将导致库区内污染物的扩散和稀释速度减缓［3］。

三峡库区工业企业及城乡村镇大多沿江河流域分布，而长江流域作为人类生产和生活的水源［4－5］，研究库区内的水质状况具有重要意义，也可为三峡水库水文与水资源的保护与利用提供有价值的参考依据。

1 研究区概况

本文致力于研究三峡水库坝前至万州区段长江流域干流水质情况。如图1所示，研究区内干流长约270km，呈东西走向，流域范围内有多条支流。干流依次流经万州区云阳县、奉节县、巫山县、巴东县和秭归县，于湖北省宜昌市三斗坪处被三峡大坝拦蓄；支流则流经开县、巫溪县、兴山县等。

图1 三峡库区坝前至万州区段

2 干流水质情况

三峡库区内水质监测内容包括：长江流域干、支流水质监测，一级支流的水华监测。库区干、支流的水质评价均严格遵循GB3838－2002《地表水环境质量标准》［6］中的相关规定来实施。

在三峡水库坝前至万州的干流上具有2个水质监测断面，如图1所示，分别位于万州区五桥镇沱口、巴东县官渡口，二者均为库中断面［7］。其水质监测项目共包括化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、高锰酸盐（MnO4－）、氨态氮（NH3－N）、总氮（TN）、总磷（TP）、重金属离子（Cr、Pb等）、溶解氧（DO）等13种水质污染物［8－11］。

经统计，研究区内2005～2009年沱口、官渡口两处监测断面水质类别变化情况［8－12］见图2和图3。

图2 沱口2005～2009年水质类别变化

图3 官渡口2005～2009年水质类别变化

从图2、3中可看出，两处断面各年大多数月份的水质类别均在Ⅲ类以下，其中沱口断面5年来Ⅲ类及以下水质所占比例约为全年的82%，官渡口断面约为98%，表明水质情况总体均较好。但官渡口断面的水质较沱口处更好。

从各月份上看，沱口断面各年1～6月、10～12月水质情况整体较好，水质类别均在Ⅲ类以下，其中Ⅱ类较少，Ⅰ类只出现在2009年1月和12月；7～9月水质情况较差，几乎在 Ⅳ 类以上；2007年7月，沱口断面水质甚至出现劣Ⅴ类，经分析，其原因主要受、TP、石油类和重金属污染物的影响［7－11］。官渡口断面各年水质几乎均在Ⅲ类以下，Ⅱ类水质出现的月份较沱口断面多，2009年该断面连续5个月达到Ⅰ类水质标准。据以上分析可得，研究区内水质情况总体均较好，且距三峡大坝越近，水质越好。

基于以上分析，笔者计算得到研究区内2005～2009年5年来沱口、官渡口断面Ⅲ类及Ⅱ类以下水质所占的比例［7－11］，其各年变化情况见图4和图5。从图中可知，两处断面的Ⅲ类水质所占比例呈下降趋势，而Ⅱ类及以下水质所占比例呈上升趋势，表明在该区域的水质情况正逐年变好。

图4 沱口2005～2009年Ⅲ类、Ⅱ 类及以下水质所占比例

图5 官渡口2005～2009年Ⅲ类、Ⅱ 类及以下水质所占比例

3 水质污染源头分析

3.1 城镇生活垃圾散排

三峡库区长江流域沿河城市村镇密布，这将会产生大量的生活垃圾，城镇生活垃圾的散排将对库区内的水质造成一定影响［1］。据有关资料显示，2007～2009年，三峡库区内累计城镇生活垃圾产生量约7.17×106t，其中生活垃圾累计处置量约5.79×106t，占80.75%，处置方式主要分为填埋处置和焚烧处置，在库区内绝大多数采用填埋处置；生活垃圾累计散排量约1.38×106t，占19.25%［8－10，13］。

在水库坝前至万州区段范围内，2007～2009年，累计城镇生活垃圾产生量约1.51×106t，其中处置量约1.18×106t，散排量约3.3×105t。3年中，各年度研究区内城镇生活垃圾产生量、处置量和散排量变化趋势见图6。由图6可知，研究区内城镇生活垃圾产生量逐年增加，但处置量也相应在增加，而散排量逐年减小，表明库区内城镇生活垃圾这一污染源头得了有效控制。

图6 研究区2007～2009年城镇生活垃圾数量

2007～2009年研究区内城镇生活垃圾散排量所占产生量百分比的沿程变化［8－10］见图7。由图7可知，2007年散排量百分比平均值较2008、2009年更大，其最大值超过50%，均值约为30%，变化趋势沿程逐渐减小；而2008年和2009年垃圾散排量百分比均控制在20%以下，相比于2007年平均减小了约40%，其值沿程波动变化不大。进一步说明城镇生活垃圾的散排得到了有效控制，这是研究区内水质情况较好的原因之一。

3.2 工业废水、城镇生活污水直排

三峡库区内城镇沿河密布，人口密度较大，且沿河工业企业较多，容易形成点状和非点状污染源［4］。其中工业废水、城镇生活污水（后简称生活污水）直接排入水中也将导致库区整体水质恶化。2006～2007年，库区内工业废水的累计排放量约21.46亿t，其中COD约30.86万t，NH3－N约2.46万t；生活污水的累计排放量约22.2亿t，其中COD约34.88万t，NH3－N约4.01万t［8－11］。

图7 研究区2007～2009年城镇生活垃圾散排量百分比沿程变化

2006～2009年，研究区内工业废水累计排放量为1.13亿t，约占总体的5.26%，其中COD为0.65万t，约占2.1%，NH3－N为0.19万t，约占7.72%；生活污水的累计排放量为1.35亿t，约占6.08%，其中COD 为4.9万t，约占14.04%，NH3－N 为0.48万t，约占11.97%［8－11］。如图8、图9、图10所示，为研究区内各年度工业废水、生活污水排放总量，COD、NH3－N排放量图式。从图中可得，生活污水的各指标排放量均要大于工业废水，其中COD和NH3－N较为突出，这表明生活污水的直排对库区水质影响略大。研究区内4年来工业废水排放量2007年最低，其余各年均相同，生活污水的排放总量变化不大；生活污水中COD和NH3－N排放量逐年均有所降低，工业废水中COD排放量基本未变，NH3－N排放量在2007年达到最低，其余3年均未变化。

图8 研究区2006～2009年废水排放总量

图9 研究区2006～2009年COD排放量

图10 研究区2006～2009年NH3－N排放量

综上所述，研究区内生活污水较工业废水对库区水质影响略大，4年来水质污染物排放量变化较小，生活污水中的COD和NH3－N排放量逐年略有降低，这说明工业废水和生活污水的直排得到控制，实为研究区内水质情况较好的又一重要因素。

3.3 库区船舶污水直排

2005～2009年，对三峡库区船舶污水中水质污染物（后简称船舶水质污染物）排放情况的监测结果表明，水质污染物超标排放的船只约占抽查船舶总量的68%［7－11］，大多数船舶水质污染物未经处理就直接排放到库区水环境中，这将造成库区水质的严重污染。2005～2009年，三峡库区内船舶水质污染物排放总量的变化见图11。从图中可看出，库区内船舶水质污染物排放量2005～2007年逐年增加，到2008、2009年得到好转，但总变化趋势却在增加。

图11 三峡库区2005～2009年船舶水质污染物排放总量

笔者概括整理得到在2005～2009年5年中，研究区内各船舶水质污染物排放量百分比在各年中的变化趋势见图12。其中水质污染物包括COD、BOD5、TN、TP和悬浮物。图中TN、TP百分比逐年增加，BOD5逐年减少，COD和悬浮物变化波动较大，但总趋势逐渐减小。其中COD、悬浮物所占比例最高，均值分别为39.3%和31.7%，成为研究区内的2类主要水质污染物。其中2005～2007年研究区内船舶水质主要污染物为COD、BOD5和悬浮物3类，而2008～2009年，BOD5含量略微低于TN，主要污染物则变为COD、TN和悬浮物。

图12 研究区2005～2009年船舶水质污染物百分比

将各年中3类主要水质污染物百分比求和，得到研究区内各主要水质污染物逐年变化图式，见图13。从图中可知，各主要水质污染物百分比逐年减少，从2005年的94.9%降低到2008、2009年的64%。总之，近年来船舶污水中的水质污染物直排得到有效制约，这为改善整个三峡库区水环境质量作出了贡献［13］。

图13 研究区2005～2009年主要水质污染物百分比之和

4 结论

通过对三峡水库坝前至万州区段干流水质情况的分析表明，研究区内水质情况总体较好，沱口和官渡口断面Ⅲ类及以下水质约占全年的80%以上，且Ⅱ类及以下水质所占比例逐年上升，充分说明研究区内的水质正逐年变好。研究区内城镇生活垃圾散排量逐年略减小；城镇生活污水较工业废水对库区水质影响略大，2006～2009年4年来废水排放总量变化较小，城镇生活污水中的COD和NH3－N排放量逐年略有降低；船舶污水中主要水质污染物百分比从2005年的94.9%降至2009年的64%，逐年减少，表明研究区内各水质污染源头均得到了有效控制，这实为该区水质情况总体较好的重要因素。

［1］刘 辉，叶 丹，左 涛，等.三峡水库水质演变趋势及保护对策［J］.水资源保护，2010，26（4）：17－19.

［2］李迎喜，雷阿林.三峡水库水环境保护的探讨［J］.人民长江，2008，39（23）：55－58.

［3］邱光胜，徐 敏，叶 丹，等.三峡库区支流富营养化研究［J］.人民长江，2008，39（13）：1－4.

［4］黄真理.三峡水库水环境保护研究及其进展［J］.四川大学学报：工程科学版，2006，9（5）：7－15.

［5］陈永灿，付 健，刘昭伟，等.三峡水库蓄水前后近坝水域的水质评价与分析［J］.水力发电学报，2007，8（4）：51－55.

［6］GB3838—2002地表水环境质量标准［S］.北京：中国环境科学出版社，2002.

［7］吕平毓，米武娟.三峡水库蓄水前后重庆段整体水质变化分析［J］.人民长江，2011，42（7）：28－32.

［8］国家环境保护总局.长江三峡工程生态与环境监测公报［R］.北京：国家环境保护总局，2006.

［9］国家环境保护总局.长江三峡工程生态与环境监测公报［R］.北京：国家环境保护总局，2007.

［10］国家环境保护部.长江三峡工程生态与环境监测公报［R］.北京：国家环境保护部，2008.

［11］国家环境保护部.长江三峡工程生态与环境监测公报［R］.北京：国家环境保护部，2009.

［12］国家环境保护部.长江三峡工程生态与环境监测公报［R］.北京：国家环境保护部，2010.

［13］长江水利委员会.长江三峡工程生态与环境监测系统水文水质同步监测重点站年度报告［R］.武汉：长江水利委员会，2008.