朱庄水库水质年内变化规律分析

乔 梁

（河北省邢台水文水资源勘测局，河北 邢台054000）

1 朱庄水库概况

朱庄水库位于河北省西部山区朱庄村附近，是海河流域子牙河水系滏阳河支流沙河上的一座以防洪灌溉为主，兼顾发电、城市供水等综合利用的大（Ⅱ）型水利枢纽工程，控制流域面积1220km2，总库容4.162亿m3，工程等级为Ⅱ级［1］。

水库1978年建成蓄水以来，对当地经济发展发挥了重要作用。随着国民经济的发展，朱庄水库的服务功能也发生了变化，从建设初期的防洪、灌溉为主，发电、养殖为辅，到如今还增加了城市供水、生态恢复用水、生物多样性保护等功能。

朱庄水库作为邢台市地表水供水水源地，水质变化与供水安全和保障人民生活质量有关，本文通过采用综合污染指数法对朱庄水库水质年内变化规律进行分析，为城市供水安全提供参考依据。

2 水质评价方法

进行水质综合评价，一般按某种污染物浓度是否超过某一规定的水质标准，综合质量采用GB3838—2002《地面水环境质量标准》。

单项污染指数表示某种污染物对水环境产生影响程度，一般用该种污染物质在水中的实测浓度与其在水环境标准中的允许浓度（地表水水环境质量标准第Ⅲ类）的比值进行计算［2］。

其公式为：

式中 Ii为单项污染分指数；Ci为评价项目的监测浓度；Csi为评价项目的标准值，本次采用地表水环境质量标准第Ⅲ类。

综合污染指数的计算方法常用算术平均法，即计算各单项污染指数的算术平均值：

式中 I为水质综合污染指数；Ii为单项目污染分指数；n为所有参加评价项目数。

根据综合污染指数，划分为6个地表水环境质量分级标准。

地表水环境质量分级标准如表1。

表1 地表水环境质量分级标准

3 水质年内变化规律分析

3.1 参数根据评价目的而定

水库评价主要选择一些能反映水库基本状况的参数，以地表水环境质量标准基本项目标准值作为评价项目，结合水质监测资料情况，参加评价的项目为pH值、硫酸盐、氯化物、溶解性铁、锰、铜、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、非离子氨、总磷、高锰酸盐指数、溶解氧、氟化物、总砷、总汞、总镉、总氰化物、挥发酚、氨氮等共19项［3］。

3.2 现状评价

一般按某种污染物浓度是否超过某一规定的水质标准（取地表水环境质量Ⅲ类标准值），计算出水库每月水质监测的综合污染指数，然后进行评价［4］。

对朱庄水库1985～2010年不同时期水质评价结果如表2。

表2 朱庄水库不同时期水质评价成果

3.3 2000～2010年水质评价

大部分月份水质清洁；2，4，6月份各有1年为尚清洁；8月份有3年为尚清洁；10月份全部为清洁；12月份有1年为尚清洁。

3.4 月监测污染指数

朱庄水库水质年内变化并不大，如果按照评价结果分类，综合污染指数均小于0.2，属于同一级别的水。但是，综合污染指数大小本身就是反映水质质量的一个指标，采用中和污染指数各月的多年平均值分析其年内变化规律，更能从微观上反映水质年内变化情况。

利用2000～2010年各月综合污染指数的多年平均值，绘制年内水质变化过程，朱庄水库水质综合和污染指数年内变化过程如图1。

图1 朱庄水库水质综合和污染指数年内变化过程

4 水质变化原因

从综合污染指数年内变化过程可以看出，4，6，8月综合污染指数较大，而2，10，12月综合污染指数相对较小。一般来讲，6，8月综合污染指数偏大与上游来水量有关，其原因是汛期降雨产生地表径流将流域地表的腐植物、地表杂物、泥沙等大量带入水库，使部分有机物质含量增高所致。而10，12，2月上有来水量较小，经过水体的自净作用，水质变好。

水体的自净过程很复杂，按其机理划分有物理过程、化学及物理化学过程、生物化学过程等［5］。

物理净化过程是指水体中污染物经稀释、扩散和沉降等物理作用使浓度逐渐降低的过程。其中包括稀释、混合、扩散、挥发、沉淀等过程。可沉性固体经沉降逐渐沉至水底形成污泥；悬浮物、胶体和污染因混合稀释浓度降低。水体中的污染物质在这一系列的作用下，其浓度得以降低。稀释和混合作用是水环境中的普遍现象，又是比较复杂的物理过程，它在水体自净中发挥着重要的作用。

化学及物理化学过程。污染物质通过氧化、还原、吸附、凝聚、中和等反应使其浓度降低。各种不仅相互作用，也相互制约，是一种极其复杂的化学过程。

生物化学过程。水体中污染物质中的有机物，可以通过水体中微生物的代谢活动而被分解、氧化并转化为无害、稳定的无机物，从而使污染物浓度降低。

水的自净能力与水体的水量多少、流速大小等因素有关。水量较大、流速较快，水的自净能力就强。但是，水对有些污染物如有机氯农药、合成洗涤剂、多氯联苯等物质净化作用效果不佳；还有其他难于降解的有机化合物、重金属、放射性物质等的自净能力是极其有限的［6］。

从朱庄水库年内水质变化过程线可以看出，4月份综合污染指数票高。而4月份偏大的原因较为复杂，上游来水量较小，而且是每年水库蓄水量最小的时期，是哪种因素导致水质变差，有待于进一步实验研究。

水库是人类为了调节径流、改善河流条件、利用水利和供水等目的而兴建的人工湖泊。水库的环境条件与天然湖泊有许多相似之处，但仍保留某些河流特征，因此，水库是个半河、半湖的人工水体。其特点是水位不稳定、混浊度大。水库兴建后，淹没区的植被沉入水底，腐败分解，土壤的浸溃、岩石溶蚀作用，使库水矿化度、溶解氧和营养物质等与原来河水有很大的变化，但水库水交换频率高于湖水，如果交换频率高，其水质状况接近河水，反之则接近湖水。

此外，水库的排量、溶解氧和营养物质收支与水库排水方式密切相关。如果输水孔设在水坝底部，则排出的水温低，营养物丰富和溶解氧贫乏，而营养物缺乏和溶解氧充足的水留在水库中，这不仅使水库失去所需的营养物，而对下游地区产生多方面的不利影响。

5 结语

（1）朱庄水库水质变化幅度不大，采用综合污染指数法分析朱庄水库年内水质变化，在水质变化幅度不大的情况下，可以直观地分辨出水质变化情况。

（2）根据朱庄水库2000～2010年水质检测资料，分析朱庄水库水质年内变化规律分析，水质在4，6，8月较差，在2，10，12月较好，水质评价结果都是清洁。

［1］乔光建．区域水文水资源问题研究［M］．北京：中国水利水电出版社，2010．

［2］时振阁，王庆平，乔光建．唐山市水环境与生态建设发展［M］．北京：中国水利水电出版社，2012．

［3］邢台市水务局，邢台水文水资源勘测局．邢台市水资源评价［R］.2003．

［4］徐祖信．城市水环境管理中的综合水质分析与评价［M］．北京：中国水利水电出版社，2012．

［5］蒋展鹏．环境工程学［M］．北京：高等教育出版社，2005．

［6］王现领．滞缓流河湖水体自净能力影响因素研究［J］．海河水利，2013（4）：34-36．