竹银水库建库前底泥氮磷释放模拟研究及应用Ⅱ

刘红涛，吴艳龙，招景添，袁士琪，吴孟李

（1.珠海市水资源中心，广东珠海519000；2.珠海市水质监测中心，广东珠海519020）

竹银水库建库前底泥氮磷释放模拟研究及应用Ⅱ

刘红涛1，吴艳龙2，招景添1，袁士琪1，吴孟李2

（1.珠海市水资源中心，广东珠海519000；2.珠海市水质监测中心，广东珠海519020）

以珠海竹银水库为研究对象，在文献［1］数据研究的基础上，对水库富营养化进行成因分析，探讨水库建成通水前底泥清淤的必要性及清淤措施的选择。研究结果表明：对竹银水库库底土壤总氮释放浓度高的区域采取的清淤措施，降低了水库建成后运行时底泥中氮磷污染物的二次污染，保障了水库饮用水源安全。这些结果为其他新建水库的水质监测和管理提供了参考和借鉴。

水库；富营养化；底泥；清淤

竹银水库位于广东省珠海市斗门区六乡镇，西江流域内珠江三角洲磨刀门水道右岸，2009年4月开工建设，2011年4月19日竣工，总库容达4 018万m3，是珠海境内最大的中型水库。水库天然集水面积小，主要解决枯水期咸潮期间供水不足的矛盾，水库蓄水主要是从位于西江磨刀门水道抽水经输水管道入库。本文在文献［1］对竹银水库建设前库底底泥氮磷调查、模拟底泥氮磷释放实验、分析底泥氮磷释放影响等基础上，开展水库富营养化成因分析，并对污染且安全隐患大的底泥采取清淤措施，总结清淤成效，从而最大限度地减少建库后背景底泥释放对水库水质的影响。

该项目的研究成果填补了国内水库建设初期进行水质安全管理措施的空白，同时也为其他新建水库防范水质富营养化的监督管理提供了一定的参考和借鉴。

1　富营养化成因分析

1.1入库水质总氮、总磷较高

磨刀门水质很大程度上影响竹银水库水质。2011—2012年竹银水库取水泵站总氮、总磷的平均浓度分别为2.00、0.060mg/L，均超过《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅲ类湖、库标准。按照水库调度，水库的入库污染物负荷主要来自每年8～10月从磨刀门取水。

1.2内源污染

珠江三角洲河流输沙主要以悬移质为主，其含沙量较小，各主要控制站多年平均值为0.11～0.31 kg/m3。河流含沙量虽然较小，但因径流量大，输沙量也较大。据相关资料统计［2］，竹银水库蓄水期西江干流平均含沙量为0.074 kg/m3，按工程多年平均供水量4 200万m3，并考虑75％的泥沙存入库底计算，竹银水库从西江补水的含沙量为0.234万t/a。

从磨刀门抽水入竹银水库后，入库水流速减小，悬浮颗粒物很快沉积，污染物质随之沉积库底，随水库底泥的积累，污染物达一定量时释放到上层水体，因此库底底泥即成为上层水体的污染内源。

1.3水库水体滞留时间长

竹银水库建成后，在汛期8月初从磨刀门引水入库，至10月底水库完成蓄水，水体置换周期为1年。水库主要进出水均通过1#隧洞，与之连接的月坑水库正常蓄水位库容仅为282万m3，仅占竹银水库库容的7％，竹银水库蓄水后库内水流迟缓，且停滞时间长，水体更新期变长，导致水体受底泥释放的影响较大［3］。且在其他条件适宜情况下，浮游生物会大量繁殖，可能增加水库富营养化现象，从而影响了水库水质。

1.4其他

在枯水期至平水期（11月至第2年4月）6个月，竹银水库水体基本处于相对静止状态，水面与空气的接触面相对稳定，因此富氧速度变慢，加上水库水体存在温度分层现象，导致水体自净能力下降，从而使水库更易发生富营养化［4］。

2　对污染且安全隐患大的底泥进行清淤

水库建成后底泥清淤的难度较大，清淤前期需做大量多方面的准备工作，且由于施工时存在很多不确定的因素，其原因大致可以归为以下几个方面。

2.1技术方案与清淤范围、深度确定

需了解水库水下的地形，并绘制水下地形图，掌握水库底泥的污染指标的特征及分布。

2.2工程施工方案的比选

需对环保清淤施工机械设备进行选型，适合的清淤、脱水方案的制定，底泥杨动扩散特性，还要考虑工程实施技术上的可行性及经济上的合理性，且不造成二次污染。

2.3清淤时间的选择

为了不影响供水，要求时间短。清淤主要为清除蓝藻，由于蓝藻冬天大多沉降于库底，一般选择冬天或温度较低时清淤。但竹银水库冬季正值供水期，清淤会引起水体扰动、底泥上浮，进而影响供水水质。除去8～10月蓄水，11月至第2年3月枯水期供水外，只有平水期4、5月，丰水期6、7月可以清淤。因6、7月正值雨季，对施工造成诸多不便影响。如选择在4、5月清淤，水库放空后，清淤工作不能马上进行，需要等待库区淤泥脱水固结后才能进行机械作业。工程受客观条件限制较多，耗时长，2个月时间很难保证完成清淤。

3　清淤处理措施的选择

目前，控制底泥氮磷释放的方法主要有原位修复法和异位修复法，原位修复法包括原位覆盖、原位化学钝化、沉水植物修复技术3种方法［5］。竹银水库蓄水后平均水深50m，且库底受自然条件限制不均匀，造成水位变化大，蓄水后进行施工难度大、投资高、库底污泥悬浮引起水库水体污染［6］等不利影响，因此对不同区域性质的底泥采取有针对性的处理措施。

斗门区耕地的主要特点是：1）粘土田所占比例大，加上泥肉田、泥骨田3类田共占水田面积的52.12％。2）土层深厚，沙围田土层的一般深度为1～10m，耕作层一般在13～20 cm。3）土地肥沃，土壤有机质和全氮含量丰富［7］。耕地土壤主要发育于珠江三角洲冲积物、花岗岩风化残积物、洪积物和宽谷冲积物。根据水库所在地土壤特点，采取对农业种植区和牲畜养殖区中总氮释放浓度较高的主坝和1号隧洞前、1号坝前池塘区、蒙牛养殖区、2号副坝前池塘区的底泥进行清除。具体措施为：1）对于容易清除的区域，清走表层1m左右厚度的淤泥。2）对于难以清除的池塘区域，采取填埋措施，填埋的厚度大于1m，且需进行压实处理。因竹银水库工期短，库区范围广，底泥淤积量大，在蓄水前不能做到完全清库，在局部区域进行表面覆盖处理。对于覆盖填埋的区域，采取上覆沙子的方法以加强压实密度和防治底泥营养盐渗出［8-9］。

4　清淤后效果

2011年3月30日至2011年4月10日，对竹银水库底泥堆积的主要区域（主坝和1号隧洞前、1号坝前池塘区、蒙牛养殖区、2号副坝前池塘区）进行底泥清库处理，工程土方量约70 000m3。2011年5月水库试蓄水至2012年的监测表明，水库取水泵站总氮、总磷介于Ⅳ～Ⅴ水之间，较高的氮磷负荷对竹银水库的富营养化和蓝藻水华形势造成了比较大的压力。但从监测和观察结果来看，95％的水库监测点位总氮、总磷的值小于同期监测水库取水泵站总氮、总磷的值，叶绿素a处于较低水平，微囊藻毒素浓度均低于0.10μg/L，水库尚未出现明显的蓝藻水华。竹银水库在2011—2012年枯水期为珠海、澳门提供了良好的水源，取得了较好的经济和社会效益。鉴于水库在城市供水系统中发挥着重要作用，需科学管理和决策，从而保障水库水质安全。土壤底质调查及库底氮磷释放试验为水库的清淤提供了科学依据，降低了水库蓄水后水库高浓度氮磷释放污染水质的风险，极大地保障了竹银水库水质的安全。

［1］刘红涛，吴艳龙，招景添，等.竹银水库建库前底泥氮磷释放模拟研究及应用Ⅰ［J］.佛山科学技术学院学报：自然科学院版，2016，34（4）：65-68.

［2］中水珠江规划勘测设计有限公司.珠海市竹银水源工程可行性研究报告［R］.广州：中水珠江规划勘测设计有限公司，2008：4-57.

［3］陈科.鹤地水库富营养化状况分析与防治对策［J］.水利科技与经济，2009，15（3）：214-216.

［4］周世良.水库富营养化成因分析和对策［J］.海峡科学，2008（7）：20，34.

［5］李海宗，潘梅.富营养化水体底泥磷释放研究进展［J］.安徽农业科学，2012，21：11008-11010.

［6］李勇，王超，朱亮，等.长荡湖底泥污染特征及水体富营养化状况［J］.环境科学与技术，2005，28（2）：38-40.

［7］斗门区农业产品发展规划办公室.珠海市斗门区农业产业发展规划（2004—2010）［R］.珠海：斗门区农业产品发展规划办公室，2004：2-3.

［8］夏勇锋，何少华，凌静，等.底泥氮磷释放的影响因素及控制方法［J］.水科学与工程技术，2012（6）：46-48.

［9］叶恒朋，陈繁忠，盛彦清，等.覆盖法控制城市河涌底泥磷释放研究［J］.环境科学学报，2006，26（2）：262-268.

【责任编辑：任小平renxp90@163.com】

Study and apply on experiment of simulative sediment nitrogen and phosphorus release before construction by Zhuyin reservoir Ⅱ

LIU Hong-tao1，WU Yan-long2，ZHAO Jing-tian1，YUAN Shi-qi1，WU Meng-li2

（1.Zhuhai Water Resources Center，Zhuhai 519000，China；2.Zhuhai Water Quality Monitoring Center，Zhuhai，519020，China）

Zhuyin reservoir in Zhuhai is taken as the research object for analysis of the reasons about reservoir eutrophication on the base of the date has been researched in document 1.It has discussed the necessity of sediment desilting and selection of desilting measures before construction of the reservoir.The research shows that some dredging measures have been taken in the area with high concentration of total nitrogen release of the reservoir bottom soil to reduce the secondary pollution of nitrogen and phosphorus pollutants in sediment when the reservoir is put into normal operation，and ensure the safety of drinking water of the reservoir.The research results are useful for water quality monitoring and management of other newly-built reservoirs.

reservoir；eutrophication；sediment；desilting

TV697

A

1008-0171（2016）05-0019-03

2016-06-06

珠海市科技局资助项目（2009年071号）

刘红涛（1965-），女，广东增城人，珠海市水资源中心高级工程师。