山东省水库环境及其对供水安全的影响分析

田守岗，刘 健

（山东省水利科学研究院，山东 济南250014）

根据水利普查资料统计，目前山东省兴建各类水库6 414 座，总库容达到216 亿m3，调洪库容103 亿m3，兴利库容112 亿m3。其中大型水库37 座，中型水库197 座，小型水库6 180 座[1]。从空间分布来看，水库主要集中在鲁中、鲁东和鲁南的低山丘陵区，烟台市、临沂市、潍坊市和泰安市四市的总量3 373 座，占全省总量的52.6%；鲁北和鲁西南的菏泽市、德州市、聊城市和滨州市总量为97 座，仅占全省总数的1.5%。水库在实现防洪除涝任务的同时，作为重要的地表水源，还承担着向城乡居民生活、工业生产、生态和农业灌溉等多方面的供水任务，为当地的经济社会发展提供了强有力的水资源保障[2]。

近年来，随着经济社会的快速发展和人口的增加，库区上游的农业、工业等人类生产活动频繁，极大地改变了水库的环境状况，对水库的水质产生了一定的影响[3]。本文基于山东省典型水库环境状况，分析其对水库水质的影响，进而提出相对应的保障措施。

1 水库环境状况分析

水库环境按照空间划分为陆域环境和水域环境。其中，陆域环境主要是指集水域人类活动、点源和面源污染、植被覆盖与水土流失、道路交通穿越等；水域环境主要是指水库形状、库底淤积、库区水产养殖等。

1.1 陆域环境

1）集水域人类活动状况。水库按照水库集水域地形条件分为山丘型水库和平原型水库。山东省平原型水库主要分布在鲁北的平原地区。平原型水库一般为平原地区围坝水库，没有自然汇水面积，入库水来源主要为接受垂向大气降水和跨流域（区域）调水[4]。一般情况下，平原水库的蓄水水位要高于周边地形，且水库周边均建设了截渗沟和围网护栏，人类活动对水库水质产生的直接影响较小。

山东省山丘型水库主要分布在鲁中、鲁东和鲁南的低山丘陵地区，其来水主要由大气降雨，经过坡面产流、河道汇流后，积蓄于水库中。自集水域开始，人类活动对山丘型水库水质会产生较大影响。坡地开荒，容易引起上游水土流失，梯田与植树造林则可起到涵养水源、遏制水土流失的功能；农业生产、规模化养殖以及工矿企业生产等，则产生直接污染源，对水库水质产生较大的影响。

2）集水域点源和面源污染状况。点源污染主要是指水库坝址上游汇水范围内的大型工矿企业及集中污水排放口。根据水库的功能定位和供水对象，水库可作为集中式饮用水水源地、工业供水水源地和农业灌溉水源地。据现场调研，山东省109 个集中式地表水库水源地进行了保护区的划分，在划定的保护区内不存在集中排污口。

面源污染主要包括农村生活污染和农业面源污染。相较于平原型水库，山丘型水库周边往往人类活动较为活跃，农村农居、农业种植密集，因此面源污染对山丘型水库水质影响较大[5，6]。例如，岸堤水库在2010 年划定的一级保护区范围内有100 多处村庄，5 万余农村人口，且大量种植了桃、杏等经济作物，人类活动较为频繁。2019 年重新划分了水源地保护区，并对保护区进行了综合整治，对农村污水对水库水质的直接污染进行了严格控制。高密市王吴水库受到区域气候环境的影响，自2015 年以来一直未形成有效径流，导致水库干涸无水可供。2020 年8 月底，在强降雨影响下王吴水库蓄满，2020 年9 月水库水质监测化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量分别超地表水Ⅲ类标准0.4 倍、0.4 倍和0.15 倍，10月水库水质总磷含量超地表水Ⅲ类标准2.8 倍，说明在汛期大雨后，水库水质存在有一定程度的污染问题。

3）集水域植被覆盖与水土流失状况。近年来，山东省大力开展水土流失防治工作。自2016年以来，全省综合采取封禁治理、梯田改造升级、栽植水保林、经济林等措施，不断加大水土流失治理力度，积极开展了生态清洁小流域建设。在重点工程带动下，累计完成水土流失治理6 588 km2。截至2019 年底，山东省水土流失面积较2011 年（全国第一次水利普查）减少11.6%，中度及以上水土流失面积减少84.2%以上，实现面积、强度的双下降。各水库结合自身实际，积极开展植树造林工作，极大地提高了水源涵养。根据现场调研，全省31 处山丘型水库国家级饮用水水源地的一级保护区植被覆盖率均在90%以上。

4）上游及库区道路交通穿越状况。据调查，山东省水库保护区范围内大多存在道路交通穿越。各地区基本建立了危险化学品管理制度，对危险化学品运输车辆进行监管。但运输危险化学品的车辆发生交通事故后导致危险化学品泄漏到河道中，随着水流的流动发生物理迁移汇入水库，使得突发环境事件的发生概率大大提高。同时，汽车尾气和轮胎磨损碎屑留置在公路和桥梁上，经过风吹、雨淋都有可能进入水库，从而给水体带来石油类、氮磷、重金属以及微塑料污染风险。

1.2 水域环境

1）水库形状状况。“水位（水深）—库容—面积”曲线直观反映了水库的形状。对于一定库容的水库，宽—浅型水库水面面积较大，导致水面蒸发损失增多。较浅的水深使得阳光可以直接透射到库底，水体温度升高、光照相对充足，给水生生物提供了良好的光合和繁殖条件，进而影响水质[7]；窄—深型水库由于能够提供更宽范围的水生态系统过渡带，在保障水质安全方面有更大的容许度。例如，青岛市的宋化泉水库和挪城水库的水库形状均为宽—浅型，在当前降水来水有限的情况下，就给调蓄黄河水量和保证水库水质标准的博弈问题提出了挑战。

2）库底淤积状况。山东省山丘型水库主要修建于20 世纪50～80 年代，主要受上游泥沙淤积影响；平原型水库基本自本世纪开始修建，主要外调水泥沙淤积影响[8]。根据相关文献资料，在1972—1984 年，山东省水文总站对大型水库和部分中、小型水库进行库区淤积测量。结果显示：自建库以来，全省大型水库和中型水库死库容平均淤积34.2%和28.4%，兴利库容分别平均淤积5.3%和5.6%。据调研，近年来全省水库未开展大规模的清淤，水库淤积情况可能较前期更加严重[9]。淤积的泥沙同时携带着大量的氮磷营养物质沉积在库底，在水库水位较浅、阳光直射或者库底淤泥扰动的时候，底泥中的营养物质容易释放，易发生二次污染[10]。

3）库区水产养殖状况。水产养殖亦是水库承担的一项重要功能。近几年，山东省坚持“调整结构、控制规模、品种多样、吃滤结合、防控污染、减少病害、稳步发展”的原则，除放养鲤、鳙等常规品种外，把草鱼、罗非鱼、鲫鱼、大规格鱼种培育等作为网箱养鱼的重点。目前，全省水库累计养鱼面积4．84 万hm2。

山东省大、中型水库一般均具有生活饮用水供水功能，水库网箱养殖已经全部禁止，取而代之的是兼具生态功能的增殖放流。例如，潍坊峡山水库从2008 年开始大力实施增殖放流。青岛棘洪滩水库科学投放滤食性鱼类净化了水质，从而解决了藻类对供水安全的影响。经监测，科学投放成效显著，每年夏秋季节水库总氮都会大幅度降低，推断为藻类生长吸收了氮，滤食性鱼类滤食藻类，形成了生态良性循环[11]。

山东省生产性养殖的任务主要由小型水库承担，重点利用小水库具有易管理、回捕率高、便于精养的特点，采取大水面增殖与网箱养鱼相结合，并辅以施肥措施的精养开发模式，网箱精养鲤、鲫、草、罗非鱼等品种。小型水库在发展生产养殖的同时，由于人工的投放饵料，也给水质带来了一定的影响和风险。

2 环境状况对水质影响分析

任何一种环境因素，对水库水质都会起到正面或者负面的影响。如水库集水域适当的人类活动产生的氮、磷等营养物质，会给水库水体中的浮游生物提供营养，从而保证整个水库生态系统的良性循环。而超量的氮、磷营养物质，会引起水质恶化、浮游生物过载。适量科学的增殖放流会对水质有一定的净化作用，而过量增殖放流鱼类会引起水库生态系统的破坏，导致水质恶化。

根据2016—2018 年全省水库水功能区监测结果，主要承担生活饮用水供水任务的62 个水库中，符合Ⅱ类以上水质标准水库占比38%，符合Ⅲ类水质标准水库占比60%，IV 类水质标准水库占比2%，主要是化学需氧量和高锰酸盐指数超标。水库水质超标大多发生在丰水期，说明由于丰水期降水冲刷地表、携带着人类活动产生的污染物质进入水库，影响了水库水质。从营养状况来看，轻度营养水库占比40%，中度营养状况占比60%。从年际变化分析得知，2016—2019年全省水质总体具有逐年提高的趋势，其中达到Ⅱ类水质标准的水库数量增加，而呈现中度营养状况的水库数量亦在逐年上升。

3 水库供水安全保障措施

3.1 构建水库—流域共同体

构建水库—流域共同体，打造“海绵流域”。水库作为人类兴利除害的重要水利基础设施，连同上游流域是山、水、林、田、湖、草的直观体现。山东省的山、水、林、田、湖的建设与保护已经引起了社会的高度重视，而对于草的建设与保护相对较弱。草地的建设有效减少了陆地蒸发损失、增加了壤中流，从而可以减缓洪峰流量，净化水质，增加水库来水量[12]。加大草地建设、入库河流人工湿地建设，可以消减暴雨径流对水库的冲击，较大程度降低水库的污染物输入量，尤其是氮磷营养盐等污染物，从而提高入库水质，保障供水安全。

3.2 控制生产生活污染源

采取一定的措施对水库上游农村和工业生产污染源进行控制。

农村污染源控制主要包括农村生活污水治理和农业面源污染治理。主要措施有：1）采用分散式污水处理装置与农业生态利用相结合的方式对农村生活污水进行处理。2）城镇生活污水通过污水处理厂集中处理达标后排放。3）库区内居民的生活垃圾必须做到日产日清，进一步完善与加强“户集村收、乡镇运输、区县处理”的三级生活垃圾处置。4）控制农业种植源和养殖源的污染物输入量。大力推广农村无磷洗涤剂；大力开展水库库围、坡度大区域进行退耕还林工程；调整种植结构，推广低肥高产种植作物，全面开展科学施肥工程，重点控制氮磷肥料的施用量，逐步提高有机肥料的施用比例，提高氮磷肥料的利用效率，农业养殖源通过建立生态养殖小区的方式，将散户养殖集中，通过耕地、水田的有机肥料需求量，确定养殖规模，做到养殖废物综合利用。

工业源控制的主要措施主要有：1）从源头控制，严格落实工业污水处理达标排放。2）对于有水功能要求的水库，其上游的工业废水处理要进一步提标，或者通过管道导流到流域外排放。3）在承担饮用水水源任务水库的保护区范围内，严禁新建有生产废水产生的工业项目。

3.3 控制底泥污染

底泥污染控制措施通常为底泥疏浚、种植沉水植物、投加絮凝剂及底泥覆盖物等。对水库库底沉积物进行清淤疏浚，不仅可以提高水库的库容量，而且可以控制底泥的二次污染。但是，底泥疏浚工程量大、费用高，并对水库生态系统产生一定破坏作用。种植沉水植物可有效沉淀悬浮态有机物和营养盐，增加水体透明度，改善水库生态系统。投加絮凝剂及底泥覆盖物，增加底泥稳定性，减少水动力和生物扰动，控制底泥污染物释放。根据各水库实际情况，选择合适的措施控制底泥污染。

3.4 建立环境风险应急系统

建立环境风险应急系统。1）优化布设监测站点，采取建设水库水质在线监测预警系统和定点取样室内化验等方法，准确掌握水库水质变化情况。2）提高水库水质。适当增加鲢、鳙等滤食性鱼类的放养量，种植沉水植物。3）控制突发环境事件。危险品运输车辆必须符合相关规范，禁止通行危险性大、毒性高的危险品运输车辆，设置水库公路导流沟和应急池。4）建立水库环境风险应急预案，完善水库环境风险应急的组织，明确事故责任，配套相关应急硬件设施。

4 结 语

本文对影响水库水质的库区环境因素进行了分析，并提出了一系列的水库供水安全保障措施。通过采取一定的工程和非工程措施对水库进行管理和保护，从而提高水库的水质，保障区域人民生活生产用水需求及供水安全。