东风水库水质分析及治理建议

赵良坤

(玉溪市中心城区水资源调度管理局，云南 玉溪 653100)

1 概 况

东风水库位于云南省玉溪市红塔区东北部的沙头村，属珠江流域西江水系南盘江河流曲江上游河段。水库于1960年10月建成，由拦河坝、溢洪道和2条输水隧洞组成。拦河坝高48.17m，坝顶长450m，坝型为黏土心墙坝，总库容9090万m3，兴利库容6218万m3。水库控制流域面积309.5km2，来水主要由库区降雨和董炳河、九溪河、赵元河补给，多年平均径流量6970万m3。

东风水库是一座以城市供水、防洪、灌溉为主综合性利用的中型水库，也是云南省水污染防治目标责任国家考核的37个地级及以上城市集中式饮用水源地之一，承担着玉溪市中心城区35万人的供水任务，总供水能力4500万m3/年，同时还承担着下游35.14万人、11万亩耕地及213国道、昆磨高速、中老铁路玉溪段等重要交通设施的防洪任务。

2 水质分析

东风水库作为玉溪市中心城区重要的饮用水水源地之一，水质好坏直接影响到居民的身体健康，水质监测工作的重要性不言而喻。目前，水质监测工作分别由云南省生态环境厅驻玉溪市生态环境监测站和云南省水文水资源局玉溪分局独立监测，监测频次为每月1次。监测资料序列长、可信度高，本次水质评价采用云南省生态环境厅驻玉溪市生态环境监测站提供的监测数据。

2.1 分析方法

按照《云南省水功能区划(2014年修订)》的要求，东风水库水质保护目标为Ⅲ类，因此，东风水库库区及入库河流按照《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水标准进行分析评价，采用《地表水环境质量评价办法(试行)》中规定的方法。

2.2 库区水质评价及相关指数计算

2.2.1 水质评价

先按时间序列计算水库各个评价指标浓度的算术平均值，再按照单因子评价法进行评价。东风水库2021年水质监测结果见表1。

表1 东风水库2021年水质监测结果统计

从表1可以看出，2021年东风水库水质评价为Ⅱ类和Ⅲ类水的月份分别为6个月，占比各为50%，全年水质达标率100%，水质状况良好。Ⅱ类水出现的时间为5月、6月、7月、8月、10月和11月，Ⅲ类水出现的时间为1月、2月、3月、4月、9月和12月，说明丰水期的水质优于枯水期。

2.2.2 营养状态评价

2.2.2.1 评价方法

评价方法采用综合营养状态指数法[TLI(∑)]。

2.2.2.2 综合营养状态指数计算

综合营养状态指数计算公式如下：

式中：TLI(∑)为综合营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态的相关权重；TLI(j)为第j种参数的营养状态指数。

2.2.2.3 相关权重计算

以叶绿素a作为基准参数，则第j种参数的归一化的相关权重计算公式为

式中：rij为第j种参数与基准参数叶绿素a的相关系数；m为评价参数个数。

中国湖泊(水库)的叶绿素a与其他参数之间的相互关系rij及rij2见表2，相关参数权重计算成果见表3。

表2 中国湖泊(水库)部分参数与叶绿素a的相互关系rij及rij2值

表3 相关参数权重计算成果

2.2.2.4 各项目营养状态指数计算

TLI(CODMn)=10(0.109+2.661ln3.32)=33.01

其中叶绿素a单位为mg/m3；SD单位为m；其他指标单位均为mg/L。

2.2.2.5 综合营养状态指数计算

×34.45+0.18×48.73+0.18×45.65+0.18

×33.01=24.75

计算得出综合营养状态指数TLI(∑)<30，可知东风水库水体为贫营养状态，说明2021年东风水库库区水质状态良好。

2.3 入库河流水质评价

因为董炳河和九溪河均只有1个监测断面，所以入库河流水质评价时采用单因子评价法，即先计算该断面全年各评价指标浓度算术平均值，再根据评价时段内该断面参评的指标中类别最高的一项来确定。

当断面水质超过Ⅲ类标准时，先按照不同指标对应水质类别的优劣，选择水质类别最差的前三项指标作为主要污染指标。

笔者收集了董炳河和九溪河2018—2020年的水质监测数据，由于篇幅有限，本文仅对2条入库河流2019年的水质监测数据进行分析评价。并通过对3年监测数据的分析，研判河流水质的变化趋势。

2.3.1 董炳河水质评价

2019年董炳河水质监测结果统计见表4。

表4 2019年董炳河水质监测结果统计

从表4中可以看出，2019年董炳河水质全年评价为劣Ⅴ类，其中，5月为Ⅲ类；4月、9月、11月、12月为Ⅳ类；2月、3月、7月、10月为Ⅴ类；1月、6月、8月为劣Ⅴ类。Ⅰ～Ⅲ类水质比例为8.33%，劣Ⅴ类水比例为25.00%，属于中度污染。主要超标项目为铁和总氮，超标倍数分别为0.33倍和1.09倍。

通过对董炳河2018—2020年监测数据的分析可知，董炳河水质为中度至重度污染，主要污染物指标是总氮，超标倍数均大于1.00倍，2019年还出现了铁超标的现象。董炳河的主要污染源是来自农村生活污水和农业面源污染产生的总氮。

2.3.2 九溪河水质评价

2019年九溪河水质监测结果统计见表5。

表5 2019年九溪河水质监测结果统计

从表5中可以看出，2019年九溪河水质全年评价为Ⅳ类，其中，1月为Ⅲ类；4月、5月、6月、7月、9月、10月、11月、12月为Ⅳ类；2月、3月为Ⅴ类；8月为劣Ⅴ类。Ⅰ～Ⅲ类水质比例为8.33%，劣Ⅴ类水比例为8.33%，属于轻度污染。主要超标项目为五日生化需氧量和总氮，超标倍数分别为0.10倍和0.34倍。

通过对九溪河2018—2020年监测数据的分析可知，九溪河水质逐渐从轻度污染演变成重度污染，水质状况逐年恶化，总氮的超标倍数逐年增加，并出现了主要污染物指标逐年增多的情况，说明九溪河水质呈现出逐年变差的趋势，水质保护形势日趋严峻。

3 污染物排放及特征分析

3.1 点源污染控制形势严峻

统计数据显示，目前水源保护区内分布有九溪镇、安化彝族乡2个集镇，集镇人口15352人；8家工业企业、32家餐馆饭店；148家规模化畜禽养殖场(户)。

根据水源保护区内点源污染物排放结果，综合考虑点源污染治理设施对集镇生活、工业企业、第三产业污染物排放的处理效果，2019年集镇生活污水、生活垃圾、工业企业、第三产业、规模化畜禽养殖等点源共计排放污水80.46万t，污染物化学需氧量、总氮、总磷、氨氮排放量分别为144.69t、29.66t、4.91t、17.15t；其中，以江川区九溪镇占比最大，其污染物化学需氧量、总氮、总磷、氨氮在总量中的占比分别达93.3%、91.5%、92.5%、91.1%。

3.2 面源污染排放占比较大

依据红塔区、江川区、九溪镇、安化彝族乡、前卫镇的统计年鉴，以及云南数字乡村网等数据，结合现场调研情况，2019年水源保护区内因面源产生的污水排放量为57.74万t，污染物化学需氧量、总氮、总磷、氨氮排放量分别为1233.04t、191.93t、17.85t、17.58t。从各污染物占比情况来看，污染物化学需氧量主要来源于农田径流、分散式畜禽养殖污染，其占比分别达到51.73%、29.00%；污染物总氮主要来源于农田径流、分散式畜禽养殖污染、水土流失，其占比分别达到71.87%、10.58%、10.09%；污染物总磷主要来源于农田径流、分散式畜禽养殖污染、水土流失，其占比分别达到32.84%、23.91%、21.06%；污染物氨氮主要来源于农田径流、分散式畜禽养殖污染，其占比分别达到70.39%、23.95%。

3.3 污染物排放特征分析

从污染物的构成来看，污染物以面源污染为主。水源保护区内污染物化学需氧量、总氮、总磷、氨氮排放量分别为1377.73t、221.58t、22.76t、34.74t。在各污染物排放总量中，除污染物氨氮点源占比达49.38%以外，其余污染物中均以面源为主，面源所占比重在78.44%～89.50%之间。

从空间分布来看，以九溪镇的污染物排放占比最大。从水源保护区涉及的乡镇来看，九溪镇污染物排放占比最大，其污染物化学需氧量、总氮、总磷、氨氮排放量分别占总量的45.94%、47.62%、50.62%、67.48%；其次为安化彝族乡，其污染物占比分别为22.06%、21.43%、19.42%、15.02%；其他乡镇(街道办)的污染物排放占比相对较小，均在10%以下。

从水源保护区分级来看，污染物排放主要来自二级保护区，化学需氧量、总氮、总磷、氨氮排放占比分别为53.72%、55.10%、55.64%、75.87%；其次为准保护区，化学需氧量、总氮、总磷、氨氮排放占比分别为45.41%、43.73%、42.62%、23.86%；一级保护区占比相对较低，各污染物占比介于0.53%～1.82%之间。

通过以上分析可知，东风水库饮用水水源保护区污染物主要来自农田径流、分散式畜禽养殖、水土流失等产生的面源污染，以及集镇人口聚集产生的点源污染；受区域面积、社会经济发展水平等因素影响，污染物排放主要分布于九溪镇、安化彝族乡，并以二级、准保护区分布为主。

4 建 议

根据水质评价结果、污染物排放及特征分析，结合东风水库实际情况，提出以下建议：

a.为系统科学地保护东风水库水质，2018年，玉溪市水利局委托昆明市环境科学研究院编制完成了《玉溪市东风水库饮用水水源地生态环境综合整治三年行动计划》(2018—2020年)，并得到了市委、市政府的批复。该计划从清水产流及增容、双目标控制、生态恢复与保护、生态环境监管能力建设4个方面进行了系统的研究和规划,涉及26个重点工程项目及措施，估算投资6.90亿元。但由于各种原因，导致部分项目至今尚未启动，已经启动的项目也存在建设进度缓慢、无法如期发挥工程效益等问题。建议尽快启动尚未实施项目并加快建设进度。

b.在做好源头治理的同时，还应做好东风水库水体的综合治理工作。水生态修复是一个复杂的系统工程，需要进行系统研究、辩证施策，不能头痛医头脚痛医脚。建议邀请国内知名高校、科研院所，根据目前东风水库水质保护中存在的问题进行规划研究，制定一套系统、科学、可行的综合治理方案，真正做到“对症下药，辩证施策”，为东风水库的水质保护提供一套长期、可持续的治理方案，在实施过程中根据水质变化情况，及时调整方案，确保水库水质进一步改善。

c.对水库实施一段时间的禁渔期，通过生物措施改善水质。借鉴高原湖泊或其他水库水生态修复的成功经验，对东风水库实施2～3年甚至更长时间的禁渔期，让东风水库的鱼类自然繁衍生息，降低水体中的藻类数量，防止水华现象发生。

d.对九溪河的原水进行处理。九溪河是东风水库第二大入库河流，多年平均来水量2138.1万m3。但近几年来，由于水质污染严重，不能满足地表水环境质量标准，为避免九溪河水进入水库，污染水库水质，水库管理单位于2018年在距离水库入口约2.6km处建设了一个分流口，将九溪河水截流并通过出流改道工程直接引入水库下游的河道中，这一应急措施虽然能够每年减少约2000万m3的劣质水进入东风水库，对保护东风水库水质起到了一定的作用，但也直接造成东风水库来水量严重不足，水库一直处于低水位运行，水库的自净能力明显下降等问题。因此，建议采用适宜的技术或工艺对九溪河的原水进行处理，水质达标后进入东风水库，可以很大程度上改变水库来水不足、一直处于低水位运行的现状，增强水库水体的自净能力。

e.加大外流域调水力度，在增加蓄水量的同时改善东风水库水质。建议加大华宁大龙潭调水工程的调水力度，增加每年调水量，使其有足够的水量与东风水库现有水体进行中和，在增加蓄水量的同时增强水库水体的自净能力，进一步改善东风水库水质。