水庫水質(zhì)現(xiàn)象分析及水庫對環(huán)境的影響8頁

1、水庫水質(zhì)現(xiàn)象分析及水庫對環(huán)境的影響朱 源 輝（漳州市水利局，福建 漳州 363000） 摘要：本文主要對水庫的水質(zhì)及其對周圍的環(huán)境所造成的影響進行研究，了解各個方面影響的大小，并進一步提出防治措施。關(guān)鍵詞：水庫 水質(zhì) 環(huán)境 措施 水庫作為一種水利工程，在現(xiàn)代水利:資源水利、城市水利中發(fā)揮著越來越大的作用，它不僅有防洪、調(diào)洪、蓄洪等除災(zāi)減災(zāi)的功能，在水資源的優(yōu)化配置中也是舉足輕重，在傳統(tǒng)的農(nóng)田水利中它是農(nóng)業(yè)的命脈，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的加快，水庫已是重要的取水水源，如北京的密云、官廳水庫是北京人生命之源，承擔(dān)著北京市的生活用水、工業(yè)用水，影響到北京的環(huán)境和北京的可持續(xù)發(fā)展。因而有必要加

2、強對水庫的研究，為進一步提出防治措施作好準備。1 水庫中的水質(zhì)現(xiàn)象水庫中的水質(zhì)現(xiàn)象，大致分為水溫變化、渾水長期化及富營養(yǎng)化三大類。而每個現(xiàn)象基本上都是由于河水在水庫內(nèi)長期滯留的結(jié)果。1.1水溫變化水庫在當(dāng)?shù)厮摹夂驐l件和水庫運行方式的影響下，具有特有的水溫結(jié)構(gòu)。這個水溫結(jié)構(gòu)也作為密度結(jié)構(gòu)，使水庫的入流、出流產(chǎn)生異重流現(xiàn)象，支配河水在水庫內(nèi)的滯留狀況。由于河水本身的水質(zhì)與滯留狀況的關(guān)系，會產(chǎn)生各種各樣的水質(zhì)現(xiàn)象。因而，水庫的水溫特性對于水庫水質(zhì)現(xiàn)象的預(yù)測、評價及水質(zhì)保護方法的研究是極其重要的。 水庫的水溫結(jié)構(gòu)，按照水庫內(nèi)水流的大小，大致分為分層型和混合型。分層型一般出現(xiàn)在大型水庫，以夏季為中心

3、，形成穩(wěn)定的水溫層次。由于這種垂直方向的水溫差，按照密度梯度來說，難以產(chǎn)生上下的混合。因水庫入流、出流的流動，只形成水平的層狀流動，庫水被分為層狀的流動部分和停滯部分，其結(jié)果，使水質(zhì)也產(chǎn)生了差別。同樣，以冬季為中心，由于冷卻產(chǎn)生對流現(xiàn)象，庫水受到上下強烈的混合，水質(zhì)也一致化?？梢哉f，這種由于水溫差異而產(chǎn)生的流動，在一般河水中因滯留時間短，難以產(chǎn)生像水庫滯留發(fā)生的水質(zhì)變化。 大型的分層型水庫是一個熱容量大的巨大水體，該水體在升溫期難以變熱，降溫期難以變冷，從而形成入流水和出流水的溫差。一般出流水溫度在升溫期變低，降溫期變高，形成入流、出流年間水溫在相位上的變化。 河流水溫的變化，對灌溉及內(nèi)陸水域

4、漁業(yè)的影響是很大的。不過可較容易地利用水溫成層的特點采取表層取水或分層取水的方式調(diào)節(jié)水溫。因為水庫的水與出流水的溫度可以用數(shù)值分析，十分精確地預(yù)測出來，所以，能夠準確地規(guī)定與下游河道水溫要求相適應(yīng)的取水設(shè)施的操作方式，但是，難以排放與年內(nèi)天然河流水溫相同的水。例如，以灌溉為主要對象的取水方式，必須根據(jù)下游河道的水溫要求安排。并且，作為取水方式，不僅對調(diào)節(jié)水溫有效，就是對處理渾水、富營養(yǎng)化等其它水質(zhì)現(xiàn)象均都有效，必須綜合研究。為此，各水質(zhì)要素對下游河道的影響必須定量地掌握。目前關(guān)于水溫變化的影響仍然不十分了解，如水溫對魚類等的影響的容許范圍能定量地予以確定的話，作為綜合的水質(zhì)保護措施，可能會作出

5、更合理的放流方式。1.2渾水長期化 渾水長期化是水庫蓄洪時納入渾水，連續(xù)長期地泄放至下游而產(chǎn)生的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象因水庫規(guī)模、洪水規(guī)模及洪水發(fā)生時間不同而產(chǎn)生各種各樣的形態(tài)。渾水長期化對河川的景觀及娛樂、漁業(yè)、水利等的影響，已被列為日本最大的大壩環(huán)境問題之一。雖然渾水的定義尚不明確，但可以認為主要是細微的無機質(zhì)顆粒所構(gòu)成。 渾水在水庫內(nèi)的動態(tài)與水庫的水溫結(jié)構(gòu)有密切的聯(lián)系。渾水長期化現(xiàn)象在集水區(qū)水土流失嚴重的分層型水庫能明顯出現(xiàn)。渾水長期化的結(jié)構(gòu)已大致明確，也能通過數(shù)理模型研究，用數(shù)值分析進行預(yù)測，精度完全滿足實用上的要求。但在預(yù)測洪水時尚待解決的入流水的濁度預(yù)測問題，主要是岸坡等崩塌時所產(chǎn)生的污物

6、與降雨、河流流量等的關(guān)系不明確，修筑道路等人為的影響也很大，這方面只能用現(xiàn)場實測資料來掌握其特性。 由于水庫的水溫層次關(guān)系，渾水在庫內(nèi)往往呈水平的層狀停滯。因此，用避渾取清的分層取水法可以取得一定效果。但是，由于洪水規(guī)模和發(fā)生時期不同，特別由于秋末大洪水所產(chǎn)生的渾水，因緊接著到來的冷卻期發(fā)生對流混合，往往使水庫內(nèi)的渾水完全擴散，這是造成渾水長期化的重要原因之一。 作為減輕渾水長期化的措施，在水庫操作運用方面采取分層取水和渾水早期排放等水庫運行措施的同時，流域內(nèi)的水土保持措施仍然是重要的。但修建水庫難以避免某種程度的渾水長期化，為此，應(yīng)定量掌握渾水對景觀、魚類等環(huán)境要素的影響和查明濁度的容許范圍

7、。1.3富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化是浮游植物和水生物的繁茂生長而使水質(zhì)持續(xù)惡化的現(xiàn)象，隨著流域內(nèi)的生態(tài)、工業(yè)結(jié)構(gòu)變化，河水的營養(yǎng)指標上升，水庫的富營養(yǎng)化已有逐漸嚴重的傾向。由于浮游植物的異常增值而產(chǎn)生“水華”和大型的水生植物的異常繁茂，成為富營養(yǎng)化的明顯標志。同時由于這種現(xiàn)象常年累月的反復(fù)，伴隨水質(zhì)惡化會產(chǎn)生異臭等現(xiàn)象。富營養(yǎng)化現(xiàn)象在營養(yǎng)鹽含量大的分層型水庫也容易產(chǎn)生。在從春天到夏天的分層期停滯的表層，對營養(yǎng)鹽濃度敏感的浮游生物不斷增殖，有時形成“水華”，浮游生物的死骸因沉降而被氧化分解，消耗庫底停滯層的溶解氧，使底層出現(xiàn)缺氧狀態(tài)而產(chǎn)生硫化氫，并從底泥中分解出營養(yǎng)鹽與重金屬。這些分解物由于冷卻期的等對流

8、現(xiàn)象，在水庫中擴散，更進一步提高水庫的營養(yǎng)化水平。 水庫的富營養(yǎng)化不同于其它水質(zhì)現(xiàn)象，其主要原因是人為的排污。如東山紅旗水庫，其水是由云霄杜塘水庫引來的，杜塘水庫的水質(zhì)是類，紅旗水庫的水質(zhì)卻是類，已有富營養(yǎng)化趨勢，水藻大量繁殖，該水庫為東山唯一的供水水源地，若不及早治理，會造成不可彌補的損失。為此，作為預(yù)防措施，必須加強流域管理，防止污染。然而，因伴隨復(fù)雜的生物活動產(chǎn)生的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，現(xiàn)在對其機理還不十分了解，也不知道富營養(yǎng)化水平達到什么程度會產(chǎn)生實質(zhì)性的危害，水質(zhì)本身的保護標準也不明確，因而，流域的管理標準也難以確定。富營養(yǎng)化現(xiàn)象的預(yù)測、評價、處理措施，均存在著很多問題。2 水庫對環(huán)境的影響

9、水庫大壩改變了河流的水文條件，同時對自然、生物和社會文化系統(tǒng)產(chǎn)生一系列的影響。筑壩蓄水就要在自然背境中置入一個大的建筑物，因而就會使當(dāng)?shù)厮h(huán)境條件發(fā)生較大的改變。水庫淹沒就會對交通方式、文物古跡、農(nóng)村、市鎮(zhèn)以及當(dāng)?shù)氐闹参锓N群和動物等產(chǎn)生立刻的、顯著的影響。大壩本身不僅對自然水體的流動，而且對魚類洄游和交通形成一種阻礙。2.1水庫對自然條件的影響 如小氣候的改變，特別是濕度的改變，在有些情況下導(dǎo)致霧的增加及庫區(qū)降水的變化；庫區(qū)的水文循環(huán)也顯著地受到影響；地下水位的變動、滲漏、下游河床可能的侵蝕和沉積的變化以及庫區(qū)水體的負荷誘發(fā)地震的可能性等問題。2.2水庫對水生系統(tǒng)的影響 從地球化學(xué)和生物地球化

10、學(xué)的觀點，水庫蓄水對原來的水生態(tài)系統(tǒng)會產(chǎn)生顯著的改變。水質(zhì)改變一般是要發(fā)生的，特別是由于細菌和富營養(yǎng)化的作用。許多水庫的水體中營養(yǎng)物質(zhì)的含量（氮磷化合物）和元素的總量有了巨大的變化。營養(yǎng)的增加將使細菌和水藻大量繁殖，因而使水發(fā)臭，同時也使水中氧的含量降低。水中溶解氧的降低將威脅著某些魚種的生存，它還會導(dǎo)致產(chǎn)生厭氧微生物繁殖條件，使水質(zhì)進一步惡化。2.3傳染病媒介的發(fā)生 其中最重要的是瘧疾和血吸蟲病。這些疾病的媒介物的生活周期全部或部分是在水中。瘧蚊在靜水中易于孳生，建壩蓄水可使上述疾病的相對分布轉(zhuǎn)移，同時也給釘螺提供了適宜的棲息地。2.4水庫對水質(zhì)、底質(zhì)的影響 水庫上游的工礦企業(yè)或土壤本底中會

11、含有有毒物質(zhì)，由于“三廢”的排入或暴雨的侵蝕作用，致使含有大量有毒物質(zhì)的水和泥沙流入庫內(nèi)，使水庫水質(zhì)和底質(zhì)受到顯著影響。例如豐滿水庫由于其上游金礦選礦用汞，歷年來共有3060噸汞隨廢水流入庫區(qū)；又如三門峽水庫，由于黃土高原的土壤中含砷較多，暴雨時砷隨著泥沙入庫，以致使庫區(qū)泥沙中砷的含量超標很多。此種物質(zhì)如遇水流急變或水庫沖沙就有可能沖起使水庫和下游水質(zhì)惡化。 目前水源污染對水庫水質(zhì)的影響已經(jīng)引起重視，但對水庫泥沙與水庫水質(zhì)的關(guān)系尚注意不夠。因此對有些水庫還應(yīng)研究水庫泥沙與污染物質(zhì)的關(guān)系并進而在水源保護中研究控制泥沙的作用問題。2.5水庫對下游的影響 有些河流的泥沙中挾帶肥料和營養(yǎng)物較多，建壩后

12、泥沙被截留庫中，又由于上游大量取水，使建庫后下泄水量減少，致使下游發(fā)生許多新問題。如下游水量分配發(fā)生很大變化；供水能力減??；水環(huán)境容量減小等。2.6水庫對農(nóng)業(yè)、漁業(yè)的影響 當(dāng)水庫庫容大，調(diào)節(jié)程度高，水庫的水溫結(jié)構(gòu)呈分層型。由于水庫中深層的夏季水溫較低，如取水口深，致使大壩下游河段在一定范圍內(nèi)的水溫較在自然狀態(tài)下為低（大壩處最低），如引用低溫水灌溉會使農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，有時也會對一定河段的魚類產(chǎn)生影響。 溢洪道對魚類的影響，當(dāng)水流通過溢洪道時，水可能被空氣中的氧和氮過分飽和。實踐證明，當(dāng)?shù)淖畲蠛拷咏?20飽和率時，對某些魚類的生存就有明顯的惡果。2.7其它影響2.71水庫對交通的影響。 水庫淹沒，常

13、引起鐵路、公路改線；庫區(qū)及下游又因建庫而有利于航運的發(fā)展。2.7.2壩工失事造成災(zāi)害 各種不同規(guī)模的壩工失事也是有的，失事后造成的災(zāi)難隨大壩和水庫的規(guī)模而異，一般包括下游大面積的淹沒、財產(chǎn)的損失、生命的傷亡以及疾病的傳播等。大壩和水庫的規(guī)模愈大，其失事造成的災(zāi)難也愈大。因此，設(shè)計和施工要確保大壩安全，并應(yīng)該經(jīng)常檢查和擬定一些安全措施。3 防治措施綜上所述，造成水庫水環(huán)境惡化因素有很多，要進行防治可以引用系統(tǒng)理論，建立系統(tǒng)模型，分析污染成因，建立造成惡化各種環(huán)境因子的數(shù)據(jù)庫和數(shù)學(xué)模型，較完整系統(tǒng)地提出可操作的法制的、行政的、技術(shù)的、經(jīng)濟等的水資源保護監(jiān)督管理辦法、原則、任務(wù)、目標。防治措施主要分

14、為兩類：一管理措施，是通過法制的、行政的、經(jīng)濟的手段；二技術(shù)措施，是通過優(yōu)化配置、監(jiān)測、生物或化學(xué)手段等來達到治理目標。3.1管理措施3.1.1改變“多龍管水，群龍無首”的局面，實現(xiàn)“多龍治水，一龍管水”的新格局,建立有權(quán)威性的行政管理機構(gòu)。3.1.2制定水污染控制法律和相應(yīng)的配套法規(guī)，依法進行防治，不要走“先發(fā)展后治理”的老路子，排除地方保護主義和行政干預(yù)，真正意義上做到“有法必依，依法必嚴，違法必究”。 3.1.3制定各種管理標準并相應(yīng)地采取一些經(jīng)濟手段等。在市場經(jīng)濟條件下，有些水庫管理體制發(fā)生改變，以庫養(yǎng)庫，追求經(jīng)濟利潤的最大化，不顧對水環(huán)境的破壞。應(yīng)制定各種管理標準，用經(jīng)濟杠桿作用來進行平衡。3.1.4嚴格控制污染源或減少排污，禁止網(wǎng)箱養(yǎng)魚和投糞飼養(yǎng)。3.2技術(shù)措施3.2.1建設(shè)完善的排污管網(wǎng)系統(tǒng)，實行雨污分流，廢污水達標排放，整頓、建設(shè)污水處理廠，減輕污染負荷。3.2.2合理利用水資源，進行科學(xué)的優(yōu)化配置，增加水體的自凈能力。3.2.3建立完善的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，加強水質(zhì)監(jiān)測，使治理目標更加趨于具體。3.2.4 運用水環(huán)境系統(tǒng)工程、河流水質(zhì)規(guī)劃