紫坪铺水库水环境质量现状及保护措施探析

王 宏 伟

(四川省紫坪铺开发有限责任公司，四川 成都 610091)

1 概 况

岷江是长江上游的重要支流，是川西平原和成都市的主要供水河流，每年向成都市供水占全市水利工程供水总量的90%以上[1]。紫坪铺水利枢纽工程是一座以农业灌溉、城市供水为主，兼有防洪、发电、环境保护等功能的大(Ⅰ)型水利工程，是都江堰灌区和成都市的水源调节工程。主要担负着成都、德阳、绵阳等8市37县区1 143.41万亩农田和2 468.9万人口的农业灌溉、工业和城镇生活等供水任务。我国许多大型水库多年运行的经验表明，随着水库运行时间的延展，由于水库外环境有污染物的汇入，而水库水体流速较慢，降解污染物的能力下降，加之库底污染物会随着水体的垂向对流作用而扩散，引起水库水质下降，导致水库面临环境风险。因此，对紫坪铺水库水环境质量现状开展调查和监测，通过监测数据分析水环境质量，并提出相应的保护措施，对下游的供水安全具有重要意义。

2 水环境调查监测

2.1 调查监测区域及采样点位

根据《水环境监测规范》(SL219-2013)代表性和控制性要求，以及紫坪铺水库库区和河道地形特征、周边污染源分布情况和环境管理要求，分别沿水库入库区、中心区、滞留区、库弯区、近坝区、入库支流和出库区设置9个采样断面(如图1所示)。

2.2 监测项目及监测方法

图1 采样断面设置

现场测定水温、pH值、溶解氧(DO)、浊度、电导率、透明度(SD)。总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)、高锰酸盐指数、五日生化需氧量(BOD5)、铁(Fe)、叶绿素a(Chla)等水质指标在实验室进行测定。河流理化指标的测量仪器及采样方法如表1所示。

2.3 采样时间与频次

库区水环境调查的采样工作从2015年4月到2016年3月，每月监测1次，共12次。

2.4 采样及评价方法

水质样品采集、保存于监测按着《水环境监测规范》(SL219-2013)进行。依照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)，采用单因子评价方法进行水质评价[2]。断面水质类别与水质定性评价分级的对应关系见表2。

表1 测量指标以及测定方法

表2 断面水质定性评价

单因子评价法中，单项水质参数i在j点的标准指数的计算公式为：

Sij=Cij/CSi

式中Sik为单项水质参数i在j点的标准指数；Cij为评价因子i在监测点j的浓度值，mg/L;CSi为评价因子i的地表水质标准限值，mg/L。

当各项参数的保准指数≤1时，表明该水质要素满足规定的水质标准要求；当各项参数的标准指数>1时，则表明该水质要素不能满足水质标准要求。

根据《地表水资源质量评价技术规程》(SL395-2007)，采用指数法对湖库营养状态进行评价[3]，评价参数包括总磷、总氮、叶绿素a、高锰酸盐指数和透明度。计算公式如下：

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

以Chla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Chla的相关系数；m为评价参数的个数。

表3 中国湖泊、水库部分参数与及值

各项营养状态指数计算如下：

TLI(Chla)=10(2.5+1.086lnChla)

TLI(TP)=10(9.346+1.624lnTP)

TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)

TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD)

TLI(CODMn=10(0.109+2.661lnCODmN)

式中Chla的单位为mg/m3，SD单位为m，其他指标单位均为mg/L。

采用0～100的一系列连续数字对水库营养状态进行分级，分级标准见表4：

表4 水库营养状态分级表

3 水质现状分析

3.1 水质评价结果统计

监测数据评价结果统计显示，对于紫坪铺水库共监测108点·次，水质类别分别为Ⅰ～劣Ⅴ类，水质类别及所占监测点·次的比例Ⅰ类9.26%，Ⅱ类45.37%，Ⅲ16.67%，Ⅳ类3.70%，Ⅴ11.11%，劣Ⅴ13.89%。坝下水文站监测断面的结果表明，出库水质一年中有7个月的时间满足地表水Ⅱ类标准。监测断面中阿坝铝厂下游和寿溪河两个断面在个别月份水质为劣Ⅴ类。Ⅲ类及以上标准的水质占总监测点·次的71.3%，水库水质良好。

3.2 水质参数随时间变化规律分析

综合紫坪铺水库水质监测结果，对库区及大坝下游主要水质参数随时间变化的规律进行如下分析。

(1)溶解氧的变化范围为6.7～9.65 mg/L，满足Ⅱ类水的标准要求(≥6 mg/L)；电导率总体偏低，最小为210 μs/cm，最大为339 μs/cm，远低于Ⅱ类水不大于1 000 μs/cm的标准。

(2)地表水Ⅱ类水标准要求TP和TN浓度不大于0.025 mg/L和0.5 mg/L。监测结果表明，只有2015年4月和11月的TP浓度超标，分别为0.031 mg/L和0.13mg/L，其他月份TP的浓度均能满足Ⅱ类水的标准要求；受周水库周边生活污水、农田肥料和水土流失等的影响，加之库区内水体自净能力弱，TN浓度全面超标，变化范围为0.72～4.99 mg/L。

(3)库区COD年内变幅不大，变化范围为5～9.95 mg/L，满足Ⅱ类水质要求(≤15 mg/L)；高锰酸盐指数较低，均在3 mg/L以下，大部分时间在0.47～1.61 mg/L之间变化，到类水质达标准(≤4 mg/L)。

(4)Fe含量有6个月的时间超过了地表水源地标准值(≤0.3 mg/L)；库区中Chla的含量在6月份最高，为28 mg/m3，其他时间均小于6 mg/m3。

3.3 水库富营养化评价

富营养化是由于营养物质在水体中积蓄过多而造成水体由生产力低的贫营养状态逐步向生产力高的富营养状态过渡的一种现象。磷和氮含量的增加是造成湖库富营养化的主要原因。富营养物质主要来源于工业废水、生活污水、家畜排泄物及农田施用过量的化学肥料等[4]。

对紫坪铺水库进行一年的水环境监测，采用指数法进行计算，评价结果见图2。

图2 紫坪铺水库营养状态评价成果

评价结果表明，对紫坪铺水库共进行108点·次的监测，综合营养状态指数为29.09～45.7，以中营养状态(30≤TLI(∑)≤50)为主，富营养化风险不高。每年的3～5月气温回升，光照充足，在水质相对较差、水体流动性较差的区域为藻类生长提供了适宜的条件，因此，应将春季作为富营养化防范的关键时段，对坝前区域保持密切监测。

4 水环境保护措施

紫坪铺水库作为成都市的水源地，应采取相应措施，保证下游的用水安全。

4.1 加强面源污染防治

推广氮肥深施、测土配方施肥等科学施肥技术，积极实施农田氮磷流失“生态拦截”工程，有效减少氮磷通过上游来流入库。

4.2 加强点源污染防治

加强工业污染防治，实行严格的环境保护政策，大力推进产业结构优化升级，建议有关部门进一步加强对污染企业达标排放的监督。

4.3 加快完善环境基础设施建设

加快县级污水处理厂升级改造及管网建设、乡镇污水处理厂及其配套污水管网建设，将水库控制流域内的城镇生活污水纳入截污管网，防止因人口增长带来的生活污染源给水库水质造成影响。

4.4 建立完善水库水环境监测体系

定期和不定期调查污染源，及时了解污染源排放情况，以便采取解决措施。定期监测水库水质，为合理利用、管理和保护水之源提供基础数据。

4.5 提高水库环境安全效益

应用最新科学技术研究成果，探索水库水环境演变机理及水污染控制与水环境修复技术，积极研究和创新水库冲淤、排污等维持水库水生态健康和安全的水库生态调度方式及技术，发展绿色循环经济，江水库淤积泥沙资源化利用，认真研究和探索水库“水华”的防治机理和防治技术。

4.6 加大教育宣传力度

加强对水源地保护的宣传教育，通过库区学校的学生、户外宣传广告牌、库区所在地政府等，大力宣传水源地保护的重要性。

5 结 论

紫坪铺水库的水质较好，大部分月份的水质达到Ⅱ类水质目标。各水质参数年内无明显变化规律，大部分水质指标都能满足Ⅱ类水质标准，其中总氮含量长期超标，铁含量在部分月份也处

于超标状态。综合营养状态指数为29.09～45.7，以中营养状态为主。库区总氮含量较高，磷含量是藻类增长的限制因素，应作为水库富营养化防范的关键因子。特别应注意春季水库的富营养化，加强对坝前区域的监测。