電站建設對三明市區飲用水源水質的影響分析

三明市環保局信息中心 周 杰

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電站建設對三明市區飲用水源水質的影響分析

三明市環保局信息中心 周 杰

三明市區兩個水廠（下洋水廠和富興堡水廠）的飲用水源均來自東牙溪水庫。由于電站的建設，東牙溪水庫的水沒有直接引到水廠，而是經過多級電站后再進入水廠，因此電站出水水質的好壞直接影響到水廠的水質。該文針對電站的出水作為水廠的進水是否影響到三明市區人民的飲用水源進行調研和分析，經實地調查和監測結果分析，結果表明電站建設對飲用水源的水質影響不大。

飲用水源 東牙溪水庫 電站 富營養化

1 三明市區飲用水源基本情況

1.1 飲用水源地

三明市轄區現有2個集中式飲用水水源地，下洋水廠和富興堡水廠的水源地為東牙溪水庫(源頭至富興堡水廠取水口下游100m)，白沙水廠的水源地為沙溪白沙段(臺江水電站壩下至白沙水廠取水口下游100m)。

1.2 水廠

三明市現建有下洋水廠(日供水能力10萬噸)、富興堡水廠(日供水能力2.5萬噸)和白沙水廠(日供水能力10萬噸，目前主要用于工業用水源)等3個自來水廠，總日供水能力達22.5萬噸。2008年，三明市建成區范圍供水總量3293.82萬 噸(不包括企業自備用水)，供水總人口28萬人，其中集中式供水2946萬噸，供水人口21萬人。

1.3 引水工程

1.3.1下洋水廠引水工程

三明下洋水廠于1994年投產，其水源地為東牙溪水庫。引水工程如圖1。其中壩后電站總裝機3130kW，水廠電站總裝機500kW。

1.3.2富興堡水廠引水工程

富興堡水廠于上世紀80年代投產，其水源地為東牙溪水庫。引水工程如圖2。其中壩后電站總裝機3130kW，東牙溪電站總裝機3600kW。

圖1 下洋水廠引水工程示意圖

圖2 富興堡水廠引水工程示意圖

2 飲用水源保護區劃分

根據《福建省人民政府關于三明市區及永安市生活飲用水地表水源保護區劃定方案的批復》(閩政[2001]339號)，三明市飲用水源保護區劃分如下：

2.1 三明市東牙溪水源保護區

2.1.1一級保護區范圍：東牙溪水庫壩址至水尾水庫壩下、白水支流212省道坰瑤大橋以下水域，東牙溪水庫壩下至富興堡水廠取水口(前池)下游100米水域和兩水域兩側外延至一重山脊陸域、富興堡水廠取水池(前池)周圍100米以內陸域。

2.1.2二級保護區范圍：東牙溪水庫一級保護區范圍以上的水域和匯水陸域（含東牙溪主干流和各支流）。

2.2 三明市白沙水廠水源保護區

2.2.1一級保護區范圍：沙溪三明下洋吊橋至白沙水廠取水口下游100米水域和白沙水廠廠區陸域。

2.2.2二級保護區范圍：擬建沙溪臺江水電站壩(址)下至三明下洋吊橋水域。

2.3 水質監測

三明市區水源地的水質監測由三明市環境保護監測站負責，三明市區水源地的水質每月監測一次。據初步統計，經三明市環境監測站監測，東牙溪水庫各項指標均符合地表水Ⅲ類水質標準，下洋水廠水源地水質達標率穩定在100%，富興堡水廠水源地除3月份糞大腸菌群超標，其它月份水質達標率為100%。

3 飲用水水源地水質狀況

3.1 評價指標

3.1.1執行標準和評價方法

飲用水水源地水質標準執行國家《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中的Ⅱ、Ⅲ類水質標準。詳見表1。

表1 水質評價標準

續表1

總氮mg/L≤0.5≤1.0 氨氮 mg/L≤0.5≤1.0 砷 mg/L≤0.05≤0.05 氰化物 mg/L≤0.05≤0.2 氟化物 mg/L1.01.0 溶解氧 mg/L≥6≥5 糞大腸菌群(個／L)200010000

3.1.2評價指標

在河流型飲用水源水質評價中，參與評價的項目包括：pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(CODMn)、五日生化需氧量、氨氮、汞、鉛、揮發酚、石油類9項。

湖庫營養狀態評價選擇的項目為：葉綠素a(chla)、總磷(TP)、總氮(TN)、透明度(SD)和高錳酸鹽指數(CODMn)五個項目。

3.2 評價方法

3.2.1河流型飲用水源

在河流型飲用水源水質評價中，按照表2規定，用內插方法計算得出斷面(或測點)每個參加水質評價項目的評分值，根據各個項目的水質評分值，取其最高評分值即為該斷面(或測點)的水質綜合評分值。水質綜合評分值計算如下式：

WGI = MAX(WGI (i))

表2 水質類別與評分值對應表

依據各項水質單個項目的濃度值，按以下公式計算單個項目的水質評分值：

式中： C(i)為第i個水質項目的監測值；

C(i)l為第i個水質項目所在類別標準的下限值；

C(i)h為第i個水質項目所在類別標準的上限值；

WGI(i)l為第i個水質項目所在類別標準下限值所對應的評分值；

WGI(i)h為第i個水質項目所在類別標準上限值所對應的評分值；

WGI(i)為第i個水質項目所在類別對應的評分值。

此外：《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中兩個等級的標準值相同，則按低分數值區間插值計算。

水溫(℃)：人為造成的環境水溫變化應限制在：周平均最大溫升≤1℃，周平均最大溫降≤2℃時，則取評分值20分；周平均最大溫升＞1℃，周平均最大溫降＞2℃時，則取評分值100分。

pH值：如果大于6且小于9時，則取評分值20分；pH值如果小于6或者大于9時，則取評分值100分。

溶解氧：如果大于7.5mg/L，則取評分值10分。

3.2.2湖泊、水庫富營養化評價方法

湖庫類水源地富營養化按“貧”、“中”、“富”評價。

3.2.2.1 綜合營養狀態指數計算公式

綜合營養狀態指數采用卡爾森指數方法，計算公式如下：

式中：TLI(∑)—綜合營養狀態指數；

Wj—第j種參數的營養狀態指數的相關權重；

TLI(j)—代表第j種參數的營養狀態指數。

以chla作為基準參數，則第j種參數的歸一化的相關權重計算公式為：

式中：rij—第j種參數與基準參數chla的相關系數；

m—評價參數的個數。

中國湖泊(水庫)的chla與其它參數之間的相關關系rij及r2ij見表3。

表3 中國湖泊(水庫)部分參數與chla的相關關系

3.2.2.2單個項目營養狀態指數計算公式

式中：chla單位為mg/m3，SD單位為m；其它項目單位均為mg/L。

3.2.2.3湖泊水庫營養狀態分級

采用0～100的一系列連續數字對湖泊營養狀態進行分級，包括：貧營養、中營養、富營養、輕度富營養、中度富營養和重度富營養，與污染程度關系如表4。

表4 水質類別與評分值對應表

3.3 水質評價

3.3.1水質現狀監測結果

2008年三明市環境監測站對各水源地的監測數據（略）。

3.3.2水質現狀評價

3.3.2.1評價時段

評價時段為枯(10月~次年2月)、豐(3月~6月)、平(7月~9月)水期。

3.3.2.2水質標準

單項水質項目的具體評價標準為《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中所列指標。

三明市區共有2個水源地，只對用電站出水的下洋水廠和富興堡水廠進行計算，2008年三明市區各水源地的水質評價結果見表5、表6。

表5 地表水水源地水質評價結果(東牙溪水源)

由表5可知，東牙溪飲用水水源地的水質綜合評分值見表6。

表6 水源地水質評價結果

由各水源地的水質評價結果可知，三明市區東牙溪水庫（下洋水廠和富興堡水廠水源地）各水質監測指標（pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(CODMn)、五日生化需氧量、氨氮、總氮、汞、鉛、揮發酚、石油類10項）均能符合國家地表水Ⅱ類標準，但是5月份糞大腸菌群超Ⅱ類標準1.4倍（符合Ⅲ類標準）。

3.3.3營養狀態評價

三明市下洋水廠和富興堡水廠使用同一個水源——東牙溪水庫，本次只針對三明市東牙溪水庫進行營養狀態評價。

表7 東牙溪水庫2008年監測資料(mg/L)

續表7

16鎘0.00010.00010.0001 17總磷0.0900.0330.062 18鋅0.0010.0010.001 19銅0.0010.0010.001 20陰離子表面活性劑0.0200.0200.020 21硒0.00130.0010.001 22氟化物0.060.0870.073 23石油類0.0050.0050.005 24糞大腸菌群(個/升)3766.71066.72416.67 25硫化物0.0020.0020.002 26葉綠素a(mg/m3)2.1148

根據現有的數據，東牙溪水庫的富營養化評價結果見表8。東牙溪水庫的富營養化總評分值為44.45，屬中營養，水質良好。

表8 東牙溪水庫的富營養化評價結果

3.3.4綜合評價結果

根據水質評價結果可知，三明市東牙溪飲用水源地各水質較好，各水質監測指標(pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、氨氮、汞、鉛、揮發酚、石油類9項)均能達到國家的標準要求。

3.4 入河(庫)水體水質現狀

三明市東牙溪飲用水源地匯水面積已劃為飲用水源保護區，保護區上游無排放生產廢水的工業企業。根據水質評價結果可知，目前三明市東牙溪飲用水源地各水質較好，能達到國家的標準要求。

3.5 飲用水水源地環境問題分析

三明市區2個水源地的水質評價結果為：除個別指標外，基本達到國家地表水Ⅱ類標準，水源地的水質狀況較好。

3.5.1水源地主要污染物及來源分析

三明市東牙溪水庫除總氮超Ⅱ類標準但符合Ⅲ類標準外，其余各監測項目均符合Ⅱ類標準。總氮超過Ⅱ類標準的原因主要是二級保護區內有散養的畜禽，總規模為2.5萬頭豬，其它原因為居民的生活污水未經污水處理廠處理，農田中的化肥和農藥污染所致。

3.5.2水源地污染變化趨勢分析

三明市區飲用水源地有二個，即東牙溪及沙溪，東牙溪水源地保護較好，水質變化不大，未來飲用水水源地的污染物排放總量將呈下降的趨勢。

3.5.3水源地現狀與存在問題

三明市區湖庫型水源地只有一個，即三明市東牙溪水庫，在劃定的三明市東牙溪水庫保護區，植被覆蓋率高達90%，主要為次生林(以杉木、馬尾松、毛竹和闊葉林為主)，在112km2的水源保護區中，水土流失面積僅為0.8km2，水土流失輕微。水源保護區內的主要污染源為面源，即畜禽養殖和種植業。調查結果表明，上述兩項面源的主要污染物排放量為COD 830.69t/a，氨氮106.43t/a。

存在的主要環境問題為：由于東牙溪水庫水源保護區將所在地三元區中村鄉約90%土地面積劃入，制約了當地的經濟發展，當地財政收入少。由于目前生態補償機制尚未建立，當地政府面臨發展經濟和保護水源的雙重壓力。

3.6 飲用水水源評價結論

三明市東牙溪水庫飲用水源地的水質較好，各水質監測指標（pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、氨氮、汞、鉛、揮發酚、石油類9項)均能達到國家的標準要求。一般情況下，各水源地豐水期的水質相對較差，而枯水期的水質相對較好。

存在的主要環境問題為：由于目前生態補償機制尚未建立，水源保護區面臨發展經濟和保護水源的雙重壓力。

4 水廠水質

4.1 三明下洋水廠水質

4.1.1水廠進水水質(即電站出水水質)

三明下洋水廠自1994年建成投產以來，每年對水廠進水水質進行了分析測試，從歷年的分析測試結果看，三明下洋水廠進水水質除了總大腸菌群和大腸埃希氏菌這2個指標外，其它指標均可達標。而總大腸菌群和大腸埃希氏菌的超標原因是水源地上游生活污水及養殖業污水無序排放引起，這需要對飲用水源地進行綜合整治。電站建設并不會引起總大腸菌群和大腸埃希氏菌的超標。說明電站建設不會對水廠水質造成大的不良影響。

4.1.2水廠出水水質（即水廠處理后水質）

三明下洋水廠自1994年建成投產以來，每年對水廠出水水質進行了分析測試，從歷年的分析測試結果看，三明下洋水廠出水水質全部符合標準，并未因電站建設發生大的改變。說明電站建設不會對水廠出水水質造成大的不良影響。

4.2 富興堡水廠水質

4.2.1水廠進水水質（即電站出水水質）

富興堡水廠自上世紀80年代建成投產以來，每年對水廠進水水質進行了分析測試，從歷年的分析測試結果看，富興堡水廠進水水質除了總大腸菌群和大腸埃希氏菌這2個指標外，其它指標均可達標。而總大腸菌群和大腸埃希氏菌的超標原因是水源地上游生活污水及養殖業污水無序排放引起，這需要對飲用水源地進行綜合整治。電站建設并不會引起總大腸菌群和大腸埃希氏菌的超標。水質并未因電站建設發生大的改變。說明電站建設不會對水廠進水水質造成大的不良影響。

4.2.2水廠出水水質（即水廠處理后水質）

富興堡水廠自上世紀八十年代建成投產以來，每年對水廠出水水質進行了分析測試，從歷年的分析測試結果看，富興堡水廠出水水質全部符合標準，出水水質并未因電站建設發生大的改變。說明電站建設不會對水廠出水水質造成大的不良影響。

5 潛在風險

5.1 風險因素

電站對飲用水水質存在潛在風險，主要風險因素是油泄漏。可分為機械油和變壓器油的泄漏，但以上兩種油均未與水有直接接觸。

5.2 風險防范措施

為避免可能發生的因油泄漏引起水質污染事件，可采取如下措施：

①加強管理，保持設備良好的運行狀態，避免可能發生的油泄漏。

②設置事故收集池，萬一發生油泄漏，將油收集在事故池中，避免進入水體。

③將水廠取水口設置在水面下方，萬一發生油泄漏，由于取水口設置在水面下方，而油浮于水面，不會進入水廠取水口。

④加強管理，不要讓設備檢修產生的廢水進入水體。

⑤加強管理，不要讓電站生活污水進入水體。

6 調查結論

6.1 引水工藝結論

經過對三明市區兩個自來水廠（下洋水廠和富興堡水廠）的引水工程調查分析，得到以下結論：

6.1.1下洋水廠從東牙溪水庫到廠區共經過2個電站，分別是壩后電站和水廠電站，其中壩后電站位于東牙溪水庫壩后、水廠引水口前，水經壩后電站發電后再經5km引水隧道于下洋水廠處理設施前經水廠電站發電后進入水廠處理系統。

6.1.2富興堡水廠從東牙溪水庫到廠區共經過3個電站，分別是壩后電站、東牙溪電站和富興堡電站，其中壩后電站位于東牙溪水庫壩后，水經壩后電站發電后通過引水隧道再由東牙溪電站發電后經富興堡電站發電，富興堡電站發電后的水進入富興堡水廠處理系統。

6.2 水質分析結論

通過對水源地水質、水廠進水水質、水廠出水水質多年的水質分析測試報告分析，認為：

6.2.1水源地水質較好，可滿足國家標準要求；

6.2.2水廠進水水質除了總大腸菌群和大腸埃希氏菌這2個指標外，其它指標均可達標。而總大腸菌群和大腸埃希氏菌的超標原因是水源地上游生活污水及養殖業污水無序排放引起，這需要對飲用水源地進行綜合整治。而電站建設并不會引起總大腸菌群和大腸埃希氏菌的超標。水廠進水水質并未因電站建設造成不良影響。

6.2.3水廠出水水質全部符合標準，并未因電站建設對水廠出水水質造成不良影響。

經上述對引水工程和水質結論的分析，并結合三明下洋水廠和富興堡水廠多年運行的實踐經驗證明，只要電站建設合理，管理辦法得當，電站建設不會對水廠出水水質造成大的不良影響。水廠前建設電站是可行的。