日本水庫水質保護對策實例介紹

李榮霞，范國輝，王 妍

（水利部海河水利委員會，天津 300170）

1 三春水庫

1.1 水庫簡介

三春水庫坐落在日本福島縣阿武隈川的支流大滝根川上。過去大滝根川的洪水流入阿武隈川后曾幾度發生洪災，為有效控制大滝根川的洪水下泄、降低大洪水時干流阿武隈川的水位和達到減輕洪水造成的災害的目的，日本于1988年開始修建三春水庫大壩，1996年10月投入蓄水試運行，1998年竣工。三春水庫不僅在防洪方面發揮了它應有的作用，而且兼顧流域內的農業灌溉、發電、城市生活用水以及工業用水等。該水庫流域內有2 市1 鎮，人口約31 000 人。流域內森林面積占60%，平原地帶有繁華的市區和畜牧業。另外，流域的地質為花崗閃綠巖、花崗巖，這些巖石大片風化后變成了殘積土沙。在這種背景下，水庫修建時就已經考慮了各種水質保護的對策，水庫蓄水投入試運行后便開始運用這些對策。

1.2 水庫水質保護對策概要

為了防止發生因富營養化而引起的水質問題，三春水庫采取了設立前置水庫、入庫水流旁通水渠、淺層循環設施、入江曝氣設施、深層曝氣設施、來水凈化設施以及流動控制設施等各種各樣的水質保護對策方法，如圖1-2 所示。此外，三春水庫投入蓄水試運行后，由專業人員和管理人員組成了水質保護對策研究組，為了能有效運用水質保護設施，通過研究制定了水質保護對策設施的運用規則和方案。

1.3 水庫水質保護設施的效果和研究課題

三春水庫移交后到目前為止，一直在進行水質保護設施的運用，各種設施的效果與研究課題如下：

圖1 庫區水質保護對策

圖2 流動控制系統

（1）通過設立前置水庫和入庫水流旁通水渠，鹽類營養物減少了約30%，但由于來水量的不同會有一些差異。

（2）通過淺層循環，減少了葉綠素a 約20%，抑制了藻類的繁殖。但是，了解和掌握綠藻發源地支流入江地方的河水流動、混合狀況以及含磷表層水的動態及藻類繁殖的關聯性成為今后的重點研究課題。

（3）運用深層曝氣裝置向底層供氧，可以抑制鐵、錳、硫化氫以及鹽類營養物等從底層泥土中溶解，防止產生紅水和黑水，避免循環期鹽類營養物向水庫中擴散。流動控制使污水進入到溫躍層以下，到達放水口，這時進行放水，排磷效果最佳。

三春水庫管理部門正在研究新的改善水質的方法，即放干水庫水能否改善水質。為此，在前置水庫進行了驗證試驗，對放干水庫水控制藻類繁殖效果及對周邊環境的影響進行了調查。此外，在該水庫繼續進行調查，通過對存在于底部泥沙內部孢子數量進行確認以及開展用日光干燥底部泥沙的試驗，力求掌握抑制藻類繁殖的效果。

1.4 今后的對策

目前，從實施水質保護對策的結果來看，通過采取以上方法和措施防止了水庫內的水質惡化，但發生洪水時，水庫仍會流入高濃度有機物及鹽類營養物，像往年那樣產生綠藻。因此，有必要掌握水庫內的水質情況，對各種設施的運用效果進行監測，制訂新的改善水質及各種設施合理運用的方法，對設施整體進行綜合管理，以維持良好的水質。

2 川治水庫

2.1 水庫簡介

川治水庫位于櫪木縣日光市，修建于1983年，壩高140 m，總庫容0.83 億m3。水庫以防洪為主（保護東京地區約500 km2免受洪水襲擊），兼有灌溉、城市供水和工業用水功能，是一座多功能性水庫。由于水庫岸邊出現大片裸地以及水庫水白色渾濁的長期化，水庫周邊與內部景觀嚴重惡化。

2.2 水庫濁水長期化現象

川治水庫濁水長期化的原因有： 流域上游廣泛分布著塌陷率較高的地區； 流入水庫的渾濁物細微且扁平，沉降到湖底的時間較長，循環期會再次漂浮到上面；水庫換水率為0.79 次/a，水量較小；取水設備為表面取水，水庫內的溫躍層較淺，水溫差也較小，因此洪水帶來的污水平均地流入到全層，水庫整體很容易受到污染。

2.3 水庫庫區水質保護對策概要

在這種狀況下，1993—2005年實施了 “川治水庫水質保護工程”的景觀及水質保護對策。庫區水質保護工程設施配置，如圖3 所示。

圖3 庫區水質保護工程設施配置

下面，簡要介紹一下水庫水質保護對策。

（1）湖岸栽植：1994—2000年施工，從根本上改善了湖岸裸地的景觀，減少了渾濁物質的產生。

（2）防止污水擴散欄柵設置：2002—2003年施工，在上游和下游2 個地方設置不同高度的欄柵把污水引入下層，防止漂浮到上層。

（3）分層取水設備改造：2003—2004年施工，把表面取水變更為分層取水，可使溫躍層降低。另外，發生洪水時可排放中下層高渾濁度的水，洪水過后通過排放清潔層面的水可以維持水庫的清水層，同時還可縮短向下游河流排放污水的時間。

2.4 設置防止濁水擴散欄柵和分層取水的效果

設置欄柵前（2003年）及設置欄柵后（2004年）發生了相同規模的洪水，經分析比較，欄柵設置前后的效果分別如下：欄柵設置前，表層水呈高渾濁度的狀態；欄柵設置后，污水潛入到欄柵下面，采取分層取水方式，通過從高渾濁度層的放水，可以保持表層為低渾濁度的狀態。

2.5 今后的對策

以2005年實施的監測調查結果為基礎，制定了分層取水設備的操作規程并開始運用實施。今后，有必要全力保護從春到夏形成的溫躍層，盡可能維持在較低位置，考慮到下游的生態環境，盡量進行不排放冷水的操作是川治水庫主要的對策。