威海市崮山水庫流域城市化對水生態的影響初探

李 瑋 田仙言 張少峰 張 杰

威海市崮山水庫流域城市化對水生態的影響初探

李 瑋 田仙言 張少峰 張 杰

1 區域概況

近年來，隨著社會經濟的飛速發展和城市規模的不斷擴大，城市水生態環境系統不斷衰退，已成為城市工業發展的制約因素。全國七大流域水質調查評價結果表明，河湖水體質量最差的是城市范圍或城市近郊工礦區附近的河段和湖泊。城市化程度提高、人口及經濟增長對城市水環境質量的影響巨大。

崮山水庫是威海市重要的飲用水水源地，近年來，隨著城市化進程的加快，大量工礦企業落戶該流域。從2002年起威海市水環境監測中心開始對崮山水庫水質每月監測一次，對水庫上游的西支流（溫泉橋西）、東支流（溫泉橋東）及流域內的冶口水庫等3處斷面每年分三次（5、8、11月）進行監測（崮山水庫流域境內站點分布見圖1）。2002年至2007年對排入五渚河西支流的溫泉1號溝（位于溫泉立交橋下）排污口每年6個頻次進行監測。2008年以后由于城市排污管道調整，該排污口取消，停止監測。根據監測結果，隨著開發程度的不同，兩支流的水環境質量有著不同程度的變差趨勢，水庫流域水生態系統受到一定的影響。開展崮山水庫流域城市化對水生態的影響研究可以為整個威海市城市供水水源地城市化對水生態的影響研究起到典型示范的作用。

2 城市化對水環境影響

隨著流域經濟快速發展和社會不斷進步，對流域防洪安全、水資源供給的保障能力、維持良好的河流生態等要求也不斷提高。在防洪安全方面，隨著流域經濟總量的快速增長、城市化進程的加速，防洪保護區內人口和社會財富也快速聚集，洪澇災害可能造成的經濟損失和風險程度將同步增長，對防洪保護區的防洪安全保障和抵御洪水風險能力的需求將逐步提高。在飲水安全方面，隨著流域人口問題增加，城市化水平的增長，城鄉人民生活質量的不斷提高，對供水水量、水質的要求也在不斷提高。在生態安全方面，逐步減輕水污染程度、防止重大水污染事件發生，建立水生態系統安全保障體系，減輕人類活動對水生態系統的負面影響，保護與修復水生態系統，維護生物多樣性，改善人居環境，實現經濟發展與人口、資源、環境協調發展，是保障流域經濟社會可持續發展的要求。

2011年，中央一號文件和山東省水利廳《關于強化水資源統一管理的意見》相繼頒布實施，都把水環境治理提到了嶄新的高度。開展水庫流域城市化對水生態的影響研究，可以為實現城市防洪排澇和供水安全、水環境質量明顯改善的健康城市水生態系統提供理論依據，為生態城市的建設和管理提供科學技術支撐，從而保障社會經濟可持續發展和生態系統的良性循環。

開展水庫流域城市化對水生態的影響研究，可以為實現城市防洪排澇和供水安全、水環境質量明顯改善的健康城市水生態系統提供理論依據，為生態城市的建設和管理提供科學技術支撐，從而保障社會經濟可持續發展和生態系統的良性循環。

3 主要研究思路

3.1 威海市水庫流域城市化水生態影響研究系統的設計

設計城市防洪排澇、供水、水域安全納污三個模塊，來研究水庫流域城市化對水生態系統的水安全影響程度。在原有的威海市水環境信息管理系統基礎上，將水文局的水文信息平臺上的水文資料、GIS圖、數據列表等多元化水質資料相整合，動態反映水量與水質變化、供水能力與需求變化、各行業用水與需水情況變化，探討城市污染源的形成機理及城市化后水體的易污因子、水體污染的主控因子，從而綜合表現水庫流域城市化后的水生態系統情況。研究的技術路線圖如圖2。

3.2 監測站網的布設與實施

在崮山水庫入庫溫泉東、西兩支流，特別是入河排污口、人口密集區所在的河段增加水質監測斷面4處，在崮山水庫入庫口及庫中增加水質監測斷面2處，全年每月10日定期對9處水質斷面取樣監測，每月20日監測數據錄入系統進行評價分析，以掌握崮山水庫水質動態及污染來源與污染程度。主要監測項目為《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中的20個基本項目，崮山水庫內的三處斷面增加硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽氮、鐵、錳5個補充項目，監測方法采用標準中的水質分析和采樣方法。

在崮山水庫入庫溫泉東、西兩支流設點定期監測流量，特別是5月份的初雨和汛期要增加監測頻次，及時掌握雨洪產匯流等水量。崮山水庫的蓄水量通過水文局內部的水文信息平臺可以查到。

在流域內進行入河排污口拉網式普查，對確定的入河排污口每年進行核查，每月對入河排污口進行水量水質同步測量，監測因子包括流量、水溫、pH、總氮、總磷、氨氮、五日生化需氧量、化學需氧量、揮發酚等9項，每月1次測流取樣與監測。水量采用水文測流要求規定的方法，水質監測方法按照《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的水質分析和采樣方法進行，水量、水質同步監測，并根據監測數據計算統計排污口入河廢水量和入河污染物量。每年根據每月的數據進行水量加權平均計算年入河廢水量和入河污染物量。通過對河流水體的水量監測，分析城市水文條件的改變而引起的產匯流變化規律。

4 預期成果

4.1 城市化對流域產匯流的影響

隨著城市的發展，大量的不透水地面、廣場和樓房取代了原來的綠地、林木和自然下墊面，當遇到暴雨時，降水下滲減少，很小的降水即可形成徑流，從而使得流域的徑流匯流量時間變短，同樣的降水所形成的徑流量也將變大。暴雨所帶來的洪水破壞也將增大，而產匯流的變化直接影響著進入水體中所攜帶的污染負荷，所以研究水庫流域城市化過程中產匯流的變化規律、影響因素是研究城市中水環境質量的重要環節。

4.2 城市化對流域水污染的影響

造成城市河流、湖庫水環境質量下降的原因是多方面的，主要原因是工業廢水、居民生活污水、城市降雨徑流及其他污染物進入水體。雖然近年來我國各個城市加大了對點源的治理力度，但工業廢水和生活污水在污染的構成上仍然占據較大的比重。據排污量發展趨勢研究表明，生活污水已逐漸成為水域污染的重要成因，尤其在城市范圍內的河道中，生活污水在污染中所占比例高達60%，在城市范圍內，短歷時、高強度的暴雨徑流對城市水環境也造成了嚴重的危害。初雨徑流的水質非常惡劣，容易在短期內對水體產生較大的影響。城市郊區的農田化肥及農藥隨著徑流進入水體環境，也會給城市水生態系統的安全帶來嚴重影響。另外，城市中大量的固廢物質及垃圾場也會對城市范圍內的水體環境造成巨大的環境質量威脅。因此，從上述幾方面來開展崮山水庫污染成因分析研究，分析水體的易污因子、水體污染的主控因子和水庫流域點、面污染源的污染負荷。

4.3 建立城市水生態系統最大安全納污容量計算模型

環境目標、生態環境特性及污染物特征是特定水域安全納污容量的三個重要影響因素。由于目前多數水體受到不同程度的污染，所以一般采用水中污染物作為納污量的下限值；污染物的種類、排放口位置及布置方式、排放規律等都會影響水體的安全納污容量值。城市水生態系統安全的重要標志是水域必須達到安全的水環境質量，安全水環境質量必須要實現水域的安全納污量。建立城市水生態系統最大安全納污容量計算模型是控制污染物排放總量、實施最嚴格的水資源管理制度的技術保障措施。

4.4 根據崮山水庫的污染狀況，制定水環境保護和生態修復方案

城市水環境質量是城市水生態系統建設最重要的組成部分，是系統維持正常循環的必要保障。城市水生態系統的環境質量保護的關鍵是必須首先查明造成污染的原因，分析其主控因子；然后依據城市水功能區劃的成果和要求，對城市不同河流的不同污染成因采取相應的措施進行治理和恢復。水環境質量改善的總體思路應是“減污—控源—截留—輸導—修復”。首先針對污染成因進行源頭控制，減少進入水體的污染物質總量；對已受到污染的水體則根據污染狀況，采取適合的物理、化學、生物處理技術及生態工程措施進行強化凈化，達到改善水環境質量的目的，實現城市水生態系統良性循環。

5 前景展望

威海市崮山水庫流域城市化對水生態影響可為城市化后防治城市水庫，特別是供水水源地水質污染提供理論依據和技術支持。

項目從防洪排澇、供水、水域安全納污三方面探討了對水生態的影響。項目所建立的威海市水庫流域城市化水生態系統影響評價系統，研究的水環境保護和生態修復方案，城市化后水體的易污因子、水體污染的主控因子，城市水生態系統最大安全納污容量計算模型，城市化不同開發程度對水體中的點、面污染源中的污染負荷比重及對水環境的污染程度的相關性研究等可面向社會，實現產業化，提供監測、查詢等服務產品。

項目成果可為威海市其他的重要供水水源地如米山水庫、在建的泊于水庫等流域的污染源成因分析及進行水環境治理、進行水生態系統修復等提供參考依據。同時也可以為威海市生態城市的建設和管理，城市河流、水庫的水環境質量的進一步改善提供科學技術支撐，保障社會經濟可持續發展和生態系統的良性循環

山東省水環境監測中心威海分中心 264209）