瀾滄江梯級水電站庫區水環境時空差異性研究

巴重振，李愛軍，潘 瑛，鐵 程，金 玉，殷麗萍，楊 良

（1.臨滄市環境監測站，云南臨滄650201；2.云南省環境監測中心站，云南昆明650034；3.中國科學院亞熱帶農業生態研究所，湖南長沙410125）

瀾滄江梯級水電站庫區水環境時空差異性研究

巴重振1，李愛軍2，潘 瑛3，鐵 程2，金 玉2，殷麗萍2，楊 良2

（1.臨滄市環境監測站，云南臨滄650201；2.云南省環境監測中心站，云南昆明650034；3.中國科學院亞熱帶農業生態研究所，湖南長沙410125）

根據2008年1—12月瀾滄江下游的漫灣水電站、大朝山水電站庫區的水質監測資料，對水環境時空差異性進行了分析，結果表明：兩庫區水質特征變化趨勢比較相似，季節性變化明顯，兩庫區水體有機污染程度小，水體氮磷含量較高，屬于中—富營養水平，總氮在秋季最高，冬季最低，總磷在夏秋季最高，春季最低。梯級水壩的形成對水體中總氮含量、有機污染的累積效應不明顯。

水電站；水環境；時空差異；研究；瀾滄江

瀾滄江－湄公河是東南亞最大的一條國際河流，發源于我國青海省，自北向南流經西藏進入云南，從西雙版納州出境稱湄公河，又經老撾、緬甸、泰國、柬埔寨到越南，在越南胡志明市南部注入南海，全長4880.3km，在中國境內長2130.1km，其中云南境內長1216.7km［1］。瀾滄江干流集中了全流域91%的落差，沿途山高谷深，水流湍急，蘊藏著豐富的水力資源，僅在云南境內的干流就規劃了16個梯級水電站，其中漫灣水電站和大朝山水電站分別于1993年和2003年建成并投入運行［2］。梯級大壩的建成使瀾滄江上形成了首尾相連的河流性水庫，改變了河流原有的連續性，切斷了水生生物的自然通道，改變了瀾滄江的河流生態環境。由此可能引起的水環境問題不僅關系到我國境內流域地區經濟社會的協調發展，而且還觸及到上下游不同國家間原有的利益格局，使其梯級水電的開發具有極高的政治敏感性，備受流域各國和國際組織的關注。本次調查結合以往瀾滄江水環境調查和監測經驗，對瀾滄江上最早建成的兩個梯級電站漫灣和大朝山庫區的水環境的時空變化特征進行研究，探討梯級水電站的建設對瀾滄江－湄公河河流生態系統的影響。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設

通常河流筑壩所成的水庫根據其縱向區域的水文水質特征不同，可以分為河流區、過渡區和湖泊區。漫灣大壩庫區回水可到達小灣大壩附近，大朝山大壩庫區回水可到達漫灣大壩前，梯級水壩的形成，增強了水體的均勻度，兩庫區水體基本屬于湖泊區。根據庫區的地段特征，分別于大朝山庫區和漫灣庫區大壩前縱向區域從距離大壩3km開始每隔2km左右各設3個監測點，用1＃、2＃、3＃表示大朝山庫區，4＃、5＃、6＃表示漫灣庫區。

1.2 分析項目及測試方法

1.2.1 分析項目

光照強度、水溫、透明度 （SD）、溶解氧（DO）、pH、氣溫、風向風速、氣壓、總氮（TN）、總磷（TP）、高錳酸鹽指數（CODMn）。

1.2.2 水樣采集及分析方法

水樣的采集、保存和分析按照 《水和廢水監測分析方法 （第四版）》進行［3］。用1L采水器于水面下50cm處采集水樣。采樣現場測定光照強度、水溫、SD、DO、pH、氣溫、風向風速、氣壓。

1.3 采樣頻次

庫區水環境易受季節、降雨、排污、泄洪等因素影響，因此于2008年1—12月每月月底采樣1次進行監測分析，以反映庫區水環境全年的變化情況。

1.4 數據統計分析

采用SPSS11.5和Excel 2003進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 水溫

兩庫區水溫隨氣溫的季節性變化而變化，水溫與氣溫的相關系數大朝山為0.875（sig＝0.0），漫灣為0.637（sig＝0.0）。兩庫區2008年各個采樣點同時期水溫基本相同，但大朝山庫區水溫年內變化幅度較漫灣庫區大。從圖1可以看出大朝山庫區水溫年變化明顯，變動范圍在14.4～25.4℃，年平均值為19.6℃，最低水溫和最高水溫分別出現在1＃的12月和7月。圖2表明漫灣庫區水溫年內變動范圍在14.5～23.6℃，年平均值為18.9℃，最低水溫和最高水溫分別出現在12月的3＃和8月的4＃。兩庫區水溫處在水華發生的最佳范圍10～25℃，能為藻類的生長提供有利條件［4］。可以推測，如果瀾滄江水體發生富營養化，水溫將不是限制性條件。

經方差分析，大朝山庫區和漫灣庫區的水溫差異顯著（sig.＝0.04），大朝山庫區水溫顯著高于漫灣庫區。兩庫區水溫的差異主要是由于氣溫的差異所引起的，因為兩庫區屬于混合型水庫。

2.2 溶解氧

兩庫區水體溶解氧含量年變化趨勢如圖3和圖4所示。大朝山庫區水體溶解氧含量年內變化范圍在4.2～9.7mg／L，年平均值為6.1mg／L，最低溶解氧和最高溶解氧分別出現在6月1＃和12月3＃。漫灣庫區水體溶解氧含量年內變化范圍在4.1～11.3mg／L，年平均值為6.3mg／L，最低溶解氧和最高溶解氧分別出現在6月2＃和12月3＃。

經方差分析，大朝山庫區和漫灣庫區溶解氧不存在顯著性差異（sig.＝0.092）。

2.3 透明度

兩庫區水體溶解氧含量年變化趨勢如圖5和圖6所示。大朝山庫區水體透明度年內變化范圍在15～150cm，年平均值為58cm。漫灣庫區水體透明度年內變化范圍在19～250cm，年平均值為103cm。

庫區河流都屬于典型亞熱帶季風型河流，徑流補給主要來源于夏秋降水，因此河川徑流的季節分配極不均勻，每年都有一個明顯的枯水期和洪水期，徑流量懸殊。瀾滄江干流洪水期為6—10月，徑流總量為282×108m3，占全年徑流總量的72.1%，枯水期為11月至次年5月，徑流總量僅19×108m3，占全年徑流總量的27.9%；洪水期平均流量2130m3／s，為枯水期平均流量（596m3／s）的3.6倍［6］。瀾滄江兩庫區水體透明度在枯水期最大，然后隨著上游來水量增大透明度逐漸減小，豐水期達到最低值，然后逐漸上升。對湖泊水庫等相對靜置的水體而言，透明度主要是由各種浮游生物造成的，所以透明度與葉綠素成比較明顯的反比關系。對于瀾滄江水體而言，影響透明度的主要因素是泥沙等懸浮物，透明度與浮游藻類密度和Chl.a成顯著的正相關關系，大朝山相關系數為0.331（sig.＝0.049）和0.443（sig.＝0.007），漫灣為0.540（sig.＝0.001）和0.519（sig.＝0.001），這與其他湖泊、水庫等情況有很大的不同。

經方差分析，大朝山庫區和漫灣庫區透明度存在極顯著性差異（sig.＝0.00），漫灣庫區的透明度要顯著高于大朝山庫區。兩庫區的透明度差異不是由于浮游藻類密度差異所引起的，因為浮游藻類密度大時透明度也較高，而浮游藻類密度小時透明度也較低。這種差異可能是由于水體懸浮物和泥沙含量不同所導致，從現場采樣對水色感官來看，在相同時期漫灣庫區水質較大朝山庫區清澈。

2.4 pH

大朝山庫區水體pH值變動范圍在7.7～9.0，平均值為8.4。漫灣庫區水體pH值變動范圍在7.8～9.2，平均值為8.6。兩庫區水質屬堿性水體。水體pH值變化情況在沿水流方向無明顯規律。兩庫區水體pH受季節性影響明顯。洪水期pH值較枯水期低，枯水期來水量少，水流速度減緩，水質清澈，有利于水體中浮游植物大量繁殖，浮游植物的光合作用消耗水中游離CO2，致使pH值相應增加。相關分析表明，兩庫區水體pH與浮游藻類密度和Chl.a成顯著的正相關關系。大朝山庫區相關系數為0.553（sig.＝0.0）和0.568（sig.＝0.0），漫灣為0.742（sig.＝0.0）和0.648（sig.＝0.0）。同時隨著水體溫度的增高，瀾滄江水體中的化學與物理化學反應也有相應變化，有可能會加大pH值的變化趨勢，水體的pH與水溫呈負相關關系，大朝山庫區的相關性不明顯，相關系數為－0.326（sig.＝0.053），漫灣庫區的相關性明顯，相關系數為－0.405（sig.＝0.014）。此外，兩庫區水體pH與水體透明度和溶解氧呈極顯著的正相關關系，大朝山庫區的相關系數為0.682（sig.＝0.0）和0.648（sig.＝0.0），漫灣庫區的相關系數為0.838（sig.＝0.0）和0.565（sig.＝0.0）。兩庫區水體pH的差異可能主要與環境地質和水熱條件的變化有關，其次兩庫區水體營養鹽結構和支流水量的匯入也可能是造成差異的原因。

一是加大農產品網絡信息設施的建設。要發揮政府的主導作用，通過政策導向、財政投入、資金支持，改善農產品的網絡環境。還應該多方吸納資源，鼓勵電信企業、民間資本通過招標方式參與到農村網絡建設當中。在互聯網背景下農產品安全溯源監管系統包括食品安全溯源、預警與應急處理等，用戶可以通過查詢機、手機、網絡等多種客戶端進行查詢，連接生產、銷售、消費等流通各個環節，保障消費權益。

2.5 五日生化需氧量和高錳酸鹽指數

兩庫區水體BOD5含量年變化趨勢如圖9、圖10所示。可以看出兩庫區BOD5的變化趨勢不明顯。大朝山庫區水體BOD5含量年內變化范圍在1～4mg／L，年平均值為1.56mg／L。漫灣庫區水體BOD5含量年內變化范圍在1～2mg／L，年平均值為1.44mg／L。經方差分析，大朝山庫區和漫灣庫區BOD5不存在顯著性差異（sig.＝0.473）。

兩庫區水體CODMn含量年變化趨勢基本相同。洪水期CODMn的值要小于枯水期。大朝山庫區水體BODMn含量年內變化范圍在1.10～3.80mg／L，年平均值為1.88mg／L，最大值和最小值分別出現在5月3＃和4月1＃。漫灣庫區水體BODMn含量年內變化范圍在0.61～3.96mg／L，年平均值為1.75mg／L，最大值和最小值分別出現在5月和11月1＃。經方差分析，大朝山庫區和漫灣庫區CODMn不存在顯著性差異（sig.＝0.61）。

兩庫區的CODMn和BOD5無顯著性差異。大朝山水庫回水長度91.2km，末端與漫灣電站銜接，在漫灣壩址和大朝山壩址之間有許多支流不斷匯入，如羅閘河、大寨河、拿魚河等，支流水量的匯入提高了瀾滄江大朝山段河流的自凈能力，增大了水環境容量。瀾滄江干流落差大，水流流速依然較快，有利于有機物的分解，從而使得有機污染無顯著的累積性。

2.6 總氮

兩庫區水體各監測點的總氮含量測定結果見圖13和圖14。大朝山庫區水體總氮濃度變化范圍為0.345～1.880mg／L，年均值為0.858mg／L，最高值和最低值分別在10月2＃和12月1＃。漫灣庫區水體總氮濃度變化范圍為0.340～1.743 mg／L，年平均值為0.773 mg／L，最高值和最低值分別出現在10月3＃和12月1＃。從總體來看總氮濃度季節變化趨勢明顯，洪水期總氮含量低于枯水期。大朝山庫區總氮含量一般略高于漫灣庫區。

相關性分析表明，總氮與水溫相關系數大朝山為0.432（sig.＝0.008），漫灣為0.198（sig.＝0.246），總氮與透明度的相關系數為大朝山－0.154（sig.＝0.370），漫灣－0.232（sig.＝0.173）。

經方差分析，大朝山庫區和漫灣庫區水體TN含量不存在顯著性差異（sig.＝0.054）。

2.7 總磷

兩庫區水體各監測點的總磷含量測定結果見圖15和圖16。大朝山庫區水體總磷濃度變化范圍為0.019～0.139mg／L，年均值為0.059mg／L，最高值和最低值分別在6月1＃和2月1＃。漫灣庫區水體總磷濃度變化范圍為0.015～0.111mg／L，年平均值為0.046mg／L，最高值和最低值分別出現在8月3＃和1月3＃。從總體來看總磷濃度季節變化趨勢明顯，洪水期總磷含量低于枯水期。洪水期大朝山庫區總磷含量略高于漫灣庫區。

水體中總磷質量濃度與水文特征及水體中泥沙質量有一定的關系，隨泥沙質量的增加而增加［7～9］。豐水期時，地表水土流失嚴重，水樣中泥沙質量較高，平均含沙量為1.29kg／m3［6］，從而影響了庫區水體總磷含量，相關性分析也表明，水體的總磷含量與透明度存在極顯著的負相關關系，大朝山相關系數為－0.588（sig.＝0.0），漫灣相關系數為－0.538（sig.＝0.001）。宋麗娟通過對長江嘉陵江交匯段總磷濃度與懸浮物含量變化曲線分析對比，也表明水體總磷、懸浮態總磷濃度與泥沙懸浮物含量存在極強的正相關性［10］。

此外，相關性分析還表明，水體總磷含量與pH和DO呈負相關關系，大朝山相關系數為－0.441（sig.＝0.007）和－0.479（sig.＝0.003），漫灣為－0.421（sig.＝0.011）和－0.311（sig.＝0.065）。總磷含量與水溫呈極顯著正相關關系，大朝山相關系數為0.492（sig.＝0.002），漫灣為0.637（sig.＝0.0）。

經方差分析，大朝山庫區和漫灣庫區水體TP含量存在極顯著性差異（sig.＝0.002），漫灣庫區水體TP顯著低于大朝山庫區。

3 討論

大朝山庫區和漫灣庫區水體總氮含量無顯著性差異。這可能與漫灣庫區水生生態系統對溶解態氮營養鹽的固定及其庫區的攔沙作用有關，因而影響氮營養鹽向下游大朝山庫區的輸送通量。大量懸浮物和泥沙的沉降使得在漫灣庫區上游生成的部分顆粒態N、P及由溶解態轉化而來的生物有機態C、N和P被遷移至庫區沉積物中，從而對上游輸入的N、P營養鹽產生截留，減少了對下游大朝山庫區的氮輸送量。研究表明，三峽水庫對上游N、P營養鹽的截留分別減少長江流域向海洋輸送N、P營養鹽通量的約8%～9%和8%～13%［11］。張恩仁對三峽水庫的研究也表明，水庫投入使用后，發育出的水庫生態系統可將上游輸入的2%～7%溶解態無機氮和13%～42%的溶解態無機磷固定于浮游生物中［12］。但有關瀾滄江梯級水壩截流作用在多大程度上能調節徑流中營養鹽組分的輸送仍需要對瀾滄江河流進行具體研究。

漫灣庫區和大朝山庫區水體總磷含量差異極顯著，這種差異可能與大朝山庫區的氣溫顯著高于漫灣庫區有關。實驗證明，無論好氧與厭氧，磷的釋放都隨溫度升高而增長，溫度升高l～3℃，將使底泥中總磷的釋放增加9%～57%［13］。從現場采樣對水色感官來看，在相同時期漫灣庫區水質較大朝山庫區清澈，即大朝山庫區的懸浮物和泥沙含量較漫灣庫區多，而且在大朝山庫區的2＃和3＃點之間有一條常年混濁的支流大寨河流入庫區，大量的懸浮物和泥沙的流入導致了庫區水體總磷含量增加，泥沙對磷的吸附容量隨著含沙量的增大而增大［14］。支流水體泥沙所吸附的磷對庫區水體總磷的貢獻有多大還需進行研究。漫灣水庫運行7a后，大朝山水庫開始運行。漫灣水庫對大朝山水庫有明顯的攔沙效益，減少大朝山入庫輸沙量和含沙量，使入庫泥沙顆粒細化，將大量懸移質泥沙攔淤在庫內。水庫運行10a，漫灣庫區可攔淤65.6%的懸移質泥沙（實測），推移質全被攔淤在庫內［15］。懸移質由于具有比推移質更大的比表面積和在天然水體中空間上更大的分布范圍，對污染物與泥沙表面的作用更強，使得懸移質成為水體中污染物遷移、轉化的主要載體和媒介［14］。因此，對于泥沙對水質的影響特別是對于氮磷的吸附和解吸附需進行具體的研究。對于氮磷的差異是由于梯級電站庫區蓄水導致的水文差異影響所引起的，還是由于面源污染所引起的，有待于進一步研究。

兩庫區總磷含量季節性變化與總氮含量變化相反，夏季和秋季最高，春季和冬季最低。水土流失是瀾滄江流域總磷污染的一個重要原因。瀾滄江雨季雨量占全年雨量的75%以上［16］，毀林開荒使流域中下游地區水土流失嚴重，泥沙隨水進入河流，使河水懸浮物產量大量增加，同時隨泥沙進入瀾滄江水體的污染物也大量增加，河流泥沙在遷移疏運過程中可以攜帶一定的磷污染物及有機污染物［17］，導致河水水質惡化。水體中總磷質量濃度與水期及水體中泥沙質量有一定的關系［7，8］。豐水期時，地表水土流失嚴重，瀾滄江水樣中泥沙質量較高，平均含沙量為1.29kg／m3［6］，而總磷主要來源于泥沙中吸附的有機磷和無機磷，溶解態磷較少，總磷含量隨泥沙質量的增加而增加［18］。總磷含量主要受水力學特性和泥沙懸移質變化的影響［19］，李麗娟等人對瀾滄江干流水質的評價結果也表明瀾滄江水系豐水期水質總體上呈惡化趨勢，主要污染為總磷，枯水期水質波動小，水質良好［16］。瀾滄江流域水土流失嚴重，瀾滄江河流泥沙來沙量自20世紀60年代以來總體上呈增大趨勢［20］，水體中的磷素的積累作用遠大于稀釋作用。

4 結論

（1）兩庫區水質特征變化趨勢比較相似，季節性變化明顯，主要受水量影響。兩庫區水體有機污染程度小。兩庫區水體氮磷含量較高，屬于中—富營養水平，總氮在秋季最高，冬季最低，總磷在夏秋季最高，春季最低。單從營養濃度分析，兩庫區水體已經具備發生富營養化的條件。

（2）庫區水流速度較建庫區前有所減緩，但相比一般湖泊水庫來說，瀾滄江干流落差大，水流流速依然較快，這也是瀾滄江干流暫時未發生富營養化的原因之一。

（3）梯級水壩的形成對水體中總氮含量、有機污染的累積效應不明顯。

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Study on the Spatiotem poral Differences in the Reservoir of Cascade Hydropower of Lancang River

BA Chong－zhen1，LIAi－jun2，PAN Ying3，TIE Cheng2，JIN Yu2，YIN Li－ping2，YANG liang2
（1.Lincang Environmental Monitoring Station，Lincang Yunnan 67700，China）

The spatiotemporal differences of the water quality of the reservoirs of Manwan and Dachaoshan Hydropower Station were studied based on the watermonthlymonitoring data in 2008.The results showed that a similar trend of seasonal changes ofwater quality with less organic pollution was found between the reservoirs.The concentrations of nitrogen and phosphorus in both reservoirswere high in amesotrophic and eutrophic level.The total nitrogen was high in the autumn and low in winter.The total phosphorus was high in both summer and autumn and low in spring.There was no significant difference in terms of TN，BOD5，CODmn，and DO.

hydro－power plant；water environmental；spatiotemporal differences；Lancang River

X52

A

1673－9655（2015）02－0035－06

2014－06－14

巴重振（1981－），男，碩士。