株樹橋水庫飲用水水源地水質安全評價

蘇 珊 蔣飛紅 梅 鹍

（長沙水文水資源勘測局 長沙市 410014）

水是人類及一切生物賴以生存的必不可少的重要物質，是工農業生產、經濟發展和環境改善不可替代的極為寶貴的自然資源，而飲用水更是跟人類自身密切相關的重要資源。1999年，為緩解湘江供水壓力，確保省會長沙飲用水供應安全，湖南省委、省政府及市委、市政府作出了興建引水及水質環境工程的重大決策，將株樹橋水庫確定為長沙市第二水源地，加強對飲用水源地水質安全評價和保護，是關乎人們健康和生命安全的重大事情。

1 水庫基本概況

建成于1992年的株樹橋水庫位于瀏陽市境內、瀏陽河南源小溪河下游，地處東經113°51′～114°19′， 北緯 28°10′～28°29′之間，下距瀏陽市城區 28 km，距長沙市東郊區約80 km。株樹橋水庫流域涉及瀏陽市5個鄉鎮，分別為張坊鎮、小河鄉、七寶山鄉、中和鎮和高坪鎮，涉及行政村27個，流域總面積564 km2，占小溪河流域面積的75.3%。水庫壩頂高程171m，最大壩高78m，壩頂長245m，頂寬8m，水庫總庫容2.78億m3，正常水位165m，相應庫容2.29億 m3，死水位 136m，有效庫容 1.9億 m3，庫容系數0.343，屬多年調節水庫。

株樹橋水庫自2010年8月起正式向市內供水，規劃建設總規模為輸水能力95萬m3/d，一期工程引水65萬m3/d，目前每天向長沙市供水30萬m3。

2 水質評價

2.1 一般污染物評價

株樹橋水庫飲用水水源地水質現狀評價直接采用長沙水環境監測分中心監測的株樹橋、蔣埠江、丁家灣三個常年監測斷面2011～2014年監測數據。監測指標包括水溫、pH值、電導率、溶解氧及溶解氧飽和度、高錳酸鹽指數（CODMn）、五日生化需氧量、氨氮、汞、鉛、揮發酚、石油類、氰化物、砷、六價鉻、鎘、銅、鋅、總磷、氟化物、糞大腸菌群21個項目。依據《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002），評價結果如下：

（1）株樹橋水庫大壩取水口斷面。

各年份的各項目監測指標值均可達到 《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質標準，不存在監測指標超標的情況，水質狀況良好。

（2）蔣埠江斷面。

各年份的各監測指標按單因子評價法進行評價，2011和2012年評價結果顯示糞大腸菌群指標平均值超過《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅱ類標準，達到Ⅲ類標準；此外，總磷指標總體上能達到Ⅱ類標準，但也出現過超標的情況；其余監測指標均達到《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅱ類標準。

（3）丁家灣斷面。

各年份的各監測指標除糞大腸菌群指標之外，均可達到 《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質標準。糞大腸菌群有超過Ⅱ類標準的情況，甚至達到Ⅳ類標準，存在一定程度上的糞大腸菌群污染問題。

從株樹橋水庫水質現狀監測來看，水庫的3個監測點株樹橋、蔣埠江和丁家灣總體上水質較好，蔣埠江和丁家灣存在個別時段糞大腸菌群、總磷超標的現象。

各監測斷面水質評價成果見表1。

表1 株樹橋水庫各監測斷面水質評價成果表

2.2 Kendall檢驗法分析水質變化趨勢

2.2.1 Kendall檢驗法

定義檢驗統計量S：

其中，sign（）為符號函數。當 Xi-Xj小于、等于或大于零時，sign （Xi-Xj）分別為-1、0 或 1；M-K統計量公式S大于、等于、小于零時分別為：

Z為正值表示增加趨勢，負值表示減少趨勢。Z的絕對值在大于等于1.28、1.64、2.32時表示分別通過了信度90%、95%、99%顯著性檢驗。

當Kendall檢驗進一步用于檢驗序列突變時，則檢驗方法如下：

設有一時間序列如下：x2，x3，…xn，構造一秩序列 ri，ri表示 xi＞xj（1≤j≤i）的樣本累積數。定義Sk：

在時間序列隨即獨立假定下，定義統計量：

UFk為標準正態分布，給定一顯著水平α，當｜UFk｜＞Uα，表明序列存在一個明顯的增長或減少趨勢。把此方法引用到反序列中，再重復上述計算過程，并使計算值乘以-1，得到UBk。通過分析統計序列UFk和UBk可以進一步分析序列x的趨勢變化，若 或 的值大于0，則表明序列呈上升趨勢，小于0則表明呈下降趨勢；當它們超過信度線時，即表示存在明顯的上升或下降趨勢；若UFk和UBk這兩天曲線交點位于信度線之間，則此點可能就是突變點的開始。

2.2.2 水庫水質變化趨勢分析

選取株樹橋水庫三個常規監測斷面株樹橋水庫取水口、蔣埠江和丁家灣2011～2014年總磷、氨氮、COD和鎘水質監測數據，采用kendall檢驗法進行水質變化的趨勢分析，詳見表2，分析結果為：

表2 株樹橋水庫監測斷面水質kendall趨勢分析表

總磷監測指標：3個監測斷面全年期及汛期、株樹橋水庫取水口非汛期整體隨時間呈顯著下降趨勢變化。從單項指標分析，水質呈好的趨勢發展。

COD監測指標：株樹橋水庫取水口和丁家灣全年期和非汛期整體隨時間呈顯著下降趨勢變化，而兩個監測斷面的汛期及蔣埠江斷面三個時期無趨勢變化。從單項指標分析，水質呈好的趨勢發展。

氨氮監測指標：除蔣埠江斷面非汛期呈顯著下降趨勢變化外，其他均無趨勢變化。從單項指標分析，水質變化趨勢不明顯。

鎘監測指標：3個監測斷面，汛期均呈現顯著上升的趨勢，且蔣埠江斷面全年期為顯著上升。根據實測數據，鎘監測指標可達到相關評價標準I類水的標準，但是從趨勢分析呈變差的趨勢發展，必須引起重視并查明原因。

根據Kendall檢驗法進行水質趨勢分析，從選取的總磷、COD、氨氮三項敏感指標分析得出，株樹橋水庫水質呈好的趨勢發展，但是重金屬鎘指標的趨勢分析水庫水質呈變差的趨勢發展，分析主要原因是株樹橋水庫上游的廢礦點源污染造成的，水庫上游的高坪鎮三合水村耙齒山境內廢礦洞有4個，礦區距小溪源垂直距離約1 km，而小溪源距取水口也僅1.5 km距離，另外七寶山鄉也有礦區，其距離水庫垂直距離約5 km，由于礦區長期采礦煉礦，其廢水、廢氣和廢渣導致當地出現嚴重的土壤重金屬污染，尤其是汛期受到雨水沖刷下，含重金屬的泥沙隨水流進入河流，進而流入小溪河和株樹橋水庫，這給水庫水質帶來極大的安全隱患。

3 影響水庫水質安全的主要原因

3.1 防護措施較薄弱

為防止人類活動等對水源地保護和管理的干擾，攔截固體污染物直接進入水源保護區，必須采取隔離防護措施。目前，株樹橋水庫飲用水源地保護區已建設了部分隔離防護欄、界碑、界樁、宣傳警示牌等，但規模較小數量較少，防護措施還比較薄弱，與國家重要飲用水水源地達標建設的目標還有一定距。

3.2 工業污染

近年來株樹橋水庫周邊工業污染雖然得到有效控制，但還需繼續加強整治。自《長沙市株樹橋水庫飲用水水源保護條例》實施以來，各級政府加大了對株樹橋水庫的保護方面的投入，特別是對周邊工礦企業實施了整治，關停了流域內的多家污染企業，并整頓了一些排污大戶，經過一系列的整治，污染嚴重的工業企業基本搬遷，水庫周邊的工業污染得到有效控制。但來自食品廠和復膜紙廠的年廢水排放量和污染物排放量還占有一定的比例，需要有關部門引起重視。

3.3 農業面源污染

飲用水源地位于農村，農業中使用的化肥、農藥，直接隨著地表徑流進入水體，使水體微量有毒污染物增加，這些污染物質對人體及其它生物的影響，都是不容忽視的。

（1）禽畜養殖污染。對于株樹橋水庫庫區的禽畜養殖污染源，主要來自周邊的養殖場、魚塘以及附近村民的家庭養殖，而且區域分布主要集中在張坊鎮、七寶山鄉和小河鄉，3個鄉的養豬專業戶和魚塘承包戶較多，規模較大，對庫區水環境具有一定的影響。

（2）農田徑流污染。對株樹橋庫區各個鄉鎮行政村的農田面積進行統計和污染物的排放量進行計算分析得出，一級保護區和核心保護區的保護程度較好，農田污染源相對較少，產生的農田污染物所占的比例較低；二級保護區范圍較廣，庫區的農田徑流污染源主要集中在集雨區，加強集雨區的農田管理和污染治理是處理農田徑流污染源的關鍵。

3.4 農村生活污染和垃圾污染

隨著城鄉的發展和居民生活水平的提高，越來越多的生活廢水和生活垃圾成為了新的污染源。由于沒有排水措施，生活污水直接或間接排放入庫，污染著水庫水體，生活垃圾由于缺乏經常性的管理資金，大部分直接堆放在庫區周邊，在雨水淋溶和沖刷下，絕大部分則通過坡面匯流入河后流入水庫，造成水庫形成了明顯的岸邊污染帶，特別是白色垃圾，對水庫水質造成的影響周期比較長久，處理起來比較困難。

經過實地調查計算分析，株樹橋水庫流域農村生活污染源主要來自人口分布較多的集雨區，鄉鎮主要有張坊鎮、小河鄉和七寶山鄉，另外，小河鄉部分和七寶山鄉部分也是污染源的主要集中點。

3.5 三產污染

目前，株樹橋水庫的三產中污染主要來自餐館、修理店和醫療診所，產生的污染三產污染源較少，呈現零星分布的特點，分布在株樹橋庫區流域的張坊鎮、小河鄉、七寶山鄉和中和鎮。由于服務業數量較少，排污量不大，因此對庫區水環境的影響有限，故三產污染影響不大，重點在于控制規模，防范于未然。

3.6 廢礦點源污染

由于株樹橋水庫上游有幾座廢礦，礦區經長期采礦煉礦，其廢水、廢氣和廢渣導致當地出現嚴重的土壤重金屬污染，而含重金屬的泥沙隨雨水進入河流，進而流入小溪河和株樹橋水庫，這給水庫水質帶來極大的安全隱患。

3.7 管理方面的影響

株樹橋水庫污染治理缺乏宏觀控制和整體規劃，鄉鎮行政區之間缺少協調、合作和溝通。對于污染源的治理方面，沒有對株樹橋水庫進行過水環境保護、水污染控制的總體規劃工作，沒有明確的保護目標和任務分解，各鄉鎮行政區之間的污染治理比較分散，沒有形成統一的協調機制，缺乏有效的合作和溝通。

4 保護措施

根據株樹橋水庫水源地水質的現狀情況，為避免水源地水質受到污染，影響供水安全，應進一步完善隔離防護、宣傳警示工程，采取污染源綜合整治、生態修復與保護等措施，使株樹橋飲用水水源地水質安全更有保障。

（1）在各保護區邊界設立明確的地理界標和明顯的警示標志，對取水口、取水設施以及穿越核心保護區的道路設置隔離設施，以防止人類活動等對水源地保護和管理的干擾，攔截固體污染物直接進入水源保護區。

（2）為控制非點源污染，在近期，主要考慮包括農村生活污水分散處理工程，城鎮生活污水處理工程，生活垃圾收集及處理工程，畜禽養殖沼氣化工程，農業面源污染治理等。在中、遠期，遵循生態經濟理念，著重從源頭控制污染負荷，進一步保障水質，在近期的基礎上，深入推廣生態農業、生態施肥、保護性耕作等措施。

（3）在水源地周圍種植防護林，防止人類活動等因素對飲用水水源地的各種不利干擾，采取有效措施攔截污染物直接進入水源保護區，確定防護林種植范圍，減少水土流失。

（4）針對株樹橋水庫存在的廢礦點源污染隱患，提出治理方案包括廢礦治理和生態植被兩個方面的綜合治理，主要包括廢礦石、廢渣治理以及廢礦周邊的植被修復。

（5）加強飲用水源地水質的監測工作，在對水庫水質定期監測的同時，應對監測結果進行分析，提出措施和要求。加強現場測試能力與快速反應能力，充分利用已建水質自動監測系統和預警系統，加強對水質的實時監測。

（6）走可持續發展之路，以改善生態環境為根本點和切入點，制定一個統一的流域水資源保護規劃。使經濟發展水平與資源條件、環境狀況相適應。大力推廣植樹種草，退耕還林，增加植被覆蓋率，達到涵養水源，防止水土流失，提高生態系統的自我調節功能。加大生活、生產污染治理力度，推進農村環境綜合整治。禁止將污水和垃圾倒入河、湖、溝、渠。提倡科學使用農藥、化肥，盡量減少農藥、化肥的施用量。

（7）建立資源有償使用制度。在資源使用制度上建立有償使用制度，明確“誰受益、誰補償、誰破壞、誰恢復”的原則，建立生態補償制度，用于補償集雨區群眾由于水質保護所造成的經濟損失。

（8）建立管理長效機制。為保障廣大群眾飲水安全，增加有效供給、保護水源地水質水量的角度出發，應逐步建立起法律監管、技術保障、監測與應急、社會參與四大體系。

5 結 語

株樹橋水庫作為長沙市的第二飲用水源地，承擔著向長沙市供水的任務，水源地水質穩定在《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質標準以內，為水質良好的水源地。但是，株樹橋水庫在供水服務的同時存在一定的安全隱患，如水庫上游留存的幾座廢礦則是點源污染源，針對這一安全隱患，本文提出了將廢礦石、廢渣進行治理以及對廢礦周邊的植被進行修復的建議。為避免水源受到污染，消除安全隱患，確保水質穩定達到目標水質標準，本文進一步提出了加強水源地保護措施的建議，這將有利于株樹橋水庫給供水地居民提供更為優質的水源，提高居民生活質量和健康水平，也有利于改善生態環境和社會環境，為經濟社會發展提供基礎保障。

[1]長沙市水環境監測中心.長沙市株樹橋水庫水資源質量狀況通報[R].2011-2014.

[2]金相燦.湖泊富營養化控制和管理技術[M].北京：化學工業出版社，2001.

[3]勞漢生.《算法大全》與《古今算學寶鑒》初探[J].文獻，1987，（3）：192-203.