六盤水市雙橋水庫錳超標原因分析及處理措施

何清波

摘 要：我國水庫水中錳含量超標問題普遍存在，特別是飲用水源地，探索如何解決水庫錳含量超標問題顯得尤為重要。本文主要利用現場調查、取樣檢測等方法進行分析，查找雙橋水庫錳含量超標的原因，并提出解決水源地錳含量超標問題的處理措施，為解決水源地錳超標問題提供參考依據。

關鍵詞：雙橋水庫;錳含量超標;處理措施

中圖分類號：TU991.2 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）34-0087-03

Cause Analysis and Treatment Measures of Manganese Exceeding

Standard in Shuangqiao Reservoir of Liupanshui

HE Qingbo

（Liupanshui Jiangyuan District Electric Power Co.， Ltd.， Shuangqiao Reservoir Management Office，Liupanshui Guizhou 553000）

Abstract： The problem of excessive manganese content in reservoir water is common in our country， especially in drinking water source area. It is very important to explore how to solve the problem of excessive manganese content in reservoir water. This paper mainly used the methods of field investigation， sampling and testing to analyze， find out the reasons of the manganese content exceeding the standard in Shuangqiao reservoir， and put forward the treatment measures to solve the problem of the manganese content exceeding the standard in the water source area， so as to provide reference for solving the problem of the manganese content exceeding the standard in the water source area.

Keywords： Shuangqiao Reservoir;excessive manganese content;treatment measures

1 研究背景

錳元素（Mn）廣泛分布于地質環境中，如巖石、土壤或沉積物等自然介質均含有錳元素。該元素也是人體代謝必不可少的微量元素，每天攝入量為2～5mg，而人體的吸收率為5%～10%，主要通過食物和飲用水等攝入。錳可促進骨骼的生長發育，保護細胞中細粒體的完整，保持正常的腦功能，維持正常的糖代謝和脂肪代謝，可改善肌體的造血功能。若人體缺錳，可能會影響生長發育，導致畸形。但攝入過多，會造成錳中毒，損害人體的運動機能和神經系統，嚴重者可能出現帕金森綜合癥和男性生殖系統疾病[1]。水是生命之源，安全潔凈的飲用水源是地區經濟建設和社會發展的基礎，也是人民對美好生活向往的一項重要保障指標。若飲用水源錳含量超標，可能會導致各種疾病發生。此外，錳的氧化物會在輸水管道內壁慢慢沉積，對供水管網造成影響，錳元素超標還會增加水廠水處理工藝的難度和處理成本。

2 基本情況

2.1 水庫基本情況

雙橋水庫位于貴州省六盤市鐘山區保華鎮境內的珠江流域烏江水系三岔河左岸一級支流的阿勒河下游雙橋村，總庫容9 140萬m3，興利庫容8 272萬m3，正常蓄水位1 614.5m，對應庫容8 830萬m3，汛限水位1 612.5m，對應庫容7 985.55萬m3。壩頂高程1 617m，壩高65.5m，溢洪道底板高程1 604.5m，位于大壩右岸，取水口進口底板高程1 575m，沖沙底孔高程1 572m，均布置于大壩右岸。水庫工程規模為中型，壩體為混凝土面板堆石壩，生態放水洞布置于大壩左岸（兼發電進水口），發電進水高程有1 575m和1 595m兩個。因新建水庫庫底清理不徹底，存在安全隱患，常用進水發電高程為1 595m。該水庫是貴州省六盤水市中心城區“一城七片”的重要供水水源地，因水庫海拔較市中心城區低，因此供水模式采用二級泵站提水，提水揚程319.8m。年可供水量為8 889萬m3（P=97%）;解決下游保華鎮2萬人及3 000頭大牲畜飲水，年供水175萬m3/a（P=95%）;2011年11月9日開工建設，2015年10月19日下閘蓄水。

2.2 錳超標調查情況

雙橋水庫為新建水庫，2017年首次開始向市中心城區調試間歇供水，2017年和2018年供水時間均為4月至5月。因城區建設發展，用水需求增加，2019年正式投入運行，5月開始正常供水，7月水廠工作人員發現源水顏色泛黃，初步判斷水質可能受到污染，隨后立即開展水質檢測工作。檢測結果表明：進廠水錳含量超標嚴重，達到0.236mg/L。我國《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）中規定飲用水Mn含量限值為0.1mg/L。通過查閱相關資料并結合水庫實際情況，開始對庫區上游兩個進水支流不同河段有代表性的點進行取樣檢測。檢測結果表明，錳指標均在限值0.1mg/L以內，可見，兩支流不存在顯著的錳污染源，且庫區周邊不存在廠礦企業，可排除人為活動污染。另外，通過對大壩附近水域左岸、壩中、右岸不同深度的水樣進行檢測，取樣時水庫水位約為1 610m，檢測結果如表1所示。

由表1可以得出以下結論。

第一，壩區中間水域錳元素富集最多，右岸取水口水域所含錳元素次之，左岸生態取水口水域錳元素富集最少。這可能是因為利用左岸生態洞長期放水發電，且下放發電水流量遠大于供水流量，從而使左岸生態洞附近水域淺層水體較右岸取水口附近淺層水體更容易得到更新;也可能是因為利用左岸生態洞放水比利用右岸取水口供水帶走的錳元素多導致的。此外，而壩區中間特別是底部水質流動較慢，難以得到更換，造成錳元素富集較左、右兩岸都多。

第二，水庫錳含量呈垂直分層變化，水體上層錳含量底，下層錳含量高，且高濃度錳主要集中在水庫庫底。錳的分布規律以距水面約16m的深度為分界點，深度在16m附近時，錳含量在國家飲用水標準限值附近波動;距水面16m內，水中錳含量符合國家飲用水標準;超過距水面16m，水中錳含量檢測為超標。

第三，水體pH值與水深呈正相關性。水面表層pH值約在7.71，距水面16m時pH值約為7.68，庫底pH值約在7.51。可見，水庫pH值隨水體深度增加而降低。這可能是因為淺層水體藻類等水生植物光合作用產生氧氣，導致淺層水體溶解氧多，庫底光合作用弱，加上厭氧菌消耗氧氣造成溶解氧少。

3 水庫錳超標原因

3.1 地質環境污染

貴州省六盤水市素有“江南煤都”之稱，地質條件復雜。雙橋水庫庫區地質巖性情況是碳酸鹽巖為主夾碎屑巖、碎屑巖及煤層及表層紅黏土等，這幾種巖性均含有錳元素，特別是煤層。巖石風化后，在暴雨的沖刷作用下，易造成水土流失，含有錳的泥、沙極有可能隨水流進入庫區。此外，在地質環境的作用下，地下暗河水中含有錳元素，在枯水期側向滲入補給水庫，可能造成庫水錳含量超標。

3.2 庫底有機物腐爛污染

因貴州地形多為高原，且林木較多，雙橋水庫的主要特點是在兩條支流交匯處筑壩攔截而成，兩岸及庫底存在較多喬木、灌木。因歷史原因，在雙橋水庫下閘蓄水前，未進行有效的庫底清理，自蓄水之后，隨著時時間推移，庫底灌木、喬木等有機物在水體浸泡和細菌作用下相繼腐爛，可能會導致有機物體內含的錳元素析出進入水體。另外，庫底有機物腐爛后，厭氧菌活動會消耗氧氣，排除有機酸，使得庫底pH值降低，破壞原有平衡[2]。

3.3 內源錳釋放

針對水庫錳含量呈垂直分層變化這一現象，查閱相關文獻后發現，國內很多水庫都發現了水溫分層引起的水體錳含量超標的情況，且污染多發生在夏秋季節[3]。雙橋水庫錳超標問題亦發生于夏季，而夏季氣溫較高，在陽光照射和水體垂直對流較差條件下，水庫水溫會出現分層現象，導致淺層水體氣溫較高，深層水體氣溫較低。藻類等水生植物在陽光的照射下進行光合作用，釋放出氧氣。因淺層水光照充足，藻類等水生植物較多，且光合作用強，從而溶解氧較高;深層水因陽光照射不足，藻類等水生植物較少，光合作用差，溶解氧較少，厭氧菌活動頻繁，分解有機物釋放CO2。這就導致淺層水呈氧化環境，深層水呈還原環境，庫底的難溶物Mn4+被還原為Mn2+溶于水中，導致水體錳濃度增高[2]。2019年7月，雙橋水庫因供水時取水口距水面約35m，從而判斷為類似原理導致取水口附近水體錳濃度偏高。

3.4 汛期暴雨影響

因水庫水流動較慢，底部長期沉積大量錳物質。當水庫集雨區面積內遭遇大暴雨時，會導致水庫水位急劇上升，造成水體在垂直方向上產生波動;同時，在強風的作用下，會造成水平方向的水體波動，在垂直方向和水平方向的共同外力作用下，從而使沉積在庫底的錳物質和錳元素附著在質量較輕的膠體、懸浮物上向上涌動、漂浮，短時間難以沉降，造成水體中錳濃度較高[4]。

4 處理措施

因雙橋水庫為六盤水市中心城區重要的供水水源地，必須及時從源頭解決錳含量超標問題，保障飲水安全，具體的處理措施如下。

4.1 加強退耕還林，開展清理工作

加強對水源保護區周邊水源涵養林的建設，積極支持有關部門退耕還林，做好重點區域的水土保持工作;同時，要盡可能處理出露水面的樹枝，及時清理庫區周邊的枯枝落葉，打撈庫面漂浮物，防止植物繼續腐爛成為具有還原特性的有機質或生成腐植酸[5，6]。另外，建設庫區周邊生活污水集中收集處理裝置，確保生活污水不排入庫區。

4.2 置換庫底水

因水庫右岸沖沙底孔高程較取水口高程低，可利用沖沙底孔進行泄洪，利用左岸生態洞進行發電，若來水量充足，還可同時利用溢洪道進行泄洪。讓上、下層庫水對流，盡量沖走庫底淤泥，從而降低庫水錳含量濃度[7]。雙橋水庫錳超標事件發生后，立即分析研究，果斷采取該方式一周后，水廠進廠水（水庫源水）濃度由原來的0.236mg/L降低到0.130mg/L，保證了正常供水，降低了水廠水處理難度。事實證明，該方法是最實用最有效的處理方式之一，但會造成棄水較多，影響其應有的社會效益。

4.3 根據錳濃度分布規律分層取水

因雙橋水庫取水口高程較低，若不改變取水方式，在保證水量的前提下，很難有效解決錳含量超標的問題。可在保留原取水口的情況下，增設取水塔，提高取水高程，優化分層取水，取水庫淺層水，確保水廠始終能取到錳含量達標的源水，在保障人民群眾飲水安全的同時，降低水處理成本。

參考文獻：

[1]王靜.臨海童燎水庫錳的季節性超標原因分析及治理對策[J].城鎮供水，2014（6）：90-91.

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[3]黃梅芳.水庫鐵、錳超標原因分析及防治對策[J].引進與咨詢，2006（6）：50-52.

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[5]朱金良.泉州石壁水庫鐵、錳超標原因分析及治理對策[C]//福建省水利協會，福建省水利廳專家委員會.飲水安全的理論與實踐：福建省科協第九屆學術年會水利分會場論文集.福建省水利學會、福建省水利廳專家委員會，2009.

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[7]周俊杰，李宗華.錳在水庫中的分布、對飲用水質的影響及去除對策[J].云南環境科學，1999（1）：27-29.