山東省水庫環境及其對供水安全的影響分析

田守崗，劉 健

（山東省水利科學研究院，山東 濟南250014）

根據水利普查資料統計，目前山東省興建各類水庫6 414 座，總庫容達到216 億m3，調洪庫容103 億m3，興利庫容112 億m3。其中大型水庫37 座，中型水庫197 座，小型水庫6 180 座[1]。從空間分布來看，水庫主要集中在魯中、魯東和魯南的低山丘陵區，煙臺市、臨沂市、濰坊市和泰安市四市的總量3 373 座，占全省總量的52.6%；魯北和魯西南的菏澤市、德州市、聊城市和濱州市總量為97 座，僅占全省總數的1.5%。水庫在實現防洪除澇任務的同時，作為重要的地表水源，還承擔著向城鄉居民生活、工業生產、生態和農業灌溉等多方面的供水任務，為當地的經濟社會發展提供了強有力的水資源保障[2]。

近年來，隨著經濟社會的快速發展和人口的增加，庫區上游的農業、工業等人類生產活動頻繁，極大地改變了水庫的環境狀況，對水庫的水質產生了一定的影響[3]。本文基于山東省典型水庫環境狀況，分析其對水庫水質的影響，進而提出相對應的保障措施。

1 水庫環境狀況分析

水庫環境按照空間劃分為陸域環境和水域環境。其中，陸域環境主要是指集水域人類活動、點源和面源污染、植被覆蓋與水土流失、道路交通穿越等；水域環境主要是指水庫形狀、庫底淤積、庫區水產養殖等。

1.1 陸域環境

1）集水域人類活動狀況。水庫按照水庫集水域地形條件分為山丘型水庫和平原型水庫。山東省平原型水庫主要分布在魯北的平原地區。平原型水庫一般為平原地區圍壩水庫，沒有自然匯水面積，入庫水來源主要為接受垂向大氣降水和跨流域（區域）調水[4]。一般情況下，平原水庫的蓄水水位要高于周邊地形，且水庫周邊均建設了截滲溝和圍網護欄，人類活動對水庫水質產生的直接影響較小。

山東省山丘型水庫主要分布在魯中、魯東和魯南的低山丘陵地區，其來水主要由大氣降雨，經過坡面產流、河道匯流后，積蓄于水庫中。自集水域開始，人類活動對山丘型水庫水質會產生較大影響。坡地開荒，容易引起上游水土流失，梯田與植樹造林則可起到涵養水源、遏制水土流失的功能；農業生產、規?；B殖以及工礦企業生產等，則產生直接污染源，對水庫水質產生較大的影響。

2）集水域點源和面源污染狀況。點源污染主要是指水庫壩址上游匯水范圍內的大型工礦企業及集中污水排放口。根據水庫的功能定位和供水對象，水庫可作為集中式飲用水水源地、工業供水水源地和農業灌溉水源地。據現場調研，山東省109 個集中式地表水庫水源地進行了保護區的劃分，在劃定的保護區內不存在集中排污口。

面源污染主要包括農村生活污染和農業面源污染。相較于平原型水庫，山丘型水庫周邊往往人類活動較為活躍，農村農居、農業種植密集，因此面源污染對山丘型水庫水質影響較大[5，6]。例如，岸堤水庫在2010 年劃定的一級保護區范圍內有100 多處村莊，5 萬余農村人口，且大量種植了桃、杏等經濟作物，人類活動較為頻繁。2019 年重新劃分了水源地保護區，并對保護區進行了綜合整治，對農村污水對水庫水質的直接污染進行了嚴格控制。高密市王吳水庫受到區域氣候環境的影響，自2015 年以來一直未形成有效徑流，導致水庫干涸無水可供。2020 年8 月底，在強降雨影響下王吳水庫蓄滿，2020 年9 月水庫水質監測化學需氧量、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量分別超地表水Ⅲ類標準0.4 倍、0.4 倍和0.15 倍，10月水庫水質總磷含量超地表水Ⅲ類標準2.8 倍，說明在汛期大雨后，水庫水質存在有一定程度的污染問題。

3）集水域植被覆蓋與水土流失狀況。近年來，山東省大力開展水土流失防治工作。自2016年以來，全省綜合采取封禁治理、梯田改造升級、栽植水保林、經濟林等措施，不斷加大水土流失治理力度，積極開展了生態清潔小流域建設。在重點工程帶動下，累計完成水土流失治理6 588 km2。截至2019 年底，山東省水土流失面積較2011 年（全國第一次水利普查）減少11.6%，中度及以上水土流失面積減少84.2%以上，實現面積、強度的雙下降。各水庫結合自身實際，積極開展植樹造林工作，極大地提高了水源涵養。根據現場調研，全省31 處山丘型水庫國家級飲用水水源地的一級保護區植被覆蓋率均在90%以上。

4）上游及庫區道路交通穿越狀況。據調查，山東省水庫保護區范圍內大多存在道路交通穿越。各地區基本建立了危險化學品管理制度，對危險化學品運輸車輛進行監管。但運輸危險化學品的車輛發生交通事故后導致危險化學品泄漏到河道中，隨著水流的流動發生物理遷移匯入水庫，使得突發環境事件的發生概率大大提高。同時，汽車尾氣和輪胎磨損碎屑留置在公路和橋梁上，經過風吹、雨淋都有可能進入水庫，從而給水體帶來石油類、氮磷、重金屬以及微塑料污染風險。

1.2 水域環境

1）水庫形狀狀況?！八唬ㄋ睿獛烊荨娣e”曲線直觀反映了水庫的形狀。對于一定庫容的水庫，寬—淺型水庫水面面積較大，導致水面蒸發損失增多。較淺的水深使得陽光可以直接透射到庫底，水體溫度升高、光照相對充足，給水生生物提供了良好的光合和繁殖條件，進而影響水質[7]；窄—深型水庫由于能夠提供更寬范圍的水生態系統過渡帶，在保障水質安全方面有更大的容許度。例如，青島市的宋化泉水庫和挪城水庫的水庫形狀均為寬—淺型，在當前降水來水有限的情況下，就給調蓄黃河水量和保證水庫水質標準的博弈問題提出了挑戰。

2）庫底淤積狀況。山東省山丘型水庫主要修建于20 世紀50～80 年代，主要受上游泥沙淤積影響；平原型水庫基本自本世紀開始修建，主要外調水泥沙淤積影響[8]。根據相關文獻資料，在1972—1984 年，山東省水文總站對大型水庫和部分中、小型水庫進行庫區淤積測量。結果顯示：自建庫以來，全省大型水庫和中型水庫死庫容平均淤積34.2%和28.4%，興利庫容分別平均淤積5.3%和5.6%。據調研，近年來全省水庫未開展大規模的清淤，水庫淤積情況可能較前期更加嚴重[9]。淤積的泥沙同時攜帶著大量的氮磷營養物質沉積在庫底，在水庫水位較淺、陽光直射或者庫底淤泥擾動的時候，底泥中的營養物質容易釋放，易發生二次污染[10]。

3）庫區水產養殖狀況。水產養殖亦是水庫承擔的一項重要功能。近幾年，山東省堅持“調整結構、控制規模、品種多樣、吃濾結合、防控污染、減少病害、穩步發展”的原則，除放養鯉、鳙等常規品種外，把草魚、羅非魚、鯽魚、大規格魚種培育等作為網箱養魚的重點。目前，全省水庫累計養魚面積4．84 萬hm2。

山東省大、中型水庫一般均具有生活飲用水供水功能，水庫網箱養殖已經全部禁止，取而代之的是兼具生態功能的增殖放流。例如，濰坊峽山水庫從2008 年開始大力實施增殖放流。青島棘洪灘水庫科學投放濾食性魚類凈化了水質，從而解決了藻類對供水安全的影響。經監測，科學投放成效顯著，每年夏秋季節水庫總氮都會大幅度降低，推斷為藻類生長吸收了氮，濾食性魚類濾食藻類，形成了生態良性循環[11]。

山東省生產性養殖的任務主要由小型水庫承擔，重點利用小水庫具有易管理、回捕率高、便于精養的特點，采取大水面增殖與網箱養魚相結合，并輔以施肥措施的精養開發模式，網箱精養鯉、鯽、草、羅非魚等品種。小型水庫在發展生產養殖的同時，由于人工的投放餌料，也給水質帶來了一定的影響和風險。

2 環境狀況對水質影響分析

任何一種環境因素，對水庫水質都會起到正面或者負面的影響。如水庫集水域適當的人類活動產生的氮、磷等營養物質，會給水庫水體中的浮游生物提供營養，從而保證整個水庫生態系統的良性循環。而超量的氮、磷營養物質，會引起水質惡化、浮游生物過載。適量科學的增殖放流會對水質有一定的凈化作用，而過量增殖放流魚類會引起水庫生態系統的破壞，導致水質惡化。

根據2016—2018 年全省水庫水功能區監測結果，主要承擔生活飲用水供水任務的62 個水庫中，符合Ⅱ類以上水質標準水庫占比38%，符合Ⅲ類水質標準水庫占比60%，IV 類水質標準水庫占比2%，主要是化學需氧量和高錳酸鹽指數超標。水庫水質超標大多發生在豐水期，說明由于豐水期降水沖刷地表、攜帶著人類活動產生的污染物質進入水庫，影響了水庫水質。從營養狀況來看，輕度營養水庫占比40%，中度營養狀況占比60%。從年際變化分析得知，2016—2019年全省水質總體具有逐年提高的趨勢，其中達到Ⅱ類水質標準的水庫數量增加，而呈現中度營養狀況的水庫數量亦在逐年上升。

3 水庫供水安全保障措施

3.1 構建水庫—流域共同體

構建水庫—流域共同體，打造“海綿流域”。水庫作為人類興利除害的重要水利基礎設施，連同上游流域是山、水、林、田、湖、草的直觀體現。山東省的山、水、林、田、湖的建設與保護已經引起了社會的高度重視，而對于草的建設與保護相對較弱。草地的建設有效減少了陸地蒸發損失、增加了壤中流，從而可以減緩洪峰流量，凈化水質，增加水庫來水量[12]。加大草地建設、入庫河流人工濕地建設，可以消減暴雨徑流對水庫的沖擊，較大程度降低水庫的污染物輸入量，尤其是氮磷營養鹽等污染物，從而提高入庫水質，保障供水安全。

3.2 控制生產生活污染源

采取一定的措施對水庫上游農村和工業生產污染源進行控制。

農村污染源控制主要包括農村生活污水治理和農業面源污染治理。主要措施有：1）采用分散式污水處理裝置與農業生態利用相結合的方式對農村生活污水進行處理。2）城鎮生活污水通過污水處理廠集中處理達標后排放。3）庫區內居民的生活垃圾必須做到日產日清，進一步完善與加強“戶集村收、鄉鎮運輸、區縣處理”的三級生活垃圾處置。4）控制農業種植源和養殖源的污染物輸入量。大力推廣農村無磷洗滌劑；大力開展水庫庫圍、坡度大區域進行退耕還林工程；調整種植結構，推廣低肥高產種植作物，全面開展科學施肥工程，重點控制氮磷肥料的施用量，逐步提高有機肥料的施用比例，提高氮磷肥料的利用效率，農業養殖源通過建立生態養殖小區的方式，將散戶養殖集中，通過耕地、水田的有機肥料需求量，確定養殖規模，做到養殖廢物綜合利用。

工業源控制的主要措施主要有：1）從源頭控制，嚴格落實工業污水處理達標排放。2）對于有水功能要求的水庫，其上游的工業廢水處理要進一步提標，或者通過管道導流到流域外排放。3）在承擔飲用水水源任務水庫的保護區范圍內，嚴禁新建有生產廢水產生的工業項目。

3.3 控制底泥污染

底泥污染控制措施通常為底泥疏浚、種植沉水植物、投加絮凝劑及底泥覆蓋物等。對水庫庫底沉積物進行清淤疏浚，不僅可以提高水庫的庫容量，而且可以控制底泥的二次污染。但是，底泥疏浚工程量大、費用高，并對水庫生態系統產生一定破壞作用。種植沉水植物可有效沉淀懸浮態有機物和營養鹽，增加水體透明度，改善水庫生態系統。投加絮凝劑及底泥覆蓋物，增加底泥穩定性，減少水動力和生物擾動，控制底泥污染物釋放。根據各水庫實際情況，選擇合適的措施控制底泥污染。

3.4 建立環境風險應急系統

建立環境風險應急系統。1）優化布設監測站點，采取建設水庫水質在線監測預警系統和定點取樣室內化驗等方法，準確掌握水庫水質變化情況。2）提高水庫水質。適當增加鰱、鳙等濾食性魚類的放養量，種植沉水植物。3）控制突發環境事件。危險品運輸車輛必須符合相關規范，禁止通行危險性大、毒性高的危險品運輸車輛，設置水庫公路導流溝和應急池。4）建立水庫環境風險應急預案，完善水庫環境風險應急的組織，明確事故責任，配套相關應急硬件設施。

4 結 語

本文對影響水庫水質的庫區環境因素進行了分析，并提出了一系列的水庫供水安全保障措施。通過采取一定的工程和非工程措施對水庫進行管理和保護，從而提高水庫的水質，保障區域人民生活生產用水需求及供水安全。