淺析白云水庫“異重流”對水質的影響

羅 丹，周良雄，曾 昱

（邵陽水文水資源勘測中心，湖南 邵陽 422000）

1 工程概況及水質狀況

白云水庫地處邵陽市城步縣境內，為巫水梯級之首，屬多年調節的“龍頭水庫”工程。白云水庫地理坐標為東經110°20′，北緯26°20′，集雨面積556 km2。巫水發源于湘桂邊界的金紫山脈，其上游為金紫山林場和十萬古田次生原始林區，流經蘭蓉、白毛坪、坪水等山間盆地后，注入白云水庫。白云水庫總面積9.6 km2，水路蜿蜒18 km，總庫容3.6 億m3、多年平均入庫流量20 m3/s。白云水庫壩高120 m，正常蓄水位540 m，裝機容量54 MW，電站于1992 年3 月開始施工，1999 年建成。

湖南省河湖水質監測中心邵陽分中心在白云水庫設有1 個水質監測斷面，為白云水庫斷面，多年監測結果表明，白云水庫常年水質良好，無超標項目，達到《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）中的Ⅱ類標準。

2 水庫“異重流”現象

2017 年6 月30 至7 月1 日，巫水白云水庫以上流域發生特大暴雨洪水，洪水過后3～5 天水庫來水逐漸變清，然后水庫水開始出現明顯分層現象。水庫上層水開始變清，但中下層水仍然渾濁，形成白云水庫暴雨洪水過后渾水異重流。

根據白云水庫的實際情況，采用高揚程水泵抽水的方式確定水庫渾水層的位置及厚度。在水庫壩上布設4 個調查斷面，分別為壩上180 m、壩上2 800 m、壩上8 150 m、壩上9 900 m。壩上180 m 和壩上2 800 m斷面分別布設3 條垂線，壩上8 150 m 和壩上9 900 m斷面在中泓處布設1 條垂線,垂線布設詳見圖1。

現場情況表明：各調查斷面水體分層十分明顯，其中，壩上180 m、2 800 m、8 150 m 3 個調查斷面自上而下水體越來越渾濁，壩上9 900 m 調查斷面自上而下水體先渾濁再變清。具體渾濁度情況見表1。

3 “異重流”過程中的水質分析

圖1 監測斷面與垂線布置示意圖

表1 各調查斷面水體渾濁度調查情況表

根據現場調查確定的白云水庫渾水層的具體位置及厚度，分別在4 個斷面、8 條垂線的各個水層采樣，本次檢測參數主要有水溫、pH、渾濁度、鎘、鋁、銅、鉛、鋅、鐵、錳、高錳酸鹽指數、碳酸根、重碳酸根、總硬度、總堿度、鈣、鎂、鉀、鈉等24 個參數。

從4 個監測斷面的檢測結果來看，表層水樣水質和往年的監測結果無明顯變化，深水樣品監測結果表明，較表層水樣出現明顯變化的參數主要有鋁、渾濁度、鐵、錳等；其中鋁和渾濁度的變化最為明顯，而且有明顯變化的各參數都隨水深的增加而增大，在渾濁度最大處檢測值最大，隨后，濃度值逐漸減小。各監測斷面渾濁度、鋁、鐵監測結果變化趨勢見圖2～圖4。

圖2 各斷面渾濁度變化趨勢

圖3 各斷面鋁測定值變化趨勢

圖4 各斷面鐵測定值變化趨勢

4 結 論

根據以上結果分析，結合以往白云水庫異重流現象的資料和現場調查的情況來看，由于白云水庫屬于深水型水庫，夏季易形成穩定的熱分層結構，而熱分層期水庫底部的厭氧環境促使水庫沉積物中污染物的釋放，對下層水體造成污染；加之暴雨徑流易形成泥沙異重流，在異重流渾水層以下，高污染負荷的暴雨徑流在異重流的作用下沒有得到有效沉降，導致水庫在渾水層重金屬鐵、錳、鋁濃度出現不同程度增大，而中上層水體水質不易受到污染。城步縣自來水廠取水口高程475 m，位于水面以下62 m 左右，正處于渾水層，取水口水渾且鐵、鋁等金屬濃度增大，嚴重威脅了取水安全。建議新建1 座取水泵站或取水泵船進行分層取水，根據水庫的水位變化，優化取水深度，抽取水質較好的中上層水體，避免因夏季熱力學分層以及暴雨徑流對水源水質產生影響。