邯鄲大型水庫水體質量及富營養化綜合評價

李春燕

(河北省邯鄲水文勘測研究中心，河北 邯鄲 056001)

邯鄲市有大型水庫兩座，分別是岳城水庫和東武仕水庫，兩座水庫相距25km，均在邯鄲市磁縣境內，均以防洪為主，兼顧邯鄲市的生活、工業、農業、生態用水。兩座水庫作為邯鄲市的飲用水源地和備用水源地，水質狀況的好壞影響著城市的飲用水安全和經濟發展。水庫的富營養化程度是水庫水質好壞的一個重要指標，水體富營養化主要是由磷、氮超標引起的。天然環境下，水庫水體從貧營養水體發展到富營養水體是一個較為緩慢的過程，但在湖庫水產養殖、污水排放等人類活動影響下，會加速湖庫的這個變化過程。岳城水庫是邯鄲市的飲用水水源地，也是邯鄲東部生態水網的主要供給者，東武仕水庫為邯鄲市部分工業用水和農業灌溉用水提供保障。因此，保護好邯鄲市水庫水源是實現水資源可持續利用，保障邯鄲市經濟持續、穩定、健康發展的重要條件。

為掌握邯鄲市大型水庫水體質量和營養化狀態，改善水庫水環境，為邯鄲市水資源科學管理、合理利用提供科學依據，對水庫水環境進行分析評價十分必要。

1 評價方法

分別采用綜合污染指數法和綜合營養狀態指數法對邯鄲市兩座大型水庫的水環境質量和富營養化狀態進行評價。

1.1 綜合污染指數法

先計算相關評價參數的分指數，即相關評價參數的監測值與其評價標準值的比，然后通過數學計算將相關評價參數的分指數進行綜合計算，運算結果即為水體的綜合指數，水體的污染程度用綜合指數值代表。其中單項分指數的計算可以采用均值型指數法、疊加型指數法、Brown水質指數法、Ross水質指數法、加權均值法、內梅羅污染指數法、指數聚類法等不同的方法進行。計算過程中采用的計算方法不同，評價污染指數法的表達形式也不同，均值型指數法是最常用的一種計算方法，計算步驟簡單，且計算過程中能直觀地反映出水體中最大污染因子，故本文采用均值型評價法進行計算。

a.分指數指的是水質單項評價指標對水體水環境的影響程度。根據水樣化驗結果，污染分指數采用單項評價指標的實測濃度與允許水環境標準濃度的比值進行計算：

(1)

式中：Ii為單項污染分指數；Ci為評價項目的監測濃度,mg/L；Csi為評價項目的標準值,mg/L，為地面水環境質量標準Ⅲ類水數值。

b.因溶解氧濃度值越高其污染危害程度越低，故其評價參數的分指數計算公式為

(2)

式中：Cimax為溶解氧的飽和濃度。

c.因pH值存在最高和最低允許范圍，故pH值的分指數計算公式為

(3)

(4)

式中：Csip為pH值容許值界限間平均值；Csimax為pH值最大容許值；Csisma為pH值最小容許值。

Csip值計算公式為

(5)

d.氯化物、溶解性總固體、總硬度3項指標在地表水環境質量標準中未被列入，本文中其評價參數按照生活飲用水標準進行。

e.綜合污染指數法按照算術平均的方法計算，根據前面計算結果求各評價參數的分指數的算術平均值，公式如下：

(6)

式中：I為綜合污染指數；Ii為單項污染分指數；N為參加評價的項目個數。

根據式(6)計算結果，按照綜合污染指數的大小，把地表水環境分為6個級別，見表1。

表1 地表水環境質量分級標準

1.2 綜合營養狀態指數法

先計算出選取參數的分指數，每個參數的分指數之和即為綜合營養狀態指數。依據計算結果，參照水體營養狀態分級標準評價水庫水體的富營養化程度。

a.綜合營養狀態指數計算公式為

(7)

式中：TLI(∑)為綜合營養狀態指數；Wj為第j種參數的營養狀態指數的相關權重；TLI(j)為第j種參數的營養狀態指數。

把葉綠素(chla)作為基準，則第j種參數的相關權重計算公式為

(8)

式中：rij為第j種參數與基準參數chla的相關系數；m為評價參數的個數。湖泊(水庫)部分參數與葉綠素的相關關系見表2。

表2 湖泊(水庫)部分參數與葉綠素的相關關系rij及值

營養狀態指數計算公式為

TLI(chla)=10(2.500+1.086lnchla)

TLI(TP)=10(9.436+1.624lnTP)

TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)

TLI(SD)=10(5.118-1.940lnSD)

TLI(CODMn)=10(0.109+2.661lnCODMn)

(9)

b.本次水庫富營養化狀態評價中選取TN、TP、CODMn、chla和SD 5個參數進行評價。

c.根據計算指數的大小，把水庫的營養化程度分為6個級別：TLI(∑)<30為貧營養，30≤TLI(∑)≤50為中營養，TLI(∑)>50為富營養，5070為重度富營養。

2 評價結果

2.1 綜合污染指數法評價水體狀況

根據邯鄲市兩座水庫水源地水質狀況，用綜合污染指數法中相應的公式分別計算出每個參數的單項污染分指數，然后計算兩個水庫全年、汛期、非汛期3個不同時期的綜合污染指數，最后根據表1對其水質狀況進行分級。評價結果見表3，岳城水庫汛期、非汛期、全年平均的水質級別均為尚清潔，綜合污染指數在0.28～0.30之間，其中汛期的污染指數較高，為0.30；東武仕水庫汛期、非汛期、全年平均的水質級別也是尚清潔，但綜合污染指數在0.37～0.40之間，其中非汛期因來水量減少，污染指數較高，為尚清潔級別的上限值0.40，汛期和全年平均的污染指數分別為0.37和0.38。兩座水庫水體質量較好，僅有總氮的含量較高，超地表水Ⅲ類水標準值，其他各因子均在標準值內，因此影響兩座水庫水體質量的主要因子為總氮。

表3 邯鄲市大型水庫水質評價結果

續表

2.2 綜合營養狀態指數法評價水體狀況

采用綜合營養狀態指數法中相應的計算公式進行計算，分別得出5個參數的分指數，然后計算兩個水庫汛期、非汛期以及全年3個不同時期的綜合營養狀態指數，最后根據水庫營養狀態分級標準對兩個水庫不用時期的營養狀態進行分級，結果見表4。

表4 邯鄲市大型水庫富營養化評價結果

岳城水庫和東武仕水庫全年平均、汛期、非汛期的富營養化程度都為中營養。岳城水庫的總評分值在42～48之間，汛期最大，非汛期略小；東武仕水庫的總評分值為50(見圖1)。兩座水庫水體中總氮評分值最高，岳城水庫為12.7，東武仕水庫為13.6，故影響兩座水庫富營養化狀態的主要因子是總氮。

圖1 富營養化評價柱狀圖

3 結 語

本文采用了綜合污染指數法和綜合營養狀態指數法對邯鄲市兩座大型水庫進行了水體質量和富營養化評價。結果表明：兩種方法的評價結果一致，與實際水體狀況較為吻合，綜合污染指數法能判斷水體的污染狀況，綜合營養狀態指數法能判斷出水體的富營養化狀態。兩種方法的計算步驟簡單，實用性較強，能比較全面地反映水庫的水環境狀況，所以兩種評價方法相結合的評價方式更適合水庫水環境評價。

綜合污染指數法和綜合營養狀態指數法評價水庫水環境質量的主要影響因子均為總氮。經過對岳城水庫上游匡門口、劉家莊兩個斷面的數據進行檢測，發現入庫河流清漳河總氮的含量高于岳城水庫中水體總氮的含量，而東武仕水庫上游南留旺站總氮的含量也高于水庫中水體總氮的含量，故上游來水總氮含量較高是水庫總氮超標的原因之一。另外，我國農田中使用的化肥主要是以含氮的尿素為主，農藥化肥的殘余量通過地表徑流以及下滲到地下水通過地下徑流直接對水庫水質進行污染，所以農業面源污染也是水庫總氮含量超標的原因之一。建議相關部門積極制定相關防治措施，控制總氮含量，以改善水庫水環境質量。