丹江口水庫170 m 蓄水期陶岔水域水質(zhì)狀況及其保障對(duì)策

楊 孩， 何建剛， 吳佳敏， 李 楠＊

（中國南水北調(diào)集團(tuán)中線有限公司渠首分公司， 河南 南陽 473000）

丹江口水庫（32°36′～33°48′N，110°59′～111°49′E）位于漢江中上游，橫跨鄂豫兩省，由漢江庫區(qū)和丹江庫區(qū)組成，為南水北調(diào)中線工程水源地[1]。 丹江口大壩加高工程自2013年竣工驗(yàn)收以來， 水庫水位從未蓄至正常蓄水位170米， 因此丹江口水庫在今年（2021年）秋汛來水有利于蓄水的形勢(shì)下進(jìn)行試驗(yàn)性蓄水，并于10月10日14時(shí)，丹江口水庫水位蓄至170米正常蓄水位， 本次成功蓄水為南水北調(diào)中線工程和漢江中下游供水提供了基礎(chǔ)保障， 也為丹江口樞紐工程整體竣工驗(yàn)收創(chuàng)效了有利條件。

陶岔水域的水質(zhì)狀況直接決定著南水北調(diào)的輸水質(zhì)量， 因此本文基于陶岔監(jiān)測站在丹江口水庫水位抬升期間（160 m至170 m）水質(zhì)監(jiān)測成果，分析陶岔水域水質(zhì)現(xiàn)狀，分析水質(zhì)變化原因，提出水質(zhì)安全的保障對(duì)策建議， 以期為丹江口庫區(qū)的水環(huán)境治理提供參考。

1 研究范圍與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究范圍

陶岔水域的陶岔壩前（S1）、陶岔壩后（S2）、姜溝（S3）三個(gè)監(jiān)測位點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測位點(diǎn)

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)時(shí)間自2021年7月7日至10月10日， 水位數(shù)據(jù)來源于湖北省水利廳官網(wǎng)； 水質(zhì)數(shù)據(jù)來源于生態(tài)環(huán)境部陶岔壩前自動(dòng)監(jiān)測站， 陶岔渠首樞紐管理局壩后、姜溝自動(dòng)監(jiān)測站，水質(zhì)指標(biāo)包含水溫、pH、電導(dǎo)率、濁度、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮。

2 水質(zhì)現(xiàn)狀

整體來看， 丹江口庫區(qū)水位由160 m抬升至170 m期間， 除陶岔壩后位點(diǎn)溶解氧在10月4日-7日期間為III類水外，陶岔水域水質(zhì)基本保持在I～I(xiàn)I類之間（河流總氮不參評(píng)）。 三個(gè)監(jiān)測位點(diǎn)溫度和pH變化趨勢(shì)相似，陶岔壩前位點(diǎn)電導(dǎo)率在8月后明顯高于陶岔壩后和姜溝位點(diǎn)。 各監(jiān)測位點(diǎn)濁度較小，其中陶岔壩后和姜溝濁度低于陶岔壩前位點(diǎn)。 溶解氧變化趨勢(shì)相似，陶岔壩后位點(diǎn)在10月溶解氧濃度開始降低，并于5日下降至III類水水平。 陶岔水域氨氮濃度均處于I類水水平， 進(jìn)入8月汛期后陶岔壩前顯著高于壩后和姜溝位點(diǎn)。陶岔壩前在8月汛期前高錳酸鹽指數(shù)高于壩后和姜溝位點(diǎn)，為II類水水平，汛期后三個(gè)站點(diǎn)濃度水平相近，為I類水水平。 陶岔壩前、壩后兩個(gè)站點(diǎn)總磷濃度在此期間處于波動(dòng)狀態(tài)，且處于I類水水平。 陶岔壩前總氮在汛期前處于III～I(xiàn)V類水水平，汛期后和壩后處于相似水平處于II類水標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 丹江口庫區(qū)水位及陶岔水域水質(zhì)狀況

3 溶解氧下降原因分析

溶解氧（DO）是水體經(jīng)過與大氣中的氧氣交換或經(jīng)過化學(xué)、生物化學(xué)等反應(yīng)后溶解于水中的氧。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，溶解氧與水溫極顯著的負(fù)相關(guān)[2]。 這是由于溫度越高， 溶解的鹽分越大， 水中的溶解氧越低。 溶解氧在垂直方向上因太陽輻射及水體熱傳導(dǎo)的作用呈現(xiàn)季節(jié)性的分層。春秋冬季，庫水由于存在上下對(duì)流混合，上下層水體水溫處于均溫狀態(tài)，溶解氧也基本相同；夏季因表層水體升溫比下層快，形成了明顯的溫度分層結(jié)構(gòu)和溶解氧分層結(jié)構(gòu)， 表層與空氣充分接觸，溶解氧較高，底層因有機(jī)質(zhì)分解消耗氧和水體溶解氧得不到及時(shí)的補(bǔ)充，溶解氧較低。分析陶岔水域壩后溶解氧較低的原因可能有以下兩個(gè)方面：

3.1 洪水?dāng)_動(dòng)

水庫蓄水后， 淹沒的土地和消落帶中存在大量的腐殖質(zhì)。丹江口庫區(qū)上游秋汛期間，入庫流量和流速增加，由于洪水的擾動(dòng)，沉降在底泥中的腐殖質(zhì)在水體中翻滾、 懸浮。 腐殖質(zhì)是一類分子量在300-30000的一類有機(jī)物，含有大量的醇基、羧基、酚基、苯環(huán)等基團(tuán)， 在微生物分解的過程中需要消耗大量的氧氣，造成水體溶解氧降低[3]。

3.2 水體未分層

10月為丹江口庫區(qū)夏季向秋季的轉(zhuǎn)換季節(jié)，進(jìn)入秋季水體分層現(xiàn)象減弱或消失， 水體上下處于均溫狀態(tài)，水流上下交換混合。 由于交換作用，下層的低溶氧水體攜帶耗氧的腐殖質(zhì)進(jìn)入上層， 消耗上層水體中的溶解氧； 同時(shí)上層的浮游藻類也會(huì)被水流帶入下層，由于下層光照較少，減弱了浮游藻類的光合作用，進(jìn)一步減少溶解氧的產(chǎn)生，從而降低溶解氧水平[4]。

4 水質(zhì)保障對(duì)策建議

4.1 加強(qiáng)消落帶利用管理

作為水位漲幅淹沒和裸露的地帶， 隨著丹江口庫區(qū)正式蓄水170 m， 壩前水位在160～170 m之間變化，形成了水位變幅達(dá)10 m的消落帶。針對(duì)不同的消落水位開展不同的利用方式，如植樹造林、封灘育草生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)觀光旅游等，結(jié)合消落區(qū)特點(diǎn)合理利用和管理消落區(qū)[5]。

4.2 加強(qiáng)緩沖帶建設(shè)

緩沖帶是建立在河湖沿岸的植被帶， 通過植物吸收、阻隔，土壤過濾、吸滲、沉積等作用，有效的阻止地表徑流中的污染物和營養(yǎng)鹽進(jìn)入湖體， 針對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染具有較好的效果[6]。此外緩沖帶還有護(hù)岸功能，防止水土流失；生態(tài)功能，調(diào)節(jié)區(qū)域微氣候，美化環(huán)境，提升生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力[7]。

4.3 深入污染物釋放問題研究

水庫蓄水后，淹沒的土地及消落帶通過溶解、擴(kuò)散會(huì)釋放大量的有機(jī)污染物、營養(yǎng)鹽、農(nóng)藥和重金屬進(jìn)入水體，造成水環(huán)境問題，是庫區(qū)水環(huán)境惡化的的重要原因[8]。 深入研究庫區(qū)污染物釋放問題，可以為水庫的水環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

4.4 庫周污染源監(jiān)控信息系統(tǒng)建設(shè)

污染源監(jiān)測方面， 生態(tài)環(huán)境部門應(yīng)由監(jiān)測向信息化監(jiān)測轉(zhuǎn)變， 建立和完善庫區(qū)污染源監(jiān)控信息系統(tǒng)。 針對(duì)企業(yè)的非法排污問題進(jìn)行實(shí)時(shí)、直觀、可視的動(dòng)態(tài)監(jiān)督，提升污染排查與治理的效率和質(zhì)量。