梅山水庫(kù)泄水水質(zhì)及污染物通量分析

張杰茗 萬(wàn)瑞容

一、流域概況

梅山水庫(kù)位于大別山腹地，地處淮河一級(jí)支流史河上游，坐落于有“紅軍故鄉(xiāng)、將軍搖籃”之譽(yù)的安徽省金寨縣。梅山水庫(kù)屬河道型水庫(kù)，水庫(kù)壩址在金寨縣梅山鎮(zhèn)大小梅山之間的桂山口下游，是一座以防洪、灌溉為主，兼有航運(yùn)、發(fā)電等綜合效益的大型水利水電工程。水庫(kù)上游主要支流有竹根河、白沙河、麻河、白水河等11 條山溪河流。梅山水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，控制流域面積1970km2，占史河全流域面積的28.6%；庫(kù)區(qū)多年平均降水量為1384mm，總庫(kù)容23.37 億m3，防洪庫(kù)容11.39 億m3，興利庫(kù)容7.96 億m3，死庫(kù)容4.02 億m3。

二、泄水水質(zhì)

（一）水質(zhì)資料

收集1977—2021年梅山水庫(kù)泄水口至下游皖豫省界斷面之間河段水利、環(huán)保部門452 測(cè)次的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行梅山水庫(kù)泄水水質(zhì)變化分析，該河段常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目由二十世紀(jì)七八十年代的8 項(xiàng)逐步增長(zhǎng)到近年的23 項(xiàng)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）基本項(xiàng)目中除菌群外的所有指標(biāo)，監(jiān)測(cè)頻率也由季發(fā)展到月。從梅山水庫(kù)壩下水質(zhì)歷史資料分析結(jié)果看到，23 項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)中長(zhǎng)期穩(wěn)定優(yōu)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅱ類水指標(biāo)有13 項(xiàng)（其中Ⅰ類水為10 項(xiàng)），不能長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)到Ⅲ類水的指標(biāo)有7 項(xiàng)，分別是溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、揮發(fā)酚。依據(jù)各指標(biāo)對(duì)水質(zhì)影響及資料情況，選擇高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷三項(xiàng)主要指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)變化分析，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別為441、430 和323 個(gè)。

（二）水質(zhì)趨勢(shì)

依據(jù)季節(jié)性Kendall 檢驗(yàn)來(lái)判斷水質(zhì)趨勢(shì)，該法是一種僅考慮數(shù)據(jù)相對(duì)排列的非參數(shù)檢驗(yàn)，其主要優(yōu)點(diǎn)是不受水質(zhì)資料的非正態(tài)性、季節(jié)性變化、出現(xiàn)漏測(cè)值或小于檢測(cè)限值等的影響。Kendall檢驗(yàn)取顯著性水平α 為0.1 和0.01 為限判別，即當(dāng)α ≤0.01 時(shí)，說(shuō)明檢驗(yàn)具有高度顯著性水平；0.01 ≤α ≤0.1 時(shí)，說(shuō)明檢驗(yàn)是顯著的，否則不顯著。依據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)歷次五年計(jì)劃的時(shí)段計(jì)算各水質(zhì)項(xiàng)目濃度平均值，并據(jù)此用季節(jié)性Kendall 檢驗(yàn)軟件進(jìn)行趨勢(shì)分析（見表1），結(jié)果是梅山水庫(kù)泄水中高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷三項(xiàng)主要水質(zhì)項(xiàng)目自二十世紀(jì)七十年代至今均無(wú)明顯升降趨勢(shì)。

表1 梅山水庫(kù)泄水水質(zhì)趨勢(shì)表

（三）濃度分布

分別以高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷三項(xiàng)主要水質(zhì)項(xiàng)目各自的逐月歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分布頻率分析，水質(zhì)項(xiàng)目達(dá)到Ⅰ類水的頻率分別為29.5%、54.0%和18.8%；達(dá)到Ⅱ類水的頻率分別為94.4%、95.9%和91.2%；達(dá)到Ⅲ類水的頻率分別為98.5%、99.7%和99.7%，累積頻率見表2，分布頻率見圖1～圖3。除總氮外的所有指標(biāo)參評(píng)時(shí)，Ⅰ類水、Ⅱ類水的測(cè)次占比分別為10%和65.9%，達(dá)到Ⅲ類水測(cè)次占比為94.0%，Ⅳ類及劣于Ⅳ類水占比共為6.0%，主要定類水質(zhì)項(xiàng)目為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮及揮發(fā)酚。

表2 主要水質(zhì)項(xiàng)目濃度分布表（單位：mg/L）

圖1 高錳酸鹽指數(shù)濃度分布圖

圖2 氨氮濃度分布圖

三、污染物通量

依據(jù)梅山水庫(kù)泄水逐月平均流量資料與各測(cè)次水質(zhì)資料分析泄水污染物通量及趨勢(shì)，分析項(xiàng)目仍用高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷。

（一）通量與模數(shù)

依據(jù)流量與主要水質(zhì)項(xiàng)目濃度分析月通量，進(jìn)而分析汛期、非汛期和全年各水質(zhì)項(xiàng)目污染物通量，梅山水庫(kù)泄水各水質(zhì)項(xiàng)目汛期與非汛期濃度總體差異不大，通量主要因泄水流量變化而變化，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷多年平均通量分別為3446t/a、203t/a 和70.3t/a。其中汛期通量占80%左右；以梅山水庫(kù)1970km2匯水面積分析，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷污染負(fù)荷平均模數(shù)分別為1749kg/a/km2、103kg/a/km2和35.7kg/a/km2，詳見表3。

（二）通量分布

按照梅山水庫(kù)實(shí)際年泄水總量多寡劃分，豐水年高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷通量分別為4852t/a、278t/a 和88.1t/a，平水年則分別為3208t/a、186t/a 和69.1t/a，枯水年則分別為2372t/a、143t/a 和44.5t/a。以年污染物通量為樣本，各特征累積頻率下高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷通量值詳見表4。

表4 主要水質(zhì)項(xiàng)目污染負(fù)荷通量分布表（單位：mg/L）

四、結(jié)論

綜上所述，梅山水庫(kù)匯水范圍內(nèi)總體水質(zhì)良好，受人為干擾較小，污染負(fù)荷主要源于流域面源。依據(jù)梅山水庫(kù)壩下1977—2021年水質(zhì)水量資料分析，水庫(kù)泄水水質(zhì)無(wú)明顯變化趨勢(shì)，達(dá)到Ⅲ類水頻率在94.0%以上，水質(zhì)較為穩(wěn)定■