東風水庫水質分析及治理建議

趙良坤

(玉溪市中心城區水資源調度管理局，云南 玉溪 653100)

1 概 況

東風水庫位于云南省玉溪市紅塔區東北部的沙頭村，屬珠江流域西江水系南盤江河流曲江上游河段。水庫于1960年10月建成，由攔河壩、溢洪道和2條輸水隧洞組成。攔河壩高48.17m，壩頂長450m，壩型為黏土心墻壩，總庫容9090萬m3，興利庫容6218萬m3。水庫控制流域面積309.5km2，來水主要由庫區降雨和董炳河、九溪河、趙元河補給，多年平均徑流量6970萬m3。

東風水庫是一座以城市供水、防洪、灌溉為主綜合性利用的中型水庫，也是云南省水污染防治目標責任國家考核的37個地級及以上城市集中式飲用水源地之一，承擔著玉溪市中心城區35萬人的供水任務，總供水能力4500萬m3/年，同時還承擔著下游35.14萬人、11萬畝耕地及213國道、昆磨高速、中老鐵路玉溪段等重要交通設施的防洪任務。

2 水質分析

東風水庫作為玉溪市中心城區重要的飲用水水源地之一，水質好壞直接影響到居民的身體健康，水質監測工作的重要性不言而喻。目前，水質監測工作分別由云南省生態環境廳駐玉溪市生態環境監測站和云南省水文水資源局玉溪分局獨立監測，監測頻次為每月1次。監測資料序列長、可信度高，本次水質評價采用云南省生態環境廳駐玉溪市生態環境監測站提供的監測數據。

2.1 分析方法

按照《云南省水功能區劃(2014年修訂)》的要求，東風水庫水質保護目標為Ⅲ類，因此，東風水庫庫區及入庫河流按照《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)Ⅲ類水標準進行分析評價，采用《地表水環境質量評價辦法(試行)》中規定的方法。

2.2 庫區水質評價及相關指數計算

2.2.1 水質評價

先按時間序列計算水庫各個評價指標濃度的算術平均值，再按照單因子評價法進行評價。東風水庫2021年水質監測結果見表1。

表1 東風水庫2021年水質監測結果統計

從表1可以看出，2021年東風水庫水質評價為Ⅱ類和Ⅲ類水的月份分別為6個月，占比各為50%，全年水質達標率100%，水質狀況良好。Ⅱ類水出現的時間為5月、6月、7月、8月、10月和11月，Ⅲ類水出現的時間為1月、2月、3月、4月、9月和12月，說明豐水期的水質優于枯水期。

2.2.2 營養狀態評價

2.2.2.1 評價方法

評價方法采用綜合營養狀態指數法[TLI(∑)]。

2.2.2.2 綜合營養狀態指數計算

綜合營養狀態指數計算公式如下：

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

2.2.2.3 相關權重計算

以葉綠素a作為基準參數，則第j種參數的歸一化的相關權重計算公式為

式中：rij為第j種參數與基準參數葉綠素a的相關系數；m為評價參數個數。

中國湖泊(水庫)的葉綠素a與其他參數之間的相互關系rij及rij2見表2，相關參數權重計算成果見表3。

表2 中國湖泊(水庫)部分參數與葉綠素a的相互關系rij及rij2值

表3 相關參數權重計算成果

2.2.2.4 各項目營養狀態指數計算

TLI(CODMn)=10(0.109+2.661ln3.32)=33.01

其中葉綠素a單位為mg/m3；SD單位為m；其他指標單位均為mg/L。

2.2.2.5 綜合營養狀態指數計算

×34.45+0.18×48.73+0.18×45.65+0.18

×33.01=24.75

計算得出綜合營養狀態指數TLI(∑)<30，可知東風水庫水體為貧營養狀態，說明2021年東風水庫庫區水質狀態良好。

2.3 入庫河流水質評價

因為董炳河和九溪河均只有1個監測斷面，所以入庫河流水質評價時采用單因子評價法，即先計算該斷面全年各評價指標濃度算術平均值，再根據評價時段內該斷面參評的指標中類別最高的一項來確定。

當斷面水質超過Ⅲ類標準時，先按照不同指標對應水質類別的優劣，選擇水質類別最差的前三項指標作為主要污染指標。

筆者收集了董炳河和九溪河2018—2020年的水質監測數據，由于篇幅有限，本文僅對2條入庫河流2019年的水質監測數據進行分析評價。并通過對3年監測數據的分析，研判河流水質的變化趨勢。

2.3.1 董炳河水質評價

2019年董炳河水質監測結果統計見表4。

表4 2019年董炳河水質監測結果統計

從表4中可以看出，2019年董炳河水質全年評價為劣Ⅴ類，其中，5月為Ⅲ類；4月、9月、11月、12月為Ⅳ類；2月、3月、7月、10月為Ⅴ類；1月、6月、8月為劣Ⅴ類。Ⅰ～Ⅲ類水質比例為8.33%，劣Ⅴ類水比例為25.00%，屬于中度污染。主要超標項目為鐵和總氮，超標倍數分別為0.33倍和1.09倍。

通過對董炳河2018—2020年監測數據的分析可知，董炳河水質為中度至重度污染，主要污染物指標是總氮，超標倍數均大于1.00倍，2019年還出現了鐵超標的現象。董炳河的主要污染源是來自農村生活污水和農業面源污染產生的總氮。

2.3.2 九溪河水質評價

2019年九溪河水質監測結果統計見表5。

表5 2019年九溪河水質監測結果統計

從表5中可以看出，2019年九溪河水質全年評價為Ⅳ類，其中，1月為Ⅲ類；4月、5月、6月、7月、9月、10月、11月、12月為Ⅳ類；2月、3月為Ⅴ類；8月為劣Ⅴ類。Ⅰ～Ⅲ類水質比例為8.33%，劣Ⅴ類水比例為8.33%，屬于輕度污染。主要超標項目為五日生化需氧量和總氮，超標倍數分別為0.10倍和0.34倍。

通過對九溪河2018—2020年監測數據的分析可知，九溪河水質逐漸從輕度污染演變成重度污染，水質狀況逐年惡化，總氮的超標倍數逐年增加，并出現了主要污染物指標逐年增多的情況，說明九溪河水質呈現出逐年變差的趨勢，水質保護形勢日趨嚴峻。

3 污染物排放及特征分析

3.1 點源污染控制形勢嚴峻

統計數據顯示，目前水源保護區內分布有九溪鎮、安化彝族鄉2個集鎮，集鎮人口15352人；8家工業企業、32家餐館飯店；148家規模化畜禽養殖場(戶)。

根據水源保護區內點源污染物排放結果，綜合考慮點源污染治理設施對集鎮生活、工業企業、第三產業污染物排放的處理效果，2019年集鎮生活污水、生活垃圾、工業企業、第三產業、規模化畜禽養殖等點源共計排放污水80.46萬t，污染物化學需氧量、總氮、總磷、氨氮排放量分別為144.69t、29.66t、4.91t、17.15t；其中，以江川區九溪鎮占比最大，其污染物化學需氧量、總氮、總磷、氨氮在總量中的占比分別達93.3%、91.5%、92.5%、91.1%。

3.2 面源污染排放占比較大

依據紅塔區、江川區、九溪鎮、安化彝族鄉、前衛鎮的統計年鑒，以及云南數字鄉村網等數據，結合現場調研情況，2019年水源保護區內因面源產生的污水排放量為57.74萬t，污染物化學需氧量、總氮、總磷、氨氮排放量分別為1233.04t、191.93t、17.85t、17.58t。從各污染物占比情況來看，污染物化學需氧量主要來源于農田徑流、分散式畜禽養殖污染，其占比分別達到51.73%、29.00%；污染物總氮主要來源于農田徑流、分散式畜禽養殖污染、水土流失，其占比分別達到71.87%、10.58%、10.09%；污染物總磷主要來源于農田徑流、分散式畜禽養殖污染、水土流失，其占比分別達到32.84%、23.91%、21.06%；污染物氨氮主要來源于農田徑流、分散式畜禽養殖污染，其占比分別達到70.39%、23.95%。

3.3 污染物排放特征分析

從污染物的構成來看，污染物以面源污染為主。水源保護區內污染物化學需氧量、總氮、總磷、氨氮排放量分別為1377.73t、221.58t、22.76t、34.74t。在各污染物排放總量中，除污染物氨氮點源占比達49.38%以外，其余污染物中均以面源為主，面源所占比重在78.44%～89.50%之間。

從空間分布來看，以九溪鎮的污染物排放占比最大。從水源保護區涉及的鄉鎮來看，九溪鎮污染物排放占比最大，其污染物化學需氧量、總氮、總磷、氨氮排放量分別占總量的45.94%、47.62%、50.62%、67.48%；其次為安化彝族鄉，其污染物占比分別為22.06%、21.43%、19.42%、15.02%；其他鄉鎮(街道辦)的污染物排放占比相對較小，均在10%以下。

從水源保護區分級來看，污染物排放主要來自二級保護區，化學需氧量、總氮、總磷、氨氮排放占比分別為53.72%、55.10%、55.64%、75.87%；其次為準保護區，化學需氧量、總氮、總磷、氨氮排放占比分別為45.41%、43.73%、42.62%、23.86%；一級保護區占比相對較低，各污染物占比介于0.53%～1.82%之間。

通過以上分析可知，東風水庫飲用水水源保護區污染物主要來自農田徑流、分散式畜禽養殖、水土流失等產生的面源污染，以及集鎮人口聚集產生的點源污染；受區域面積、社會經濟發展水平等因素影響，污染物排放主要分布于九溪鎮、安化彝族鄉，并以二級、準保護區分布為主。

4 建 議

根據水質評價結果、污染物排放及特征分析，結合東風水庫實際情況，提出以下建議：

a.為系統科學地保護東風水庫水質，2018年，玉溪市水利局委托昆明市環境科學研究院編制完成了《玉溪市東風水庫飲用水水源地生態環境綜合整治三年行動計劃》(2018—2020年)，并得到了市委、市政府的批復。該計劃從清水產流及增容、雙目標控制、生態恢復與保護、生態環境監管能力建設4個方面進行了系統的研究和規劃,涉及26個重點工程項目及措施，估算投資6.90億元。但由于各種原因，導致部分項目至今尚未啟動，已經啟動的項目也存在建設進度緩慢、無法如期發揮工程效益等問題。建議盡快啟動尚未實施項目并加快建設進度。

b.在做好源頭治理的同時，還應做好東風水庫水體的綜合治理工作。水生態修復是一個復雜的系統工程，需要進行系統研究、辯證施策，不能頭痛醫頭腳痛醫腳。建議邀請國內知名高校、科研院所，根據目前東風水庫水質保護中存在的問題進行規劃研究，制定一套系統、科學、可行的綜合治理方案，真正做到“對癥下藥，辯證施策”，為東風水庫的水質保護提供一套長期、可持續的治理方案，在實施過程中根據水質變化情況，及時調整方案，確保水庫水質進一步改善。

c.對水庫實施一段時間的禁漁期，通過生物措施改善水質。借鑒高原湖泊或其他水庫水生態修復的成功經驗，對東風水庫實施2～3年甚至更長時間的禁漁期，讓東風水庫的魚類自然繁衍生息，降低水體中的藻類數量，防止水華現象發生。

d.對九溪河的原水進行處理。九溪河是東風水庫第二大入庫河流，多年平均來水量2138.1萬m3。但近幾年來，由于水質污染嚴重，不能滿足地表水環境質量標準，為避免九溪河水進入水庫，污染水庫水質，水庫管理單位于2018年在距離水庫入口約2.6km處建設了一個分流口，將九溪河水截流并通過出流改道工程直接引入水庫下游的河道中，這一應急措施雖然能夠每年減少約2000萬m3的劣質水進入東風水庫，對保護東風水庫水質起到了一定的作用，但也直接造成東風水庫來水量嚴重不足，水庫一直處于低水位運行，水庫的自凈能力明顯下降等問題。因此，建議采用適宜的技術或工藝對九溪河的原水進行處理，水質達標后進入東風水庫，可以很大程度上改變水庫來水不足、一直處于低水位運行的現狀，增強水庫水體的自凈能力。

e.加大外流域調水力度，在增加蓄水量的同時改善東風水庫水質。建議加大華寧大龍潭調水工程的調水力度，增加每年調水量，使其有足夠的水量與東風水庫現有水體進行中和，在增加蓄水量的同時增強水庫水體的自凈能力，進一步改善東風水庫水質。