水庫水面保潔效果分析

趙子群，支翔宇，王龍

（北京市密云水庫管理處，北京 101512）

引言

水庫是人類活動和自然環境交互作用的重要節點，不僅為供水、發電和灌溉等多種用途提供了重要的水資源，還具有調節水循環、防洪和保護生態環境等功能。然而，隨著城市化和工業化的快速發展，水庫面臨著日益嚴重的水質問題，其中水面污染是一個普遍存在的挑戰。水面污染包括廢水排放、固體廢棄物和農業非點源污染物等的污染，這些污染物的存在對水庫的生態系統、水質和水生生物多樣性造成了嚴重影響。此外，水面污染還會引發藻類爆發和氧化還原失衡等問題，導致水生生物死亡和富營養化現象的加劇。因此，水庫水面保潔成為保護水質和維護水庫生態健康的重要措施。通過有效的水面保潔措施，可以減少污染物的輸入，改善水質，促進水生生物的恢復和保護。

1 水庫水面保潔效果評價指標

1.1 水體透明度指標

水體透明度反映了水體中懸浮物質、溶解物質和渾濁度對光線透過程度的影響。透明度的測量通常通過測量光線透過水體的能力來進行，水體透明度指標的測量結果可用于評估水體的清澈程度和污染程度。高透明度值通常表示水體中懸浮物質和溶解物質較少，水質較清澈；相反，低透明度值表明水體中存在較多的懸浮物質和溶解物質，水質較為渾濁。透明度的變化可以幫助我們了解水體受到污染的程度以及可能的污染來源。相關人員通過比較水體在保潔前后的透明度變化，可以評估保潔措施的有效性。例如，如果保潔措施能夠顯著提高水體的透明度，說明措施有效減少了懸浮物質和溶解物質的含量，改善了水質清澈度；反之，如果透明度變化不明顯或變化較小，可能需要重新評估所采取的保潔方法或調整其他環境管理措施[1]。

1.2 溶解氧濃度指標

溶解氧對于維持水體生態系統的健康至關重要，它是水中生物呼吸和氧化有機物的關鍵物質，對水生生物的生存和繁衍具有重要影響。水庫水面的溶解氧濃度受多種因素的影響。首先，氣體交換是影響水體溶解氧濃度的主要機制之一，當水體與大氣接觸時，氧氣可以從大氣中溶解到水中，同時水中的溶解氧也可以通過氣體交換釋放到大氣中。因此，氣候條件、水體混合和湍流程度等因素會對溶解氧濃度產生影響。其次，光合作用也是影響水庫水面溶解氧濃度的重要因素，光合作用是水中植物和浮游生物利用光能的過程，通過光合作用產生的氧氣可以增加水體中的溶解氧濃度。因此，水庫水面的浮游生物密度和水中植物的分布情況會對溶解氧濃度產生直接影響。此外，水庫水面的有機物和無機物質的含量也會對溶解氧濃度產生影響，有機物的分解和降解過程會消耗溶解氧，從而降低水體中的溶解氧濃度。同時，水中的無機物質如硫化物、亞硝酸鹽和硝酸鹽等也會與溶解氧發生反應，進一步影響其濃度。

1.3 水質重金屬含量指標

重金屬是一類對水體和生態系統具有潛在危害的污染物質，通過分析水庫水面的重金屬含量指標，可以評估保潔效果并監測水體的污染狀況。表1是一個對重金屬含量指標進行分析的示例，選擇了幾種常見的重金屬元素，如鉛（Pb）、鎘（Cd）、銅（Cu）和鋅（Zn）作為分析對象。采集水庫不同位置的水樣，并使用適當的分析方法（如原子吸收光譜法或電感耦合等離子體質譜法）進行重金屬含量的測定。通過對重金屬含量指標的分析，可以得出水庫水面中重金屬的污染程度。進一步的研究可以探索不同采樣點的變化趨勢，并與適用的水質標準進行對比，以評估水庫水面保潔措施的有效性和改進方向[2]。

表1 水庫水面樣品中重金屬元素的測定結果 單位：μg/L

2 影響水庫水面保潔效果的因素分析

2.1 水庫的水動力特性

水動力特性主要包括水流速度、湍流強度、湍流能量和水體混合程度等。這些特性與水體中污染物的分布、傳輸和去除密切相關。

2.1.1 水流速度

水流速度是衡量水體運動強度的指標之一，水庫水面的流速直接影響污染物的運輸速度和擴散范圍，較快的水流速度有助于將污染物迅速帶走，減少其在水體中的滯留時間，從而有利于水面的保潔效果。

2.1.2 湍流強度

湍流強度是指水體中湍流運動的程度，湍流強度越大，水體中的污染物混合效果越好，有利于污染物的均勻分布和降解。因此，合理控制水庫的湍流強度可以提升水面保潔效果。

2.1.3 湍流能量

湍流能量的高低決定了水體中湍流產生和維持的能力，對水體的混合和污染物的分散起著重要作用，較高的湍流能量有助于增強水體的混合效果，促使污染物均勻分布，進而提升水面的保潔效果。

2.1.4 水體混合程度

水體的混合程度也影響著水面保潔效果，混合程度高意味著水體中各部分之間的物質交換更為頻繁，污染物的擴散和降解速率也會增加，因此合適的混合程度可以改善水體的保潔效果。

2.2 鄰近土地利用和水庫周邊環境

水庫周邊的土地利用類型和管理方式，可以直接影響水庫水質的穩定性和凈化效果。首先，若水庫周邊土地主要用于農業種植，特別是使用農藥和化肥的集約化農業，農藥和化肥殘留物可能會通過徑流進入水庫，污染水質；相反，若周邊土地主要為森林、濕地或自然保護區，這些地區的植被覆蓋和生物多樣性能夠起到保護水庫水面的作用，減少污染物輸入。其次，水庫周邊環境的管理方式也會對水質起到一定的保護作用，有效的管理措施包括建立合理的水庫保護區和生態修復區，限制工業和居民區的發展，加強對周邊土地利用的規劃和監管等。合理的管理可以減少水庫周邊區域的污染源輸入，減少水體中的營養物質和有害物質含量，從而提升水庫水面的保潔效果。此外，周邊環境的土地侵蝕和土壤侵蝕也會對水庫水面保潔產生重要影響，不適當的土地利用和管理方式可能導致土壤侵蝕，進而使大量泥沙和營養物質輸入水庫，影響水庫水質。因此，采取有效的土壤保護措施和控制措施，如植被覆蓋、防護林帶建設等，對于減少泥沙和污染物輸入至關重要。

2.3 水庫管理與維護措施

有效的管理和維護策略有助于減少污染物的輸入，維持水庫水體的良好狀態，并最大程度地提升水庫水面的保潔效果。水庫管理部門應建立健全管理和規章制度，制定水庫保護政策和法規，并確保其得到有效執行，包括對水庫周邊土地利用和污染源進行監管和管理，確保其不對水庫水面產生負面影響。還要定期進行水庫水質監測和評估，通過監測水庫水體的水質指標，相關人員可以及時了解水庫的污染狀況，判斷保潔效果，并采取相應措施進行調整和改進。水庫管理部門還應加強對水庫周邊環境的管理和維護，包括管理水庫周邊的土地利用，限制和控制非法的排污和傾倒行為，加強水庫周邊的生態環境保護和恢復工作，減少污染源的輸入。另外，水庫的維護和清潔工作也是保持水面保潔效果的重要措施，定期清理水庫水面的浮游物、水生植物和垃圾，清理水庫底部的淤泥和污染物，可以有效減少污染物的積累，提高水體質量。

3 水庫水面保潔技術與方法

3.1 機械方法

機械方法是一種常用于水庫水面保潔的技術手段，包括使用各種機械設備和工具來清理水庫水面的污染物。機械方法的主要步驟包括收集、轉移和處理污染物。在收集階段，使用吸污船、挖掘機或網具等工具，將浮游物、漂浮物和沉積物從水面或水體中收集起來；在轉移階段，這些收集到的污染物可以通過運輸船只、輸送管道或抽水泵等工具轉移到指定的處置地點；在處理階段，對收集到的污染物進行處理可采用物理分離、化學處理或固化等方法，以達到減少污染物對水庫水體影響的目的。機械方法的優點是操作相對簡單，可以快速收集大量的污染物；此外，機械設備通常能夠適應不同類型和規模的水體污染，具有較強的適應性。但機械方法也存在一些限制和挑戰，例如，對于較大的水庫，機械設備的成本和使用限制可能會增加；此外，在使用機械方法時，需要考慮設備對水庫生態系統和水質的潛在影響，以及可能引起的噪音和振動等環境問題[3]。

3.2 生物修復方法

生物修復方法是一種有效的水庫水面保潔技術，它利用特定的生物體來降解或吸收水體中的污染物質。生物修復方法的核心思想是利用生物多樣性和生態系統的自我修復能力來改善水體質量，這些生物體可以是植物、微生物或水生動物。植物修復是生物修復方法的常見形式之一，適宜的水生植物，如浮萍、水蔥和香蒲等，能夠吸收水體中的營養物質和有機污染物，促進水體中氮、磷等營養物質的循環。同時，水生植物的根系也能夠提供供微生物附著的表面，從而增加微生物的活性，有利于降解有機污染物。微生物修復是另一種常用的生物修復方法，許多微生物具有降解有機物和轉化重金屬的能力，通過注入特定的降解菌群，可以加速水體中有機污染物的分解過程。此外，某些微生物還能夠吸附和沉淀重金屬離子，從而降低水體的重金屬濃度。水生動物也可以發揮重要的生物修復作用，例如，某些藻類和浮游生物能夠吸附和沉淀懸浮物，凈化水體。此外，某些水生動物如貝類和蚯蚓等能夠通過攝食來吸收水體中的有機物質和營養物質，幫助凈化水體。生物修復方法具有環境友好、成本低廉和可持續性的特點，然而其效果受到多種因素的影響，包括環境條件、生物種類選擇和修復技術的操作管理等。因此，為了提升生物修復方法的效果，相關人員還需要進一步對其進行優化。

3.3 化學處理方法

化學處理方法通過添加特定的化學藥劑，利用化學反應原理改善水庫水體的水質狀況。常見的化學處理方法包括投加凈水劑、添加氧化劑和應用絮凝劑等。

3.3.1 凈水劑

添加凈水劑可以吸附和沉淀水中的懸浮物、濁度物質和膠體顆粒等，從而提高水質的透明度和凈化效果。相關人員需根據水體中的主要污染物種類選擇凈水劑，如有機物、重金屬離子等，以達到最佳的處理效果。

3.3.2 氧化劑

氧化劑能夠氧化水體中的有機物、硫化物、亞硝酸鹽等污染物，將其轉化為較為穩定和易于處理的產物，常見的氧化劑包括氯氣、臭氧、過氧化氫等。使用氧化劑需要控制劑量和反應條件，以避免對水體生態環境產生不良影響。

3.3.3 絮凝劑

絮凝劑能夠與水體中的懸浮物、膠體和渾濁物質發生化學反應，形成較大的絮凝體，從而方便后續的沉淀或過濾處理。常見的絮凝劑包括聚合鋁鹽、聚合硅酸鐵等。使用絮凝劑需要考慮水質特征、絮凝劑劑量和混合條件等因素。

3.4 綜合應用方法

綜合應用方法是指將多種水庫水面保潔技術和方法相結合，以達到更好的保潔效果。該方法綜合利用了機械方法、生物修復方法和化學處理方法等多種手段，并根據具體情況進行調整和優化。例如，在分析水質模型的基礎上，可以根據模型結果選擇合適的機械設備進行污染物的清理和吸附，同時引入生物修復手段促進自然生物降解作用的發揮。此外，還可以結合化學處理方法，如利用化學藥劑定向處理和去除污染物。綜合應用方法可以最大限度地發揮各種技術和方法的優勢，提升水庫水面保潔效果，并為水庫管理和維護提供科學依據。綜合應用方法對于實現水庫水面的有效保潔具有重要的理論和實踐意義。

4 結語

本文對水庫水面保潔效果進行了理論分析，提出了以水體透明度、溶解氧濃度和重金屬含量作為評價水庫水面保潔效果的指標。本文還分析了影響保潔效果的因素，包括水動力特性、周邊環境和管理措施等，介紹了機械方法、生物修復方法、化學處理方法和綜合應用方法等水庫水面保潔的技術與方法。綜上所述，本文為水庫水面保潔提供了理論分析框架，為進一步的研究和實踐提供了基礎。未來研究可以從優化保潔技術、改善管理措施和探索新型保潔方法等方面展開，以提升水庫水面保潔效果并促進水環境的可持續發展。