水库水质现象分析及水库对环境的影响

1水库水质现象分析及水库对环境的影响朱源辉（漳州市水利局，福建漳州363000）摘要：本文主要对水库的水质及其对周围的环境所造成的影响进行研究，了解各个方面影响的大小，并进一步提出防治措施。关键词：水库水质环境措施水库作为一种水利工程，在现代水利:资源水利、城市水利中发挥着越来越大的作用，它不仅有防洪、调洪、蓄洪等除灾减灾的功能，在水资源的优化配置中也是举足轻重，在传统的农田水利中它是农业的命脉，随着社会经济的发展，城市化进程的加快，水库已是重要的取水水源，如北京的密云、官厅水库是北京人生命之源，承担着北京市的生活用水、工业用水，影响到北京的环境和北京的可持续发展。因而有必要加强对水库的研究，为进一步提出防治措施作好准备。1水库中的水质现象水库中的水质现象，大致分为水温变化、浑水长期化及富营养化三大类。而每个现象基本上都是由于河水在水库内长期滞留的结果。1.1水温变化水库在当地水文、气候条件和水库运行方式的影响下，具有特有的水温结构。这个水温结构也作为密度结构，使水库的入流、出流产生异重流现象，支配河水在水库内的滞留状况。由于河水本身的水质与滞留状况的关系，会产生各种各样的水质现象。因而，水库的水温特性对于2水库水质现象的预测、评价及水质保护方法的研究是极其重要的。水库的水温结构，按照水库内水流的大小，大致分为分层型和混合型。分层型一般出现在大型水库，以夏季为中心，形成稳定的水温层次。由于这种垂直方向的水温差，按照密度梯度来说，难以产生上下的混合。因水库入流、出流的流动，只形成水平的层状流动，库水被分为层状的流动部分和停滞部分，其结果，使水质也产生了差别。同样，以冬季为中心，由于冷却产生对流现象，库水受到上下强烈的混合，水质也一致化。可以说，这种由于水温差异而产生的流动，在一般河水中因滞留时间短，难以产生像水库滞留发生的水质变化。大型的分层型水库是一个热容量大的巨大水体，该水体在升温期难以变热，降温期难以变冷，从而形成入流水和出流水的温差。一般出流水温度在升温期变低，降温期变高，形成入流、出流年间水温在相位上的变化。河流水温的变化，对灌溉及内陆水域渔业的影响是很大的。不过可较容易地利用水温成层的特点采取表层取水或分层取水的方式调节水温。因为水库的水与出流水的温度可以用数值分析，十分精确地预测出来，所以，能够准确地规定与下游河道水温要求相适应的取水设施的操作方式，但是，难以排放与年内天然河流水温相同的水。例如，以灌溉为主要对象的取水方式，必须根据下游河道的水温要求安排。并且，作为取水方式，不仅对调节水温有效，就是对处理浑水、富营养化等其它水质现象均都有效，必须综合研究。为此，各水质要素对下游河道的影响必须定量地掌握。目前关于水温变化的影响仍然不十分了解，如水温对鱼类等的影响的容许范围能定量地予以确定的话，作为综合的水质保3护措施，可能会作出更合理的放流方式。1.2浑水长期化浑水长期化是水库蓄洪时纳入浑水，连续长期地泄放至下游而产生的现象。这种现象因水库规模、洪水规模及洪水发生时间不同而产生各种各样的形态。浑水长期化对河川的景观及娱乐、渔业、水利等的影响，已被列为日本最大的大坝环境问题之一。虽然浑水的定义尚不明确，但可以认为主要是细微的无机质颗粒所构成。浑水在水库内的动态与水库的水温结构有密切的联系。浑水长期化现象在集水区水土流失严重的分层型水库能明显出现。浑水长期化的结构已大致明确，也能通过数理模型研究，用数值分析进行预测，精度完全满足实用上的要求。但在预测洪水时尚待解决的入流水的浊度预测问题，主要是岸坡等崩塌时所产生的污物与降雨、河流流量等的关系不明确，修筑道路等人为的影响也很大，这方面只能用现场实测资料来掌握其特性。由于水库的水温层次关系，浑水在库内往往呈水平的层状停滞。因此，用避浑取清的分层取水法可以取得一定效果。但是，由于洪水规模和发生时期不同，特别由于秋末大洪水所产生的浑水，因紧接着到来的冷却期发生对流混合，往往使水库内的浑水完全扩散，这是造成浑水长期化的重要原因之一。作为减轻浑水长期化的措施，在水库操作运用方面采取分层取水和浑水早期排放等水库运行措施的同时，流域内的水土保持措施仍然是重要的。但修建水库难以避免某种程度的浑水长期化，为此，应定量掌握浑水对景观、鱼类等环境要素的影响和查明浊度的容许范围。41.3富营养化富营养化是浮游植物和水生物的繁茂生长而使水质持续恶化的现象，随着流域内的生态、工业结构变化，河水的营养指标上升，水库的富营养化已有逐渐严重的倾向。由于浮游植物的异常增值而产生“水华”和大型的水生植物的异常繁茂，成为富营养化的明显标志。同时由于这种现象常年累月的反复，伴随水质恶化会产生异臭等现象。富营养化现象在营养盐含量大的分层型水库也容易产生。在从春天到夏天的分层期停滞的表层，对营养盐浓度敏感的浮游生物不断增殖，有时形成“水华”，浮游生物的死骸因沉降而被氧化分解，消耗库底停滞层的溶解氧，使底层出现缺氧状态而产生硫化氢，并从底泥中分解出营养盐与重金属。这些分解物由于冷却期的等对流现象，在水库中扩散，更进一步提高水库的营养化水平。水库的富营养化不同于其它水质现象，其主要原因是人为的排污。如东山红旗水库，其水是由云霄杜塘水库引来的，杜塘水库的水质是Ⅰ类，红旗水库的水质却是Ⅲ类，已有富营养化趋势，水藻大量繁殖，该水库为东山唯一的供水水源地，若不及早治理，会造成不可弥补的损失。为此，作为预防措施，必须加强流域管理，防止污染。然而，因伴随复杂的生物活动产生的富营养化现象，现在对其机理还不十分了解，也不知道富营养化水平达到什么程度会产生实质性的危害，水质本身的保护标准也不明确，因而，流域的管理标准也难以确定。富营养化现象的预测、评价、处理措施，均存在着很多问题。2水库对环境的影响水库大坝改变了河流的水文条件，同时对自然、生物和社会文化系5统产生一系列的影响。筑坝蓄水就要在自然背境中置入一个大的建筑物，因而就会使当地水环境条件发生较大的改变。水库淹没就会对交通方式、文物古迹、农村、市镇以及当地的植物种群和动物等产生立刻的、显著的影响。大坝本身不仅对自然水体的流动，而且对鱼类洄游和交通形成一种阻碍。2.1水库对自然条件的影响如小气候的改变，特别是湿度的改变，在有些情况下导致雾的增加及库区降水的变化；库区的水文循环也显著地受到影响；地下水位的变动、渗漏、下游河床可能的侵蚀和沉积的变化以及库区水体的负荷诱发地震的可能性等问题。2.2水库对水生系统的影响从地球化学和生物地球化学的观点，水库蓄水对原来的水生态系统会产生显著的改变。水质改变一般是要发生的，特别是由于细菌和富营养化的作用。许多水库的水体中营养物质的含量（氮磷化合物）和元素的总量有了巨大的变化。营养的增加将使细菌和水藻大量繁殖，因而使水发臭，同时也使水中氧的含量降低。水中溶解氧的降低将威胁着某些鱼种的生存，它还会导致产生厌氧微生物繁殖条件，使水质进一步恶化。2.3传染病媒介的发生其中最重要的是疟疾和血吸虫病。这些疾病的媒介物的生活周期全部或部分是在水中。疟蚊在静水中易于孳生，建坝蓄水可使上述疾病的相对分布转移，同时也给钉螺提供了适宜的栖息地。2.4水库对水质、底质的影响水库上游的工矿企业或土壤本底中会含有有毒物质，由于“三废”6的排入或暴雨的侵蚀作用，致使含有大量有毒物质的水和泥沙流入库内，使水库水质和底质受到显著影响。例如丰满水库由于其上游金矿选矿用汞，历年来共有30～60吨汞随废水流入库区；又如三门峡水库，由于黄土高原的土壤中含砷较多，暴雨时砷随着泥沙入库，以致使库区泥沙中砷的含量超标很多。此种物质如遇水流急变或水库冲沙就有可能冲起使水库和下游水质恶化。目前水源污染对水库水质的影响已经引起重视，但对水库泥沙与水库水质的关系尚注意不够。因此对有些水库还应研究水库泥沙与污染物质的关系并进而在水源保护中研究控制泥沙的作用问题。2.5水库对下游的影响有些河流的泥沙中挟带肥料和营养物较多，建坝后泥沙被截留库中，又由于上游大量取水，使建库后下泄水量减少，致使下游发生许多新问题。如下游水量分配发生很大变化；供水能力减小；水环境容量减小……等。2.6水库对农业、渔业的影响当水库库容大，调节程度高，水库的水温结构呈分层型。由于水库中深层的夏季水温较低，如取水口深，致使大坝下游河段在一定范围内的水温较在自然状态下为低（大坝处最低），如引用低温水灌溉会使农业减产，有时也会对一定河段的鱼类产生影响。溢洪道对鱼类的影响，当水流通过溢洪道时，水可能被空气中的氧和氮过分饱和。实践证明，当氮的最大含量接近120％饱和率时，对某些鱼类的生存就有明显的恶果。2.7其它影响72.7．1水库对交通的影响。水库淹没，常引起铁路、公路改线；库区及下游又因建库而有利于航运的发展。2.7.2坝工失事造成灾害各种不同规模的坝工失事也是有的，失事后造成的灾难随大坝和水库的规模而异，一般包括下游大面积的淹没、财产的损失、生命的伤亡以及疾病的传播等。大坝和水库的规模愈大，其失事造成的灾难也愈大。因此，设计和施工要确保大坝安全，并应该经常检查和拟定一些安全措施。3防治措施综上所述，造成水库水环境恶化因素有很多，要进行防治可以引用系统理论，建立系统模型，分析污染成因，建立造成恶化各种环境因子的数据库和数学模型，较完整系统地提出可操作的法制的、行政的、技术的、经济等的水资源保护监督管理办法、原则、任务、目标。防治措施主要分为两类：一管理措施，是通过法制的、行政的、经济的手段；二技术措施，是通过优化配置、监测、生物或化学手段等来达到治理目标。3.1管理措施3.1.1改变“多龙管水，群龙无首”的局面，实现“多龙治水，一龙管水”的新格局,建立有权威性的行政管理机构。3.1.2制定水污染控制法律和相应的配套法规，依法进行防治，不要走“先发展后治理”的老路子，排除地方保护主义和行政干预，真正意义上做到“有法必依，依法必严，违法必究”。83.1.3制定各种管理标准并相应地采取一些经济手段等。在市场经济条件下，有些水库管理体制发生改变，以库养库，追求经济利润的最大化，不顾对水环境的破坏。应制定各种管理标准，用经济杠杆作用来进行平衡。3.1.4严格控制污染源或减少排污，禁止网箱养鱼和投粪饲养。3.2技术措施3.2.1建设完善的排污管网系统，实行雨污分流，废污水达标排放，整顿、建设污水处理厂，减轻污染负荷。3.2.2合理利用水资源，进行科学的优化配置，增加水体的自净能力。3.2.3建立完善的监测网络，加强水质监测，使治理目标更加趋于具体。3.2.4运用水环境系统工程、河流水质规划和功能区划，使治理方案更加科学、合理。以上两种措施是相辅相成的，管理措施是技术措施实施的保证，技术措施又是管理措施具体落实。4结束语事物的发展遵循着一定的规律，以上的各种影响，在不同地区、时间和环境下会有不同的后果，主次因地时而变化，有的水库这段时间某种影响占主要地位，其他的占次要，有的影响就不存在，在另一时间又发生变化。在对水库进行可行性研究或调研时，要针对当前时期的主要影响因素，同时对各种可能存在的问题进行长期的观察，并作出长期的计划，防患于未然。