硕士学位论文-水电站水库的水环境评价与保护研究.pdf

分类号 学号垡3 q ! 鲤3 密级 相确夫事 h u n a nu n i v e r s i t y 工程硕士学位论文 学位申请人姓名赵卫堡 培养单位珏缝整堂皇王捏堂瞳 导师姓名及职称型亟国熬援 庄丞查熬援级盘丝工捏! 匝 学科专业坯缝工程 研究方向珏缝爱蛔迁俭 论文提交日期2 q q 生s 旦靼旦 摘要 水库是重要的淡水水源地，但随着人口和社会经济的发展，水库水环境也日 益恶化水电站水库水环境问题是多方面的，其可能影响水库水资源充分、合理 地利用以及区域社会经济的可持续发展为改善库区水环境，实现水库水资源的 可持续利用，对水库水环境问题的研究是非常有必要的。 本文通过分析及类比已建水电站工程水环境现状调查实际情况，结合目前省 内外水电站水库水环境影响评价的有关方法，定量分析研究水利水电工程建设对 水环境的影响机理探讨保护水库水环境的理论、方法及措施，阐明水库水环境 变化的内在规律，为我国其他大中型水库水环境保护研究提供一种切实可行的研 究模式通过研究，在理论上，提出水库水质预测模型、富营养化预测模型的具 体利用方法，为水库水环境规划、水污染控制和综合防治提供科学依据与可靠手 段。在实践上，可以使水库水资源满足社会经济可持续发展、控制各种污染源， 提供污染防治技术、为水环境保护提出有针对性的对策措施；同时为政府保护水 库水资源、防治水污染、制定区域社会经济发展规划提供决策依据，促进水库水 资源的可持续利用，使水库最大限度地发挥工程效益、促进区域经济的发展。 本文主要针对水电站水库水质变化趋势的问题进行研究，研究如何定量确定 水电站开发对水库水质的影响，本文在分析国内外湖库研究现状的基础l 结合 湖南省冷水江市浪石滩水电站水库、福建龙湘水电站水库的实际环境，运用水环 境保护的基本理论，分析水库水质预测模型在水质预测中的运用，研究了水电站 库区水环境现状和变化趋势，并据此提出了水库水质保护的有关管理与工程措 施。 关键词：水库；水环境； 预测模型；富营养化：保护 工程硕士学位论文 a b s t r a c t r e s e r v o i ri st h ei m p o n 蚰tf 托s h - w a t e fs o u r c e h o w e v e r w i t ht h ee x p 锄s i o no f p o p u l a t i o n 孤dd e v e l o p m e n to f c i a lc c o n o m y t h er e s e r v o i rw a t e re n v i r o n m e n t i n c r e a s i n g l yd e t e r i o r a t e s t h ew a t e re n v i r o n m e n tp f o b l e m so f t h eh y d r o p o w e rs t a t i o n r e “o i fw i l lh a v e 咎v a f i e t yo fi m p a c t s 1 tm a y 鑫f f b c tt h ee f f i c i e n c y 娩de f f 毫c t i v e n e s s o fr e s e r 、，o i rw a t e rf e s o u r c em i l i z 砒i o na n dt h es u s t a i n a b l ed e v e i o p m e n to ft h el o c a l s o c i a le c o n o m y f o ri m p f o v i n gt h ew a t e re n v i r o 姗e n to f 佗s e r v o i ra 他aa n da c h i e v i n g s u s t a i n a b l em i l i z a t i o no ft h e 坤s e 九，o i rw a t e rr e s o u r c e ，i ti sn e c e s s a r yt os t u d yt h e r e s e r v o i rw a t e rr e s o u r c ep r o b l e m s i nt h i sp a p e r t h em e c h 柚i s mh o w h ec o n s t r u c t i o no fh y d r a u l i ca n dh y d r o p o w e r p r o j e c ta f 弛c t st h er e l e v a n tw a t e re n v i r o n m e mi sq u a n t i t a t i v e l ys t u d i e db ya n a l y z i n g a i l dm a k i n g 觚a l o g yo nt h es t a t u so f t h ew a t e fe n v i f o 蛐e n to ft h ea v a i l a b i eh y d r a u i i c a n dh y d r o p o w e rp r o j e c t sa n db yi n v e s t i g a t i n go nt h er e l e v a n tm e t h o d sf o ra s s e s s m e n t o nt l l ei m p a c t so ft h e s ep r o j e c t so nt h ew a t e re n v i r o n m e m t h et h e o r i e s ，m e t h o d sa n d m e a s u r e sf o rt h ew a t e re n v i r o 胁e n tp r o t e c t i o na r ea l s od i s c u s s e da n dt h ei n h e r e m l a w sf o r s e r v o i fw a t e re n v i r o n m e n tc h 粕g ei si l l u s t r a t e d f u r t h e 咖o r e ，i tp r o v i d e sa p r a c t i c a lm o d ef o r 代s c a r c h i n go nw a t e re n v i r o 枷e n tp r o t e c t i o no fo t h e ri 盯g eo r m e d i u mr e s e r v o i r si nc h i n a a t t e r 也e 吼u d y t h ec o n c t cm e t h o d sf o r 印p l i c a t i o no f r e s e r v o i rw a t e rq u a l i t yp r e d i c t i o nm o d e l 觚dr e s e r v o i re u t r o p h i c a t i o np d i c t i o n m o d e l 缸ep r o p o s e d w h i c hm a yp r o v i d es c i e m i 6 cb 勰e s 鲫dr e l i 西l et o o l sf o f 佗s e r v o i rw a t e re n v i r o 蚴e n tm a n a g e m e m 船w e l l 私f o rc o m p r e h e n s i v ec o n t r o l 锄d t r e a t m e n to f 代s e r v o i rw a t c rp o l l u t i o n p r a c t i c a l l y i tm a ye n a b l et h e 托s e r v o i rw a t e f r e s o u r c et om c c t 也er e q u i r e m e m sf o rs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fs o c i a ie c o m y i t c a na i s op r o v i d et e c h n o l o g i e sf o rp o l l u t i o np r e v e n t i o n 粕dp o l l u t i o ns o u f c ec o m r o la s w e na st h eb a s i sf o fp l 糊i n gt h el o c a ls o c i a le c o n o m yd c v e l o p m e n t m o r e o v e r i t m 锄p u tf o n 】i r a r dt h es u s t a i n a b i eu t i l i z a t i o no fr e s e r v o i rw a t e rr e s o u r c ea n da c h i e v e t h em a x i m u me n g i n e e r i n gb e n e f i to ft h e 心s c r v o i r t h e r e f o 坞c o n t r i b u t et ot h ei o c a i e c o n o m yd e v e l o p m e n t t h et 诧n do ft h cw a t e rq m l i t yc h 卸鲈i nt h eh y d r o p o w e 卜s t a t o n 咒s e r v o i ri sp r ；m a r i y s t u d i e dw i l he m p h 器i so nh o wt oq u a n t i t a t i v e l yd e t c r m i n et h ei m p a c to fh y d r o p o w e rs t a t i o n c o n s t r u c t i o no nw a t e rq u a i i t 弘r e f e r r i n gt ot h ew o r i d w i d e5 t u d i e so n 他s e r v o i r ，t h ew a t c r e n v i n m e n to fl 扑g s h j t 柚h y d r o p o w e r s t a t i o nm s e r v o ri nl c n g s h u 订i a n gm u n i c i p a ic i t y h u 眦np r o v i n c ea n dl o n g x i 8 n gh y d r o p o w e r f s 掘l 蜘他s e o i fi nh u n 鲫p f o v i n c ci sin v e s t g a _ t e d n = 盔皇燮墼查至丝堡坌皇堡芝塞趔堑塞 t h em n d a m e n t a lt h e o r j e sa b o u tw 砒e re n v i n m e n tp t e c t i o n8 “ u s c df o rv c r f i c a t i o no n v 引l d n e s so ft h er e s e r v o i rw a t e rq u a i i t y p 他d i c t i o nm o d e ld u r i n g 协a 卯l i c 砒i o n f i n a n yt h c m o d e ia 陪u s e df o r s t u d yt h ew a t e rq u a t ys 协t 锄dt h ev 盯i a t i o nt r c n d ，a n db a s e do nt h i st h e 他i e v 扑tm 鲫a g e m e n t 柚de n g l n e e r i n gm e 私u sf o ft h e s c r v o i rw 砒e rp r o t e c t i o na 坤p r o p o s e d - ( e yw o r d s ：r e s e r v o i r ；w 叠t e re n ，i m n m e n t ；p r e d i c t i o nm o d e i ；e u t m p h i c a t i o n ； p r o t e c t i o n n i 水电站水库的水环境评价与保护案例研究 1 1 研究背景 第1 章绪论 水是基本性的自然资源和战略性的经济资源。水资源的可持续利用是经济社 会可持续发展的重要保证之一。合理开发利用和保护水资源是我国全面建设小康 社会，实现社会主义现代化的战略任务。 建国以来，我国已建成了大批水利水电工程，其发挥了巨大的防洪、发电、 灌溉、供水及航运等效益，同时也带来了较多的水环境问题。特别近年来，由于 水利水电工程开发建设单位的多元性，使许多原仅处于规划阶段的梯级水电站大 多数已立项在建或正准备进行建设，水利水电工程建设对水环境的影响现已特别 突出。据统计【，目前全国约有大小水库8 3 2 1 9 座，总库容为4 3 0 l x l 0 8 m 这些 水库在防洪、灌溉、养殖、航运、发电、生活用水和观光游览等国民经济活动中 占有十分重要的地位。但随着经济的迅速发展和人口数量的增加，排入水库内的 污染物质不断增多，水库水环境问题也日益突出。目前梯级开发过程中水库存在 的水环境问题主要有以下两个方面： ( 1 ) 水体污染日益严重 水库的水体污染是困扰中国经济持续发展的主要环境闯题之一【2 i ，据近年 来对我国5 0 个大中型水库调查资料，按照国家地面水环境质量标准 ( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 进行评价，评价结果见表1 1 襄1 1中国主墨水库水质评价结果统计 结果表明：水库的水体污染比较严重，受到不同程度污染( 类及田类以上) 的水库数量占到调查水库数量的3 4 o ，且小型水库的污染较大型水库严重。 ( 2 ) 富营养化问题比较突出 由于捧入水库的氮、磷等营养物质不断增加。水库水体富营养化的进程大大 加快i s 1 7 l ，据近年来对我国3 9 个已建水电站水库的调查资料分析，并投 中“水库富营养化状况的氮、磷含量指标”所确定的 标准进行评价( 如表2 3 ) ； 生物多样性评价则主要以生物多样性指数( 采用s h 蛐o n w i c n e r 指数法1 4 3 j ) 及优势种群来进行评价( 如表2 4 ) 。 衰2 3水库富营养化状况氯、磷含量指标 水电站水库的水环境评价与保护案例研究 裹2 4水库富营养化状况生物多样性指标表 “) 富营养化的评价方法 目前国内外对水质富营养化评价的方法很多，有生态学评价】、参数法、营 养状态指数法、营养度指数法( a h p 2 p c a ) 、评分法【3 5 t 4 卯、灰色聚类法【4 6 】、模糊 综合评价法【4 7 4 引，同时建立不同预测水体富营养化的数学模型等4 9 圳】。这些方法 在不同程度上都能客观地反映湖泊营养水平 工程硕士学位论文 第3 章案例研究 3 1 浪石滩水电站水库水质分析案例 3 1 1 浪石滩水电站项目概况 资水是洞庭湖四大水系之一，发源于湖南城步县黄马界河流自西向东蜿 蜒流向东北，流经武岗、洞口、隆回、邵阳、新邵、新化、安化、桃江、益阳， 至甘溪港流入洞庭湖，干流全长6 5 3 k m ，流域面积2 8 0 3 8 k m z 。 据1 9 9 5 年完成的资水流域规划报告，资水干流双江口以下布置有1 3 个 梯级，孔雀滩( 2 2 2 o m ，黄海高程，下同) 、神滩渡( 2 1 5 0 m ) 、晒谷滩( 2 0 8 o m ) 、 筱溪( 1 9 8 m ) 、浪石滩( 1 7 5 o m ) 、柘溪( 1 6 7 2 m ) 、东坪( 9 4 o m ) 、敷溪口( 8 7 o m ) 、 金塘冲( 6 1 7 m ) 、马迹塘( 5 5 7 m ) 、白竹洲( 4 8 7 m ) 、修山( 4 2 7 m ) 、史家洲( 3 4 o m ) 。 其中柘溪、马迹塘水电站为已建电站，神滩渡、晒谷滩、筱溪、东坪、修山为在 建梯级，其余梯级待建。柘溪水电站以上规划的5 个梯级均为低水头电站。 浪石滩水电站坝址位于冷水江市城区东郊，距下游冷水江大桥约8 0 0 m ，坝 址多年平均流量为4 0 9 m 3 s ，控制流域面积1 6 2 5 0 k m 2 ，为资水干流开发的第五级， 以发电为主、兼顾航运、交通等综合利用，水库正常蓄水位1 7 5 o m ，采用低水 头径流式。电站总装机容量3 6 m w ，年利用小时数为4 0 5 9 小时，年均发电量1 4 6 l 亿k w m 。电站正常蓄水位1 7 5 m ，死水位1 7 4 m ，回水长度1 8 0 2 k m ，正常蓄水位 库容为2 7 0 5 万m 3 ，调节库容4 4 4 万m 3 。 浪石滩水电站水库的运行方式为：电站在枯、平水期，水电站在电网位予 腰基荷运行，水库调节能力为日调节，调节性能较小。在洪水期。当水头小于机 组最小运行水头时，通过闸门泄洪，泄洪流量控制不大于入库洪峰流量；退洪期 根据预报，当水头大于发电最小水头时，逐渐关闭闸门恢复发电其中：当流量 小于或等于7 3 1 7 m 3 ，s 时，水位维持1 7 5 m ，闸门关闭，入库流量通过水轮机下泄： 当流量大于7 3 1 7 m 3 ，s 、小于等于4 3 8 0 m 3 ，s 时，通过闸门开度控制下泄，库水位 维持1 7 5 m ：当流量大于4 3 8 0 m 3 ，s 、小于等于4 8 6 0 m 3 ，s 时，通过闸门开度控制来 多少泄多少，船闸停航；当流量大于4 8 6 0 m 3 ，s 时。全部的闸门敞开泄洪 3 1 2 库区水环境现状 浪石滩水电站库区属亚热带湿润季风气候区，具有气候温和、降水集中、 夏秋多旱、暑热期长的气候特点。根据气象站实测气候资料统计，项目区多年平 均气温1 6 7 ，多年平均降水量1 4 2 3 6 姗，多年平均年蒸发量1 3 2 7 7m m 。 水库区河段主要一级支流有麻溪、球溪、柳溪等，较小的支流有木香溪、 青草溪、横板溪等。其中：球溪河河长2 8 o k m ，流域面积1 0 4 k m 2 ，平均坡降7 7 2 。 麻溪河河长3 1 ok m ，流域面积1 2 8 k m 2 ，平均坡降7 6 6 柳溪河河长2 l k m ， 流域面积5 1 7 k m 2 ，平均坡降8 5 l 。 浪石滩坝址处多年平均流量为4 0 9 m 3 ，s ，多年平均径流深7 9 4 蚴，最枯月 1 2 月份多年月平均流量1 5 8 m 3 s ；冷水江水文站实测最小流量1 9 5 m 3 ，s ，出现在 1 9 7 2 年9 月9 日。来水量年内分配不均匀，坝址处历年月径流分配见表3 1 囊3 1 礁石蕞埂址径蠢年内分配裹 月份 l23456789 1 0 1 11 2 全年 浪石滩水电站水库蓄水后，水库正常蓄水位为1 7 5 m ，此时对于库区河段的 各过流断面，其流速均较同流量情况下建库前原有河段的各断面处的平均流速将 有所变化，具体变化见表3 2 。 囊3 2t 库后历史麓量对应的鲁断面向麓遗簟位m ，。 流量断面间平均流速( m ，s ) 监测时阃 ( m ，s ) 球溪麻溪麻溪木香溪木香溪一碱厂碱厂付家涧付家渊坝前 工程硕士学位论文 3 1 - 3 库区污染源概况 3 1 3 1 工业污染源 根据娄底市环境监测站及科研所提供的库区污染源调查统计结果，库区河段 主要工业企业有资江氮肥厂( 金信化工) 、冷水江制碱厂、金竹山电厂等，2 0 0 3 年 其主要污染物及污染物排放量详见右表3 3 。其中： 资江氮肥厂( 金信化工 ：排污口分布于球溪入河口附近l 2 k m 范围内的 资水左岸，球溪与资江的汇合口距坝址约1 3 k m 排放的主要污染物为氨氮、悬 浮物、化学需氧萎、石油类等，污染物排放为连续捧放。 冷水江碱厂l 排污口分布于柳溪及其入河口下游2 0 0 m 附近的资水右岸，距 坝址约7 k m 排放的主要污染物为氨氮、化学需氧量，捧放方式为连续择放。 金竹山电厂；捧污口位于平板溪上，通过平板溪汇入资江，平板溪入河口位 于资水右岸，距坝址约7 0 0 m 平板溪捧放口废水来自于电厂冲灰废水，主要污 染物为悬浮物、石油类等，捧放方式为连续排放。 囊3 3库区主要工韭污染鼍年簿放分斩寰 3 1 3 2 生活污染源 库区河段生活污染源包括禾青、潘桥、金竹山、沙塘湾、毛易等乡镇以及冷 水江城区东郊部分地区目前库区生活污水未经处理，通过沟渠或集镇下水管网 直接捧入支流或资水千流。库区居民总人数1 1 3 万，用水量按2 5 0 l ，( 人d ) 、排 污系数取o 8 ，生活污水中c o d 3 0 0 m g ，l ，氨氮3 0 m g ，l ，总磷3 m g ，l ，入河系数 取0 3 。2 0 0 3 年库区生活污染源捧放分析见表3 4 囊3 4 库区生活污染熏捧放分析 水电站水库的水环境评价与保护案例研究 3 1 3 3 农业污染源 农业面源污染强度与降水量、降水强度、水土流失强度、土壤类型、土壤肥 力、耕作方式、化肥施用量等诸多因素有关。对确定区域，其污染强度主要与化 肥施用量及水土流失强度有关，库区各乡镇共有耕地3 4 7 8 9 7 6 亩，化肥施用量 约1 5 0 k 亩a 。2 0 0 3 年库区农业面源排放分析见表3 5 。 寰3 s 库区农业污染源捧放分析 3 1 3 4 污染源排放强度 根据对库区河段污染源分析可知，库区河段污染源包括工业污染源、农业 污染源、生活污染源三大部分，库区主要特征污染历子为c 0 d 、氨氮。经预测 分析，若以2 0 0 3 年作为预测典型年时，库区污染源排放强度分析结果表3 6 。 裹3 6库区污染灏捧放分析 3 1 4 地表水水质现状 浪石滩水电站库区设有入库断面和坝前l k m 两个常规监测断面。监测项目 有p h 值、总硬度、d o 、c o d c ，、c o d m n 、b o d 5 、挥发酚、氟化物、总氰化物、 总砷、总汞、六价铬、总铅、总镉、石油类、总磷、氨氮等。 根据历年常规水质监测断面进行的水质监测结果分析，可得出库区河段几 个主要因子年均浓度( 内梅罗平均浓度，单位m l 。下同) 变化趋势如下图3 1 所示。从入库断面历年水质变化趋势分析可知，氨氮平均浓度有上升的趋势，高 锰酸盐指数平均浓度有下降趋势。坝前断面水质氨氮指标近年来呈上升趋势，高 锰酸盐指数略微下降，溶解氧略为上升。 f ：程硕士学位论文 水电站水库的水环境评价与保护案例研究 图3 1 库区河段主要园子年均浓度变化趋势图 3 1 5 水库水质的影响预测 3 1 5 1 预测方法 为定量预测浪石滩水电站水库建设后对水库水质的影响，在预测中将采用 对照相同的水文条件状态下水库坝前断面水质的变化趋势程度，来判别水库建设 后水库水质的变化，以达到定量分析的效果。对比分析的前提为以下3 个方面： 对应河段污染源排放源强不发生变化；在同一分析断面；建库前后各断面 流量不变，仅流速、水深等水文情势发生变化。 在预测中，以2 0 0 3 年为预测典型水文年，预测在该年的入库水质、河流流 量以及排污强度情况下，建水库前后坝前断面水质变化情况。以入库断面为初始 断面，坝前断面为对照断面，通过查阅水文资料。得到水质监测当天的河流流量， 预测时来水水质和河流流量逐日对应，结合库区污染源的排污速率。提高预测的 准确性。根据库区河段的特征污染物分析，预测预测因子为氨氮、化学需氧量及 溶解氧。 根据浪石滩水电站库区污水排放情况及受纳水体的水文条件，水库形成后 仍局限于原有河床，属河道型水库，因此，水质预测模型仍按河道型选取。选用 s p 模型预测库区内各排污口对坝前水质的影响。s p 模型如下： r x、 归c 0 唧【一百石面j 工程硕士学位论文 。= 喾射唧( 一k 蒜舟唧( 一岛赢- ) + 岛唧( 吣丽蒜) 墨= 等h 暾一导警 = ( c ，绯+ g ) ，( 绋+ q ) d o = ( q g + b q ) ( g + q ) 式中： c 伊一计算初始点污染物浓度，m g l 5 k l 综合衰减系数，l d ； x 预测点与排放点的距离，m ： l 卜一河流平均流速，m 砖； d 氧亏值，m l ； k r 一复氧系数，1 d ； d 矿一计算初始断面氧亏值，m g l ； x 广_ 最大氧亏点到初始断面的距离，mo 。p 一排放废水中污染物的浓度，m g l 。 q p 一废水排放量，m 3 s ； c h 河流中污染物本底浓度，m l 5 q r 一河流流量，m 3 ，s ； d p _ 排放废水的氧亏量，m g l ； d h 河流上游氧亏量，m l 。 式中复氧系数k 2 的确定采用欧道公式进行确定。 翊4 缮球t 7 ，观4 簪 c ： 的有关内容，大樟溪干流水 电梯级开发自上而下分为涌口、龙湘、新店、梧桐、界竹口、刘岐、岩前、莒口共 4 0 水电站水库的水环境评价与保护案例研究 八个梯级开发，龙湘水库是该河段的龙头水库，具有季调节性能，为推荐的近期 工程。龙湘电站坝址位于永泰县蒿口镇上游7 k m 龙湘村附近，坝址处河道顺直、 河谷开阔，两岸基岩裸露，河宽约9 0 1 2 0 m 坝址以上流域森林茂密，植被良 好，龙湘坝址控制集雨面积2 1 2 0 k m 2 。占大樟溪流域面积的4 3 8 。 龙湘水库库尾以上主要城镇及居民点有德化县城、德化县赤口镇、水口镇、 永泰县漱口乡及众多的村落，在库区河段内主要有澉口村、祥峦村、梧村、吉坑 村、赤水村、梅村、梧呈村等村落 龙湘水库位于福建省永泰县蒿口镇附近的大樟溪中游河段，属大樟溪干流的 龙头水库，也属季调节型水库，其开发目标为以发电为主，兼顾防洪作用，其水 库正常蓄水位1 9 5 m ，相应库容8 0 0 0 万m 3 ，死水位1 7 9 m ，死库容2 6 0 0 万m 3 ， 调节库容5 4 0 0 万m 3 ，正常蓄水位时水库面积4 ，7 4 5 k m 2 ，回水长度1 7 9 k m ，水 库建成后坝前水深将在2 8 4 4 m 之间波动，属湖泊型水库 3 2 2 流域环境概况 大樟溪流域内山岭连绵，山势高唆陡峭、坡陡流急，地貌以山地为主，海拔 1 0 0 0 m 以上的高山众多。大樟溪自西向东深切县中部，形成长廊式谷地。区内水 系多呈树枝状发育，大樟溪由于受火山喷发作用产生的构造影响。在局部地段呈 环状、放射状及格子状水系，中上游v 形谷地发育，河流坡降较大 龙湘水电站库区位于永泰县境内大樟溪于流中上游，为侵蚀中、低山丘陵区， 山顶高程一般5 0 0 8 0 0 m 库区河段河流呈“s 竹形弯曲。库内支流主要为双溪、 赤水溪河流两岸山坡陡峻。植被较好，冲沟发育，沿河漫滩、江心洲分布广泛， 零星有i 级阶地分布库区多为峡谷。库水迂回于狭窄的河槽内。 龙湘水电站水库所在的大樟溪流域属亚热带季风气候区，温湿多雨，四季分 明，根据永泰县气象局多年的观察资料统计，项目区多年平均气温1 9 5 ，多年 平均降水量1 8 2 3 6 姗，多年平均年蒸发量1 5 7 3 2 衄。 大樟溪流域的径流主要由降雨形成。龙湘坝址处多年平均流量5 7 7 m 3 ，s ，多 年平均径流量1 8 2 亿m 3 径流的年内分配不均匀，以六月份最丰，占金年径流 量的1 9 6 ；汛期4 9 月，占全年径流量的7 7 9 ；以1 2 月份最枯，仅占1 9 。 坝址处多年月平均流量成果见表3 9 囊3 9 龙精坝址各月平均泣量及年内分配襄簟位tm 月份 1 2 年均 早均藏量1 7 ，2 9 6 4 5 8 5 7 s 9 7 21 3 6 o 7 1 29 6 9s 1 22 7 o1 6 ，91 5 15 7 7 百分比 2 54 36 68 31 4 01 9 6l o 3 1 4 o1 1 73 92 42 2 0 0 4 i 工程硕士学位论文 3 2 3 库区污染源概况 3 2 3 1 工业污染源 龙湘水电站库区属乡村环境，根据现状调查资料，库区流域范围内没有集中 的工业污染源分布，主要的污染源为嵩口镇赤水镇的赤水养鳗场，c o d 、b o d 5 、 s s 的年捧放量分别为2 8 7 仇、o 5 7 t a 、4 5 6 仇。捧放口距赤水溪约3 0 m ，污染物 通过赤水溪捧入大樟溪 3 2 3 2 畜禽养殖污染源 龙湘库区流域包括漱口乡和嵩口镇的部分地区，库区流域实际人口、畜禽及 耕地数量按各乡镇内实际比例计算，农村畜禽的粪尿大多经简易化粪渔处理后作 为农用有机肥施用，根据同类工程评价参数取值经验，随农田灌溉尾水最终进入 河流的污染物的量可按总产生量的3 0 计算。其中： 畜禽粪便年排放系数见表3 1 0 。 受项目建设影响乡镇的人口、畜禽及耕种情况调查见表3 1 l 。 流域内农村养殖业污染源产生情况见表3 1 2 。 墨! ：! ! 查篓堡圭茎苎壅茎苎笪! 坚，苎：竺 畜禽名称粪便 c o d b o d 5 n h 3 一n t p t n 漱口乡o 6 5 1 3 63 6 62 6 4 11 5 5 9 34 4 6 9 ，5 实际值嵩口镇 o 9 6 9 2 4 07 0 82 7 1 4 2 5 2 6 0 4 3 4 8 8 盒生! ：! ! !：! ! ：!i ：! i! ! ! ! !型! ：! 壅! ：! !堡旦鎏竺蜜壅苎苎苎些重茎蔓兰竺笪堡塞 项目 位置畜禽专譬生量c 。d ( t ，a ) b o d ，( t a ) n h 3 - n ( t ，a ) 水电站水库的水环境评价与保护案例研究 根据龙湘水电站库区禽畜数量及禽畜粪便氮、磷产生率情况，有机肥料氮、 磷流失量按总量的2 0 计算，库区畜禽每年掉放的粪便带入河流的氮磷量分别为 1 8 4 l t ，a 、3 1 5 t ，a 3 2 3 3 农业面源 我国农业生产中化肥和农药利用率较低，种植业用地上的化肥和农药随着雨 水和农灌流失，直接进入河流，构成了河流两岸主要面源污染。根据2 0 0 3 年的 统计结果，龙湘水库流域内化肥和农药年用量见表3 1 3 寰3 1 3库区蕾t 内化肥和农药年用量寰 土壤中氮磷营养物质在地表径流及土壤侵蚀的作用下进入库区水体。进入水 库的氮磷物质预测可采用以下模型进行： e = 6 ( 1 一c ) 6 驴+ o 一口) s 式中t e 一氮、磷流失进入水库总量； b _ 化肥中氮、磷含量；氮肥中平均含氮率3 0 ，磷肥中平均含磷率1 5 ， 复合肥中平均含氮率为1 5 ，平均含磷率为1 5 ； c 一作物对化肥的利用率，氮为3 0 ，磷为1 5 ； d 进入土壤后和水体后化肥流失率，氮为3 0 ，磷为5 ； f 川肥的施用量； 汪进入水体土壤中全氮、全磷总量； a 一氮、磷沿程消耗系数，氮为7 0 ，磷为9 5 经计算得，库区耕地每年化肥流失带入水体的氮、磷蛩分别为 1 0 9 4 8 t ，a 、8 4 4 t ，a 库区农田地表径流单位面积其它污染物流失模数投悬浮物 2 1 3 6 4 2k g l m l 2 a 、b o d 52 1 1 2 k g ，肼a 、c o d3 6 7 2k g ，k m 2 a 计算，库区年捧入大樟溪 b o d 5 和c o d 的量分别为1 2 4 2 妇和2 1 5 9 妇 3 2 3 4 生活污染源 根据调查资料，龙湘水电站库区农村生活污水量按7 0 l ，( 人天) 计，废水 中c o d 平均估算为3 0 0 m g ，l ，b o d 5 平均估算为2 0 0 m g ，l ，n h 3 i n 平均估算为 工程硕士学位论文 3 0 m l ，总氮排放量2 1 9 ，d 、总磷捧放量1 9 d 计算，龙湘水电站库区居民总氮、 总磷捧放量分别为1 2 4 l 讹、5 9 l 妇，其它污染物估算结果见表3 1 4 。 裹3 1 4龙湘库区农村生蓿污集纛产生情况 3 2 3 5 库区污染源排放总量及预测水平年排放量 库区现状年( 2 0 0 3 年) 与预测水平年( 2 0 l o 年) 污染物排放量见表3 1 5 。 囊3 1 5库区现状年与预测水平年污豢糍庠放量比较 3 2 3 6 龙湘水库富营养化污染物来源分析 一般情况下，水库蓄水后库区河段水文情势将发生较大的改变，由原天然流 态转变为半封闭状态，水体的流速减缓、水深增加，换水周期延长受水库水文 情势变化的影响，水体中悬浮物沉积作用强，进入水库的营养物质易在库内滞留、 富集，迸而导致水生植物尤其是藻类的大量繁殖增生、繁殖。在藻类等浮游生物 生长所需要的各种营养盐类中，氮、磷是主要的限制因子，而磷是最主要的限制 因子根据有关实验计算，每l 克磷可增殖7 8 克藻类【5 2 】因此，水体呻氮、磷 含量将直接决定的藻类的繁殖速率，进而影响到水库富营养化进程。就龙湘水库 而言，水库水体中氮、磷营养物质输入源主要包括工业与生活污染源以及面源两 个方面： 工业和生活污染源，工业与生活污水中常含有大量的氮、磷营养物质，目前 龙湘水库坝址以上包括德化县及永泰县辖的城镇内工业污水及生活污冰的处理 率较低，许多生活污水与工业废水多未经处理直接排放，而工业废水与生活污水 排放是水库中氮磷营养物质的主要负荷来源。 水电站水库的水环境评价与保护案例研究 面源，水库汇水区多属农村，面源主要包括水土流失带来的沉积物养分，农 村养殖业及农业肥料中养分的流失三个方面受流域生产开发与城镇建设的影 响，龙湘水库以上大樟溪流域水土流失较为严重，土壤随地表径流进入水库，土 壤中的氮磷营养物质浸出进入水库，是水库营养物质负荷的重要源之一；目前农 村农业作物生长主要依靠大量使用化肥、农药。据统计，我国化肥施用已达到 3 8 0 k g i m 2 ，超出世界平均用量的3 倍多，但肥料的有效利用率并不高，农田旄 肥损失率在3 3 3 7 3 6 之间【9 】。库区流域农田土壤中部分未被利用的氮磷营养 物质经地表径流或淋溶作用而进入库区，成为水库营养物质负荷的又一重要来 源。农村畜禽养殖污染源在农村地区较为普遍，畜禽养殖过程中产生的粪便氮磷 营养物质含量较高，除部分集中饲养场所产生的畜禽粪便用作为农田有机肥料 外，其余多直接弃于农舍周边的沟渠，其营养物质易随地表径流流失进入水库。 另外，库内氮、磷的内源贡献也是造成水库水体富营养化的重要因素之一，内源 贡献主要来自于水生生物生物残体、鱼类排泄物、底泥沉积物营养物质的再释放 等。 通过对龙湘水库流域周边污染源的调查，库区现状营养物质的排放量见右表 3 1 6 。 囊3 1 6龙潮水库现状蕾养麓质捧放量囊 3 2 4 龙湘水库库区河段水质现状 评价过程中在龙湘库区河段设置了现状水质监铡断面，断面设置分别为漱口 乡大桥下游5 0 0 m 处( 入库断面) 、龙湘坝址上游1 0 0 m 处( 坝前断面) 。水质监 测项目主要有水温、p h 、s s 、溶解氧、高锰酸盐指数、b o d 5 、氨氮、总氮、总 磷、石油类、挥发酚、粪大肠菌群、透明度、六价铬、镉、铅、汞、铜等1 8 项。 监测时间2 0 0 4 年9 月1 4 至1 6 日，连续采样3 天，每天采样一次根据大樟溪 水域区划，各断面水质均执行地表水环境质量标准 ( g b 3 8 3 8 - 2 0 0 2 ) 的类标 准水质监测数据及评价分析见下表3 1 7 、1 8 。 分析表明，各监测断面水质良好，各项指标均满足g b 3 8 3 8 2 0 0 2 类标准。 塞! ：! !厶曼堕亘垄壁苎曼佥堑塞苎堡! 竺g 些! 望堡垒2 项目监澍结果范围平均值 超磊率纛奁豢m 耄标 工程硕士学位论文 囊3 1 8埂酋断面水质篮舅分折襄簟位。m g ，l ( p h 除外) 项 目监测结果范围平均值 警毳羹銮篓 类标准 水温2 6 2 2 6 6 2 6 3oo p h 6 3 0 6 4 6，oo6 9 s s4 l 1 0 87 l， 溶解氧 7 5 8 7 6 97 6 5oo2 5 高锰酸盐指数 3 3 4 4 1 73 6 4o0鄂 b o d ，1 1 9 i 2 9 1 2 6o0 s 4 氮氮o 2 0 o 2 6 o 2 3oo s 1 o 总氟 o 4 0 o 4 7o 4 3oo s 1 o 总磷 o 0 4 8 o 0 5 6o 0 5 lo o s o 2 石油类 、水污染防治法 、环境保护法等法 律法规的贯彻力度，对库区周边及上游地区工农业生产捧污进行严格管理 1 ) 对于工业污染源控制，应加强政府的宏观调控 对排污企业进行不定期的监测；对严重超标的企业单位坚决进行治理，截 断入库污染源。对库区内报建、在建的企业根据区域水环境总体规划和水体功能 进行合理规划，倡导清洁生产，实行达标捧放和总量控制，维护水库水体的自然 净化功能和水生态系统的功能及效益；严格实行工程环境影响评价程序，避免潜 在重污染工业项目在库区周边兴建，新建的工业企业环保设施建设要做到“三同 时”( 同时设计、同时施工和同时运行) ( 2 ) 对于农业面源的控制方面 在面污染源控制方面，加强库区自然植被保护和生态建设，禁止滥砍滥伐， 禁止非更新砍伐水源林，保护自然植被和水源林，减小水土流失，进而降低由地 表径流带入水库的总氮、总磷量。水库流域内，应鼓励推广使用无磷洗涤用品， 以降低磷的入库负荷量农田地表径流主要污染物是氮、磷、泥沙和农药，可因 地制宜地采取农田基本建设及坡耕地改造、等高种植等水土保持技术，或利用田 间渠道、坑、塘等改造成土地处理系统，进行农田污染控制。加强湖库流域的农 田管理，包括合理规划农业用地；推广根据土壤肥力检测结果合理使用化肥的技 术，适当增加有机肥使用比例，提倡旄用缓释或控释肥料，提高肥料利用率；严 格按照农药管理使用准则科学用药：优化水肥结构。以减少面源营养的流失 大力发展生态农韭，推广平衡施肥、秸秆还田、病虫害综合防治、无公害生产等 技术，鼓励发展有机肥产业及有机食品、绿色食品和无公害农业产品农村固体 废弃物可根据实际情况采用堆肥、厌氧发酵、卫生填埋等方法进行资源化、无害 化处理和处置，禁止直接向水库倾倒或抛弃 在点污染源控制方面，对于在水库最高水位下堆放的生活垃圾、存储的有 机生物质应进行清除，防止生活垃圾与生物有机质随水库淹没进入水库库区沿 线村镇的生活垃圾严禁沿库岸堆置或倾倒入库，防止地表径流冲刷垃圾进入库 区。污染水库水质，造成坝前垃圾聚集。严格控制畜禽养殖废水的捧放，对各点 污染源须进行有效的治理和无害化利用。对于养殖场应限制用大量的水冲洗粪 便，因为高浓度有机废水很难处理，代之有效的方法是采用高压水龙头神洗栏合 或采用垫科。污水生化处理之前先进行固液分离。据测定，某猪舍污水含c o d 浓度为1 0 9 0 0 m g ，l ，经过固液分离以后的污水，其c o d 浓度下降6 0 一7 0 ，先 清清粪再用水冲，这样既节约水资源又减小了较大的污染负荷。另外，养殖场所 工程硕士学位论文 尽可能采用一水多用、循环利用措施，如将净化以后的中水回收作为冲洗养殖场 地使用 ( 3 ) 加强对库区内居民生活污水的治理 从严控制临库餐饮业的污水排放，鼓励有条件的沿库城镇建设污水处理系 统，减少进入水库的污染负荷城镇生活污水氮、磷捧放量占流域各污染源氮磷 总排放置的6 0 左右，因此必须在河流经城镇建立污水集中处理厂，利用污水脱 氮除磷技术例如多级氧化沟等生物处理工艺、生物硝化、反硝化与化学沉淀除 磷相结合的工艺、生物塘处理系统等污水工艺减少各城镇污水中氮、磷排放量。 对于暂无条件的库区沿岸乡镇的生活污水处理可利用水塘、泽她建造氧化塘设施 进行预处理，农村生活污水可经隔栅隔渣、初级氧化预处理后排放入库。 ( 4 ) 控制库区网箱养鱼规模 水库水面养殖是水库移民生产开发的一项重要措施，一般情况下，水库移 民安置将考虑利用库湾、库汉等发展水库网箱养殖经济鱼类等项目，以期增加移 民的经济收入网箱养殖是一种精养或半精养的养殖模式，其养殖活动对水环境 产生的污染主要包括鱼类饲料的投放过程造成的有机污染物的浸出，以及鱼类自 身新陈代谢产生的排泄物中有机污染物的溶入，随网箱养殖时间的增加，各有机 污染物的富集将会影响整个水体水质，导致水质降低、水环境恶化具体分析如 下： 未食饵料 饵料是网箱养殖的主要营养物质的来源，但由于饵料投喂太多、投喂方式 不当或饵料利用率低等原因，总有一部分饲料不能被鱼类食用有不少学者系统 进行过水产养殖生产过程中n 、p 两种重要元素的循环和收支平衡情况的研究， 根据林永泰【5 3 】等人在黑龙滩水库网箱养鱼对水环境的影响研究中的研究结果分 析，测定出从未食饵料中进入水体的t n 、t p 分别占饵料1 n 和t p 的7 3 3 8 和9 4 8 l 。 排粪和排泄 鱼类摄食的饲料很少一部分被消化吸收和代谢，大部分未被消化酌物质作 为粪便排出，所吸收的营养物中也有一部分作为氨和尿素被捧泄。日本学者【“l 对网箱养鲤向水体内捧放的n 、p 量作了细致的研究后指出，鱼类代谢通过尿和 粪便排入水中的1 n 、t p 分别占饵料1 n 、t p 的6 2 3 和2 2 。 化学药品 在网箱养殖系统中。许多化学药物可以直接进入环境，也可以通过饲