（水利工程专业论文）于桥水库环境现状与污染防治措施研究.pdf

摘要 于桥水库是天津市唯一的饮用水源地 是天津市社会经济发展的生命源泉 然而目前水库水质污染却十分严重 水体富营养化发展很快 严重时水质已达 v 类 因此研究水库水环境的保护及治理措施是极为重要和必要的 本研究在资料分析和调查研究的基础上 寻求水库水环境存在的问题 针对 存在的主要问题 提出保护和治理的方法和措施 通过对水库水环境治理的研究 解决天津市水源保护中遇到的问题 也可用于我国大量现存的其它湖泊 水库富 营养化的防护和治理 经研究水库水环境存在的主要问题有 于桥水库水质污染严重 富营养化发 展迅速 对天津市的供水造成严重影响 水库上游污染日趋严重 对引水工程的 安全构成威胁 库区污染极为严重 水库水生生态结构不合理 影响湖泊水体功 能 水库污染主要来源于库周面源 鱼塘排水 三条入库河流及引滦输水等几个 方面 针对存在的水环境问题 按照综合治理 水资源保护和利用的原则提出相应 的方法和措施 对重点点源采用吹脱法 污水污物集中处理等方法进行处理 面 源采用农田建设 合理施肥 村落综合治理 库周鱼塘改造 设置前置库等方法 进行治理 对库区周边 输水河道采用生态治理和恢复等方法进行治理 库区水 体采用水生植物群落优化等方法加以治理 尽最大努力保护于桥水库水生态环 境 关键词 于桥水库水环境水污染防治措施 a b s t r a c t y u q i a or e s e r v o i ri st h eo n l yd r i n k i n gw a t e rr e s o u r c ef o rt i a n j i na n d p l a y si m p o r t a n tr o l ei nt i a n j i ne c o n o m i cd e v e l o p m e n t h o w e v e ry u q i a o r e s e r v o i ri so v e rp o l l u t e dr e c e n t l ya n de u t r o p h i c a t e dw i t hr a p i dp r o g r e s s t h ew o r s tr e c o r dr e c e n t l ya b o u tt h ew a t e rq u a l i t yo fy u q i a nr e s e r v o i ri s u pt o vc a t e g o r y s oi t i sg r e a t l yn e c e s s a r yt oe x p l o r ep o l l u t i o n p r e v e n t i o nt e c h n i q u ef o ry u q i a or e s e r v o i r b a s e do nt h ei n v e s t i g a t i o na n da n a l y s i so ne x i s t i n gd a t a t h ep a p e r p o i n t so u ts o m ep r o b l e m sa b o u tt h ew a t e re n v i r o n m e n to ft h er e s e r v o i r t ot h em a i nw a t e re n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s t h i sp a p e rp r e s e n t s c o r r e s p o n d i n gp r o t e c t i o na n dp 0 1 l u t i o np r e v e n t i o nt e c h n i q u e s t h r o u g h r e s e a r c ho nt h e s et e c h n i q u e s t h ep r o b l e m s e x i s t i n gi nd r i n k i n gw a t e r r e s o u r c ep r o t e c t i o ni nt i a n j i ni ss o l v e d t h et e c h n i q u e sc o u l db eu t i l i z e d t ot h ep o l l u t i o na n de u t r o p h i cc o n t r o lo fo t h e rr e s e r v o i r so fo u rc o u n t r y t h em a i n l yp r o b l e m so fy u q i a or e s e r v o i ra r ea sf o l l o w s f i r s t l yt h e r e s e r v o i ri so v e rp o l l u t e da n de u t r o p h i c a t e dw i t hr a p i dp r o g r e s s t h e w a t e rs u p p l yo ft i a n j i ni ss e v e r e l ya f f e c t e d s e c o n d l yt h eu p s t r e a mo f t h er e s e r v o i ri sh e a v i l yp o l l u t e d i tc o u l dt h r e a t e nt h es a f eo ft h e d i v e r s i o nw o r k s w h a t sm o r et h ee c o l o g i c a ls t r u c t u r eo fr e s e r v o i ra r e a i ss ou n r e a s o n a b l ea n dt h ef u n c t i o no fw a t e rb o d yi si n f l u e n c e d t h em a i n l y p o l l u t i o nr e s o u r c e sa r ed i f f u s ep o l l u t i o nr e s o u r c e sa r o u n dt h er e s e r v o i r d r a i n a g eo fp o u n d 3u p s t r e a mr i v e r se n t r yt h er e s e r v o i ra n dt r a n s m i s s i o n o fr i v e rl u a nw a t e re n g i n e e r i n ge t c t ot h ew a t e re n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s e x i s t i n gi ny u q i a or e s e r v o i r t h i s p a p e rp r e s e n t sc o r r e s p o n d i n g m e t h o d sa n dt e c h n i q u e sw i t ht h e p r i n c i p l eo fi n t e g r a t e dt r e a t m e n ta n dw a t e rr e s o u r c ep r o t e c t i o na n d u t i l i z a t i o n t e c h n i q u e st h a tu t i l i z e dt od e a lw i t hp o i n tr e s o u r c e sa r e m a i n l yd e s o r p t i o na n dc e n t r a l i z e dp r o c e s s i n gf o rw a s t e rw a t e ra n dm a t t e r t od i f f u s ep o l l u t i o nr e s o u r c e s t h ef a r mc o n s t r u c t i o na n d p r o p e r f e r t i l i z e r v i l l a g e s i n t e g r a t e dm a n a g e m e n t r e m o d e l i n go ft h ep o u n d a r o u n dt h er e s e r v o i ra r e a s e t t i n gl e a d i n gr e s e r v o i ra n do t h e rm e t h o d s a r er e c o m m e n d e d t ot h ea r e aa r o u n dt h er e s e r v o i ra n dr i v e r sf o r t r a n s m i s s i o no fw a t e r e c o l o g yt r e a t m e n ta n dr e m e d i a t i o nm e t h o d sa r e a c c e p t e d f i n a l l yc o m m u n i t yo p t i m i z a t i o no fw a t e r i n h a b i t i n gp l a n t sa n d o t h e rm e t h o d sa r eu s e dt op r o t e c tt h ew a t e rb o d yo ft h er e s e r v o i r a 1 l i nt h ea i mo ft h et e c h n i q u e sp r e s e n t e di nt h i sp a p e ri st op r o t e c tw a t e r e c o l o g ye n v i r o n m e n to fy u q i a or e s e r v o i r k e o r d y u q i a or e s e r v o i r w a t e re n v i r o n m e n tw a t e rp o l l u t i o n p r e v e n t i o nt e c h n i q u e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果 除了文中特别加以标注和致谢之处外 论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果 也不包含为获得鑫洼盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意 学位论文作者签名 孵遁皴签字嗍埘年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨鲞盘鲎有关保留 使用学位论文的规定 特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索 并采用影印 缩印或扫描等复制手段保存 汇编以供查阅和借阅 同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 保密的学位论文在解密后适用本授权说明 学位论文作者躲辖触 签字日期 砖年 月 日 土 导师签名 7 签字日期 o 睥c 月1 日 第一章绪论 1 1 前言 第一章绪论 富营养化问题是当今世界面临的最主要水污染问题之一 富营养化水体水质 恶化 悬浮物和有机物浓度增加 溶解氧降低 色度 臭味增加 氯消毒时生成 三致 物质的前体物增加 危害饮水安全 作为水源时增加制水成本 降低 制水效率 富营养化扰乱水体的生态平衡 导致水生生物的稳定性和多样性降低 促使湖泊老化 而一旦湖泊进入富营养化状态 要治理就需花费大量的资金和时 间 于桥水库是天津市的水源地 其污染主要来源于库周面源 鱼塘排水 三条 入库河流及引滦输水等几个方面 水库目前污染十分严重 水体富营养化发展很 快 严重时水质己达 v 类 富营养化治理是一个世界范围的难题 很多问题 需要进行深入的研究 本文通过对于桥水库富营养化治理的研究 解决天津市水 资源保护中遇到的问题 也可用于我国大量现存的其它湖泊 水库富营养化的防 护和治理 对预防和控制水污染 保护水资源 解决水资源短缺等问题具有重大 的理论价值和实际应用价值 对保障我国社会稳定 经济发展具有巨大的社会意 义和经济意义 1 2 国内外研究现状 从生态学角度来看 湖泊的富营养化是必然发生的过程 但是 人为因素干 扰会极大地加速此过程 近几十年因大量的含氮 磷的工业 农业和生活污水向 湖泊的排放 使得世界上众多湖泊面临富营养化威胁而成为当今世界水环境重大 问题之一 最近的调查表明 亚太地区5 4 的湖泊富营养化 欧洲 非洲 北美 洲和南美洲的比例分别是5 3 2 8 4 8 和4 1 目前我国约有一半以上的湖 泊呈富营养化状态 特别是滇池 太湖 巢湖等一些大型湖泊 还有一些湖泊 水 库 富营养化有进一步恶化趋势 九十年代以来 我国进行了重点流域 三河三湖 水污染治理工作 其水质恶化趋势基本得到控制 但湖泊富营养化问题突出 治理成效不是十分理想 湖泊 水库 的富营养化防治方法可分为外环境防治法和内环境防治法 外 环境防治方法包括水土保持 入库污水治理 土地管理 设置前蓄水池 发展污 水灌溉 挖掘渗透沟 实行肥料限制 实行合成洗涤剂含磷量的限制等 以此降 低外源性营养盐负荷的输入 内环境防治法包括物理防治法 例如换水稀释 深 层排放 循环抑制 底层疏浚 人工捞藻等 化学防治法 例如底泥凝聚就地处 理 曝气混合 投加杀藻剂等 生物防治法 例如植草 栽藕 无饵养鱼等 以 第一章绪论 消除或减轻内源性营养盐负荷的释放 或者降低藻类的生产 在富营养化机理研究方面 国内外都投入了大量的人力 物力 并取得了一 批重要成果 如美国的 五大湖 日本的 琵琶湖 中国的 滇池 太湖 等 研究的主要内容有富营养的级别 发生机制 氮 磷循环 富营养化对生物 及人体健康的影响以及有关的分析测试技术等 存在的主要问题是控制措旌效果 明显的湖库不多 目前 将机理研究与治理措施紧密结合是一种发展趋势 1 3 本文所做的工作 作为天津市唯一的饮用水水源地 作为天滓市社会经济发展与腾飞的源泉的 于桥水库 其水环境正遭受若越来越严重的污染和破坏 目前水库污染十分严重 水体富营养化发展很快 严重时水质已达 v 类 本文在资料收集整理分析及库区周边水环境调查研究的基础上 研究分析于 桥水库水环境和库区水质现状与存在的问题 查出影响水库水质的主要因素 寻 找出主要污染物以及入库途径 贡献量 据此提出于桥水库污染治理的思路或方 案 第二章于桥水库流域及库区概况 第二章于桥水库流域及库区概况 2 1 流域自然环境概况 2 1 1 地理位置 于桥水库位于天津市北部蓟县城东4 k m 处 燕山山脉南麓 北部与河北省兴 隆县 北京市平谷县相邻 南部与宝坻县隔蓟运河相望 东与河北省遵化县 玉 田县毗邻 西以河北省三河市为界 距离天津市区1 1 5 k m 于桥水库流域地理位 置为东经1 1 7 2 67 一1 1 8 1 27 北纬3 9 2 37 4 0 2 3 流域东西长6 0 k i n 南北宽6 1 1 k m 总面积2 0 6 0 o k m 2 2 1 2 地质地貌 于桥水库流域属于我国的燕山纬向构造体系 在大地构造上处于燕山沉降带 的南侧 地质历史古老 有太古界 元古界 震旦纪下中统 和第四纪地层 于桥水库流域地形地势从东北向西南呈梯级下降 西北部是中山区 向南海 拔逐渐降低成低山丘陵区 中部为平原 中道山在平原的中部将其分割成北山 北川 中山 南川 南山的三山两川的地貌格局 总体上说 流域由小面积的中 山 大面积的低山丘陵和不连续的平原组成 以流水剥蚀地貌为主 2 1 3 流域气候 于桥水库流域属于暖温带半湿润大陆性季风型气候区 蓟县的多年平均气 温为1 1 5 c 气温年较差可达3 1 5 多年平均年降水量为7 5 0 m m 多年平均 年蒸发量为1 0 0 0 m m 北部山区为9 0 0 r a m 年平均无霜期天数1 9 4 天 风向有 明显的季节变化 冬季以西北风 北风为主 夏季以东南风 南风为主 秋季处 于过度季节 以西南偏南风较多 2 1 4 水系 于桥水库流域内的河流属蓟运河左支州河水系 介于潮白河 滦河两大水系 之间 是海 滦河流域的重要水系之一 发源于燕山山脉 为雨水 地下水补给 型 超渗产流 多为季节性河流 于桥水库流域四面环山 该区降水丰沛 水系发育 河网密度较大 流域内 河流长度大于2 0 k m 的有1 1 条 小于2 0 k m 的达3 0 多条 多数是河短水急 汇 流面积小 水量变化大 季节性强的小河流 这些小河流汇集成较大的三大水系 黎河 沙河与淋河 详见水库水系图 第二章于桥水库流域及j 年区概况 图2 1 于桥水库水系图 2 1 5 土壤 流域中上壤类型有棕壤 褐土 潮十一三人类型 这二三大土类 一般是从北向 南 从山区向平原旱带状分布 棕壤主要分布在兴隆县 蓟县的中 低山区 遵 化县只有零星分布 潮土分布在流域的西南部平原海拔2 5 m 以下的低沣地方 介于两者之间的足褐十 2 1 6 植被 流域中的植被属暖温带落叶阔叶林 植物种类较多 据不完全统计 流域中 野生维管束植物有5 3 2 种 分属于11 2 科 3 4 1 属 目前 全流域森林植被占总 向积的1 9 7 7 流域内现有的森林植被都是天然次生林和人工林 包括针叶林 果林 他们手要分布在山地丘陵区 由于环境的差异 形成r 落叶阔叶林 温 性针叶林 针阔混交林 灌丛 灌草丛 果树林 农田栽培植被等群落 2 2 水库库区环境特征 2 2 1 水库概况 1 基本特征 于桥水库何于北纬4 0 0 2 东经1 1 7 3 1 是一座山谷形盆 地水库 始建于1 9 5 9 年1 2 月 1 9 6 0 年7 月完成第一期大坝及放水洞工程 正 常蓄水何1 8 6 5 m 兴利库容为i 6 9 亿m 3 1 9 8 2 为解决天津市城市缺水问题 兴建了人型 引滦入津输水r t 程 该输水工程将滦河水系的水 经1 2 4 k mk 隧 洞 引入黎河 进入于桥水库 作为 引滦入津输水工程 的凋蓄水库 1 9 8 3 年9 月进行了大坝加崮工程 实际坝顶高程增加到2 8 7 2 m 人沽 下同 正常蓄 第二章于桥水库流域及库区概况 水位2 1 1 6 m 兴利库容为3 8 5 亿m 3 整个库区由东向西倾斜 2 水库汇水特征 于桥水库流域面积2 0 6 0 o k r a 2 水库汇水主要包括河流汇 水 库周汇水和地下水汇水 于桥水库流域多年平均径流量为5 0 6 1 0 8 m 3 于 桥水库正常蓄水水面面积8 6 8 k i n 2 库周汇水面积4 3 3 0 k i n 2 含水库水面面积 多年平均库周汇水量为1 0 5 1 0 8 m 3 三条主要汇水河流为沙河 黎河 淋河 河流情况如下 沙河是境内最大的水系 源于兴隆县大青山 流域面积8 8 7 0 k i n 2 沙河干 流自北斜贯西南直入于桥水库 沿程接纳了老爪河 清水河 冷咀水河 北岭河 魏进河 马兰河等大小支流 构成较典型的羽状水系 沙河呈现季节性河流特征 上半支在汛期外基本呈干枯断流状态 下半支常年有水 黎河源于迁西县庆儿峪 流域面积4 4 8 o k r a 2 沿中道山东麓自东北向西南 流 沿程接纳了小厂河 东黎河 老峪河等支流后向西注入于桥水库 地表径流 集中于暴雨季节 引滦入津工程后 成为输水渠道 故黎河来水包括本流域地表 径流与引滦水两部分 淋河源于兴隆县的若乎山 是三条河流中最小的水系 流域面积2 5 2 0 k m z 淋河沿途只按纳了一条较大的支流 道古峪河 干流自北偏西向南先注入龙门 口水库 而后入于桥水库 3 引滦输水 按设计要求 每年从滦河水系引水1 0 x 0 8 m 3 引滦入津工程 规模按潘家1 3 水库7 5 保证率向天津市供水1 0 1 0 8 m 3 设计 从1 9 8 3 年到1 9 8 8 年 于桥水库引滦河水8 8 0 x1 0 8 m 3 平均每年引水5 5 x1 0 8 m 3 于桥水库首先 是尽可能拦蓄本流域径流 不足部分以引滦水补充天津用水需求 4 于桥水库水化学特征 于桥水库离子总量年均值为2 0 1 9 5 m g l 并呈现 明显的季节变化 夏季离子总量最低 其次是秋季 最高值出现在春季 于桥水 库中阳离子以c a 2 为主 占阳离子总量的5 1 8 其次是m 9 2 占阳离子总量 的2 3 n a 含量与m 9 2 相差不大 占阳离子总量的2 2 4 阴离子中以h c 0 3 为主 占阴离子总量的7 9 7 5 于桥水库流场特征 根据1 9 8 7 1 9 9 0 年现场实测和数字模型模拟相结合的 方法 可以得出于桥水库的流场特征如下 在正常及枯水年份 入库径流引起的库内流速很小 此时 水体沿水库各 个方向交换 掺混较少 单纯引滦输水 最大7 0 r a 3 s 流量 不足以改变流场 仅在入库河口及出 库泄洪 或溢洪道 附近有流速变化 尤其在水库高水位运用情况下 引滦输水 所引起的库内流速变化甚微 丰水年入库径流量大 库内流场变化显著 平均流速约o 5 r i g s 最大值可 第二章于桥水库流域及库区概况 达1 2m s 以上 从流速的空间分布特征来看 强流速带一般集中在库中部及老河道区域 在库边滩及宽浅水区流速较小 正常年流场计算流型稳定后 平均流速为 0 o l 0 1 m s 库内藻类和水生植物丛生的水域流速很小 二百户老河道以南水域 水浅 草密 即使在低水位或者果河入库径流量较大情况下 该区速度变化亦不大 流 速值近于零 是水库东南部明显滞流区 库北岸及南岸边滩亦有面积不等的几片 滞流区 滞流区内于流速甚小 水体不易交换 该水利环境条件容易引起富营养 化发生 风是造成水库环流的重要影响因素 经同样水文条件无风及有季风作用流 场计算可看出 在风作用下 风吹流可引起湖流流场变化 风向与流向一致时 大大加速了流速变化 但在库边及浅水滞流区 水体流动仍很小 受水草的阻滞 作用 风仍不能使这部分水体与其他区域交换 也不能引起全湖的流速变化 因 此 风的作用不能引起于桥水库水体大范围流动 悬移质泥沙扩散在河流入库河口处明显 由水流挟带的河道泥沙至入库河 口处 由于水面突然开阔 流速降低而迅速落淤 至二百户附近含沙量己甚小 基本无落淤现象 大范围流场变化趋势 可分以下三种情况 入库径流量大 出库流量小 则库区流场在入库河口附近流速变化显著 b 入库径流量大 出库流量也大 则库区流场自水库东北向西南沿程流速都较大 水体在库中滞留时间较短 c 入 库径流量小 出库流量大 则库区流场在泄水洞 或溢洪道 附近流速变化显著 流线呈辐射状从四面向出口汇集出流 于桥水库在正常蓄水水位2 1 1 6 m 在无入流的四种风向作用下的静水库区 流场变化为 北风可在库区形成3 个小环流 但流速很小 最大o 8 c m s 能引 起的流量输移最大达4 0 3 m 3 s 南风也可在库区形成双向环流 最大流速也为 0 8 c m s 但流量输移少于3 1 5m 3 s 东风引起的流量呈环流s 形 且流速较大 最大达2 5c m s 引起的流量输移最大达9 4 3 m 3 s 西风形成库区北部的环流较 大 最大流速1 7 6 c m s 最大流量输移7 0 m 3 s 由于水库东西长度大 东西风对 水库流场的影响也大 2 2 2 库区社会环境 于桥水库库区汇流面积4 2 4 k m 2 分布有1 7 个乡镇 2 3 7 个村落 人口2 0 2 万人 其中在高程2 7 7 2 m 以下邻近水库与水库水环境密切相关的乡镇有1 0 个 共1 2 9 个自然村 总人口1 3 万人 耕地7 万亩 林地1 8 万亩 2 0 多个乡镇企 业 5 个渡假村 工业总产值1 2 7 5 亿元 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 3 1 于桥水库水质现状 3 1 1 库水水质现状 根据最近二年对于桥水库水质的监测资料分析 水库水质主要污染物为t n t p 和氨氮等 经评价于桥水库水质目前己达国家地面水标准 v 类 个别指 标已超v 类 与1 9 8 6 1 9 8 7 年的 类水相比 污染上升了两个多等级 l 1 总磷 于桥水库中的总磷浓度均超过国家地面水标准 类 在果河桥入 库v l 处和淋河入库口处分别有一个相对高值区 中心浓度大于0 1 2 m g l 超 i 类标准的1 倍以上 在刘相营附近和杨各庄附近各有一个相对高值区 同时岸边 水质较库中心处差 图3 1 于桥水库存水期总磷浓度分布图 在引水期 由于有上游的多个点污染源排水和面污染源排放 随引滦水进入 库中 于桥水库水质的总磷浓度迅速增加 果河入库口处浓度增加了近1 0 倍 达到2 o m 已属v 类水 库中心的浓度相对较低 在o 0 6 m g t l 左右 也超i 类水 值得注意的是 在放水洞附近又出现一个总磷浓度相对高的中心 由于引 水期水体的流动和混合作用 使在存水期汇集在沿库周边滞水区的污染物随流体 斡旋搅动而与库水混合 增加了流出水体中污染物的浓度 4 0 4 0 4 0 图3 2 于桥水库引水期总磷浓度分布图 7 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 2 总氮 于桥水库中的总氮浓度均很高 达到或接近国家地面水标准v 类 在存水期的总氮分布与总磷分布并不相似 在果河入库口处分别有一个相对高值 区 果河入口处大于3 5m g m 也超v 类水 淋河入库1 5 1 则为一个相对低值区 浓度低于1 5m g 几 该浓度值也低于出水洞总氮的浓度 在引水期 于桥水库总 氮的浓度有所增加 但增加幅度远低于总磷的增长幅度 果河入库口处浓度增加 到大于6 0 0m g m 远超v 类水 最低值位于淋河入口处及其下游地区 水库中 心浓度小于1 7 5m g l 为 i 类水 从总氮分布图上可以看到几个相对高值 区 这些相对高值区的出现与库周面污染源排放可能有关 图3 3 于桥水库存水期总氮浓度分布图 图3 4 于桥水库引水期总氮浓度分布图 由此可见 于桥水库的引水期水质要比存水期差 从区域上来看 果河桥入 库口n p 浓度均较高 引滦水的污染不容忽视 3c o d m n 于桥水库中的c o d 浓度相对较低 为国家地面水标准i i i 类 由于引水期没有对c o d m 进行监测 因此只能对存水期c o d m r i 进行一下分析 在存水期 c o d m 的高值中心不在两河入库口处 而是在入库区不远的地方 中心浓度大于5 0m l 为l i i i i 类水 在沿库周边地区还有一个相对高值区 中心浓度大于4 8m g l 为超i i 类水 出水洞处为c o d m 的相对低值区 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 图3 5 于桥水库引水期c o d m n 浓度分布图 4 透明度 藻类爆发期于桥水库水体透明度较低 仅为0 6 1 2 m 低于湖泊 富营养化2 4 m 的标准 说明该库水体已达严重富营养状态 5 叶绿素a 1 9 9 9 年6 月份的叶绿素a 监测值表明 于桥水库中的叶绿素a 值较高 在库南东处达2 6 8 m g m 3 说明该水库以达富营养状态 于桥水库的自净能力很强 污染物浓度从入库口处 果河入库处 到放水洞 呈指数下降趋势如图3 1 p b 肾 似 二一7 j 1 j 上 l j j l 一 图3 6 于桥水库总磷 总氮浓度随距离的变化 3 1 2 入库河流水质现状 1 总磷 由于桥水库1 9 9 8 年水质监测结果 三条河1 9 9 8 年总磷年均值为 0 4 3 7 m g l 远超v 类水 其中果河桥的浓度最大为0 5 1 m g l 远远高于其它采 样点 总磷的浓度从坝上到放水洞逐渐减少 从总磷输入负荷的年变化趋势可以 看出 冬季果河入库总磷 1 月 是三条河中最高的 其次是秋季 9 1 1 月 黎河的最高值出现在7 月 沙河则在8 月最高 9 一j矗e一 墨鲁o 曼g暑 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 图3 7 于桥水库总磷负荷量及季节分布 2 总氮 1 9 9 8 年于桥水库八大采样点总氮的浓度以三条河为最高 水库中 心总氮略高于坝上和放水洞 位于下游的山下屯和九王庄总氮有增加的趋势 说 明沿河面源污染是一个严重的问题 图3 8 于桥水库总氮负荷量及季节分布图 3c o d m n 1 9 9 8 年于桥水库的c o d m 值要高于三条河的浓度值 最高值 出现在7 月份 达到3 6 m g l 三条河之中 以果河桥处的浓度最高 为3 4 m g l 最高值出现在9 1 0 月份 分别为5 0 和6 5m g l 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 图3 9 于桥水库c o d m n 负荷量 4b o d s 1 9 9 8 年b o d 5 的年平均浓度果河桥为3 1m g l 高值出现在9 月 份 由坝上到放水洞b o d 5 的浓度不断增加 最大值出现在冬季 1 月份 坝 上最大值为3 6m g l 超 类水 库中心为4 6m g l 超i i i 类水 放水洞高达 5 2 m g l 超 类水 5s s 1 9 9 8 年于桥水库的悬浮物高值出现在果河桥和沙河桥 分别为2 6 5 m g l 和2 9 8 m g l 最高值出现在 6 8 月 库中心的悬浮物略高于坝上和放水 洞 最高值则出现在春季 3 4 月 图3 1 0 于桥水库悬浮物负荷量 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 3 2 于桥水库营养状态 水库富营养化程度的综合评价是对水体营养状态的定量描述 通过对具体富 营养化代表性指标的调查 可以判断水库的营养状态及发展趋势 通过对于桥水 库主要水质指标t p t n c o d 透明度和叶绿素a 的评价 结果如下 2 t p 属于重富营养 状态指数为9 2 t n 也属于重富营养 状态指数为7 0 叶绿素a 属富营养化 状态指数为6 1 透明度属富营养化 状态指数为5 9 c o d m 属于中营养 状态指数为4 0 左右 由此可以确认于桥水库处于重富营养状态 3 3 于桥水库水库水质变化趋势 3 3 1 总磷和硝酸盐氮的变化趋势 通过1 9 8 9 1 9 9 8 年于桥水库水质监测资料的分析 对于桥水库的总磷和硝酸 盐氮十多年来的变化趋势如下 1 总磷 随着时间的变化果河桥总磷呈增加的趋势 峰值出现的频率也有 所增加 表明控制果河桥口的污染是最主要目标之一 水库下游的山下屯和九王 庄总磷也表现渐增的趋势 说明除引水外还有其它的污染源汇入 水库中心区总 磷的变化相对小 图3 1 1 果河桥和水库中心总磷长期变化趋势 2 硝酸盐氮 坝上的硝酸盐氮浓度的长期变化趋势是明显上升 库中心硝 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 酸盐氮也有同样的变化趋势 图3 1 2 果河桥和水库中心硝酸盐氮长期变化趋势 3 3 2 水质和营养状态的变化趋势 为了对于桥水库1 9 8 7 1 9 8 8 年和1 9 9 9 年的水质和水体营养水平的比较 在 表3 1 和表3 2 中列出了两个时期营养盐 透明度 叶绿素a 的t s i 值与水质评 价等级值 表3 i 于桥水库富营养状态 t s l 比较 i pt n8 dc h l a 营养状态 1 9 8 74 7 44 9 45 0 0 中 富 1 9 8 8 4 9 2 2 4 7 2 1 9 9 89 27 05 96 1重富 表3 2 于桥水库水质发展趋势比较 t pt n 水质级别 1 9 8 71 ii i i l l i i 类 1 9 8 8 i i i i i 1 9 9 8i v v i v v 类 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 由上可知 于桥水库富营养状态由1 9 8 7 1 9 8 8 年的中 富营养发展到目前的 重富营养 水质由1 9 8 7 1 9 8 8 年的i i 1 类上升到目前的 类 v 类 由此可见 近1 1 年的期间内 于桥水库富营养状态上升两个等级 水质下降2 个等级 于 桥水库水质恶化和富营养化发展速度是相当惊人的 应引起充分的关注和重视 3 4 水生生物群落及其变化 3 4 1 浮游植物 1 9 8 d 1 9 8 8 年的调查 在于桥水库中采集到藻类7 门5 8 种 藻类的优势种 在l 4 5 月份为金藻 硅藻 6 7 1 0 月份为硅藻 蓝藻 8 9 月份为蓝藻 1 1 月份为硅藻 总的来说 于桥水库的优势种属硅藻 蓝藻型 主要的优势种 为铜绿微囊藻 克罗顿脆杆藻 1 9 9 7 年的调查表明 于桥水库共有藻类7 门7 2 种 比8 6 8 8 年增加了1 4 种 其优势种为铜绿微囊藻 小形色球藻 四尾栅列藻 包氏卵囊藻 颗粒直链 藻 克罗顿脆杆藻 美丽星杆藻 子桥水库藻类组成及变化见表3 3 表3 3 于桥水库藻类组成及生物量的变化 数量生物量 年份蓝藻硅藻绿藻金藻甲藻裸藻黄藻 万个 1 m g d 1 9 8 6 1 9 8 82 5 93 4 53 1 o3 4 41 7 21 7 2l 7 29 9 52 8l 1 9 9 73 6 2j 2 81 7 03 3 09 o 1 7 0 0 0 33 5 5 o6 6 0 由表3 3 从藻类种类组成上来看 指示水体富营养化的蓝藻在总量中所占 的比例呈现上升趋势 而指示水体贫营养型的金藻和中富营养的硅藻在总量中所 占的比例呈下降趋势 从藻类生物量变化来看 1 9 9 7 年浮游植物的生物量比 1 9 8 6 1 9 8 8 年增长了近2 j 2 9 倍 藻类数量超过3 0 0 万个 1 浮游植物的这种变化 表明于桥水库富营养化程度的不断加重 3 4 2 浮游动物 1 9 8 6 1 9 8 7 年 在于桥水库水体中采集到浮游动物4 5 种 1 9 9 7 年采集到浮 游动物3 5 种 比8 6 8 7 年减少了l o 种 浮游动物种类组成及生物量变化见表3 4 1 4 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 表3 4 于桥水库浮游动物组成及其变化 年份原生轮虫 菠角类 桡足类优势种生物量 动物 1 1 1 9 8 6僧帽潘 近邻剑水蚤 右突新镖蚤 3 6 8 种数 l l1 9l o5 8 7h 氏晶囊轮虫 l 铃壳虫 针簇多肢轮虫 螺形龟 甲轮虫 圜筒异尾轮虫 柯氏象鼻 1 1 4 9 5 1 9 9 7种数 81 476 潘 短尾秀体潘 僧帽潘 广布中剑 水蚤 挠足幼体 由表可知 1 9 9 7 年于桥水库水体中浮游动物种类数量比1 9 8 6 1 9 8 7 年有了较 大的减少 而生物量却有了很大的增加 浮游动物种类的减少和生物量的增加正 是湖泊水体受污染和富营养化发展的一种表现 浮游动物优势种的变化 如温带 富营养型湖泊的代表种僧帽蚤 象鼻蚤 和轮虫等表现为优势种且生物量呈增长 趋势 反映了于桥水库富营养化程度的加剧 3 4 3 底栖动物 1 9 8 6 1 9 8 7 年于桥水库水体中共有底栖动物4 2 种 隶属8 门3 8 属 种类最 多的是水生昆虫 为2 3 种 占全部种数的5 5 其中又以摇蚊幼虫居多 有1 6 种 占3 8 其次是软体动物有1 1 种 占2 6 环节动物共6 种 占1 4 1 甲 壳类共2 种虾类 占5 浮游动物优势种为霍甫水丝蚓 苏氏尾鳃蚓 褐斑菱 跗摇蚊 花纹前突摇蚊 红德永摇蚊 离恩菲摇蚊和羽摇蚊 底栖动物平均密度 为1 6 1 1 个 m 2 生物量波动于5 6 8 6 0 5 4 8 m 2 之间 平均生物量2 7 2 2 8 m 2 1 9 9 7 年于桥水库中共有底栖动物2 7 种 隶属于3 门2 5 属 其中种类最多 的仍是水生昆虫 有1 4 种 占全部种数的5 2 软体动物次之 有9 种 占3 3 底栖动物优势种为霍甫水丝蚓 巨毛水丝蚓 苏氏尾鳃蚓 花纹前突摇蚊 离恩 菲摇蚊 红裸须摇蚊 底栖动物总平均密度为1 5 4 8 个 m 2 生物量波动于 8 6 6 2 7 9 5 4 9 m 2 平均生物量为8 9 8 1 9 m 2 1 9 9 7 年与1 9 8 6 8 7 年相比 底栖动物的平均生物量增长了2 3 0 倍 湖泊富 营养化表征的代表种 摇蚊类和寡毛类在水库中占绝对优势 到1 9 9 7 年两者的 平均密度已占平均密度的7 8 7 3 4 4 大型水生植物 由于于桥水库水生植物开发利用程度较小 多处于自生自灭状态 因而多年 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 来水生植物在种类组成和生物量变化上较小 水生植物随水库水资源状况变化而 有所变化 见表3 5 表3 5 于桥水库水生植物资源变化 年份种类优势种分布面积 k m 2 生物量 t 1 9 8 6 1 9 8 7 微齿眼子菜 马来眼子菜 荇菜 2 7 1 21 1 4 7 1 7 1 9 9 7 干早年 3 l丘角菱 菹草 2 6 71 0 1 1 9 3 但总的来说 随着水库富营养化的发展 于桥水库的水生植物群落正在并逐 渐演替成为富营养型的植物群落结构 3 4 5 水生生态系统 于桥水库水生生物群落 即浮游植物群落 浮游动物群落 底栖动物群落和 水生植物群落的变化表明 随着人类活动的加强和水库富营养化的发展 水库水 生生物群落之间 生物群落和环境之间的平衡状态被打破 水生生态系统内部各 功能组分之间的协调关系遭到破坏 水生生态系统出现退化现象 表现为藻类增 生 水华发生越来越频繁 浮游动物生物量骤增 底栖动物及水生植物优势种 向耐污种方向发展 水生生态系统的退化 将直接导致湖泊功能退化 使湖泊自 净能力衰减 水质恶化 不能满足多种湖泊功能的要求 这对于作为饮用水源地 的于桥水库来说 影响是非常巨大的 3 5 底泥污染现状 底质是湖泊生态系统中的一个重要组成部分 输入湖泊水体富营养性污染物 相当一部分经过各种物理化学和生物过程在底质中积累起来 成为湖泊氮磷内负 荷的重要蓄积库 底质与水界面之间的分解过程 又可将底质中的有机物分解成 可被直接利用的无机物质回复到水中 重新参与水生生态系统的循环 因而 湖 泊底质常是造成湖泊富营养化的营养盐的内部源 为了了解于桥水库底质污染现 状及其对水库富营养化的贡献 于1 9 9 9 年6 月在于桥水库设立5 个点 进行了 底质采样调查 底质调查结果表明 于桥水库底泥中n p 及有机质含量分别为0 5 1 2 9 6 o 1 4 0 4 5 及0 5 5 4 4 3 n p 含量较高 主要分布在白庄子及七百户一带 但污染底泥总量较少 对水库水质污染贡献率较小 1 6 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 3 0 于桥水库水资源及调度 3 6 1 总入流量 从1 9 8 2 年至1 9 9 8 年三条河年均总入库流量图可以看出 黎河总入库量占绝 对多数 均高于5 0 最多时占入库总量的9 5 以上 1 9 9 1 年 最低时也达5 0 以上 1 9 9 5 年 其次是沙河 最多时可占入库总量的4 0 以上 1 9 9 5 年 淋 河入库总量最少 一般而言 夏季和冬季沙河入库总量比其它季节要有所增加 由此可见 沙河和黎河汇入果河是于桥水库入库总量的最主要部分 图3 1 3 于桥水库水量调度的年变化和年际变 3 6 2 蒸发和降水 从1 9 8 3 年至1 9 9 8 年蒸发量和年降水量图中可以看出 除1 9 9 6 年以外 于 桥水库的年蒸发量均大于年降水量 特别是1 9 8 6 年两者之差最大 就自然年变 化情况而言夏季 6 8 月 降水量要高于蒸发量 但也有例外 比如1 9 9 7 年全年 蒸发量均高于降水量 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 图 1 4 于桥水库蒸发量和降水量的年变化和年际变化 3 7 于桥水库主要污染源及其负荷 3 7 1 主要点污染源 于桥水库的污染源可以分为流域污染源 库周污染源和不可控污染源三个部 分 流域污染源主要是指引滦输水 黎河输水 沙河输水和淋河输水 主要点污 染源 遵化化肥厂 建明化肥厂和糠醛厂 直接排入黎河 是黎河流域的主要污 染源 遵化市生活污水和奥太啤酒厂废水排入沙河 是沙河的主要点污染源 3 7 2 主要面污染源 面源是于桥水库污染的最大污染源 也是该库污染与富营养化控制的重点 于桥水库的面源由三个流域和一个区组成 即沙河 黎河和淋河流域 加上一个 库区 其中以沙河和黎河流域的面源负荷为最大 库区的面源负荷次之 尤其值 得注意的是 库区面源紧靠水体 其入库率可以认为1 0 0 因此 于桥水库的 面源控制应紧紧抓住黎河 沙河的输水与库区面源的排放 根据多年调水量的记录 水库多年平均引滦输水量为5 4 9 9 1 0 8 m 3 引滦输 水输入于桥水库的总磷负荷为 8 2 q a 总氮为1 0 8 8 8t a 沙河本流域入库污染 负荷为t p 7 7 3t a t n l 5 1 8 0t a 黎河本流域入库污染负荷为t p 2 1 9t a t n 6 8 1 6 t a 淋河本流域污染负荷为t p 4 9t a t n 2 1 2 8 t a 通过对于桥水库村落的调查 将于桥水库村落划分为库中村 库边村和库外 第三章水库水环境污染现状与环境问题分析 村 库周村落入库污染负荷为t p 3 4 6t a t n l 6 4 3 t a 于桥水库1 9 9 7 年鱼塘养 殖面积为2 5 3 5 0 亩 鱼塘年排水总量为6 9 5 0 万m 3 鱼塘的污染外部负荷分别为 即2 3 0t a t n l 6 5 5 t a 1 9 9 9 年于桥水库农业面源平均的入库量分别为总磷4 2 9 t a 总氮2 4 2 8 t a 通过上述分析 得到于桥水库外部污染负荷总量分别为总磷2 2 8 3 讹 总氮 5 8 2 t a 3 8 主要环境问题分析 根据于桥水库的水环境现状和发展趋势分析 该库的主要环境问题可归纳如 下 1 于桥水库水质污染严重 富营养化发展迅速 对天津市的供水造成严重影 响 近l1 年来 于桥水库营养状态上升两个等级 水质下降两个等级 已对天 津市的供水造成严重影响 在夏季 大量的藻类暴发影响供水水质 并增加了水 处理费用 2 水库上游污染日趋严重 对引水工程的安全构成威胁 输水期水质比静水期差 表明水库上游来水污染严重 这是由于遵化地区的 遵化化肥厂 建明化肥厂和糠醛厂以及遵化地区的城市生活污水和城市固体废弃 物在输水期随输水入库造成的 这已充分说明水库上游污染对引水工程的安全供 水构成威胁 3 库区污染极为严重 由于人类活动的干扰 大量的鱼塘 村落 农田形成围库之势 对于桥水库 造成严重污染 面源