从饮用水源地水质变化看水土保持治理成效-以赣榆县小塔山水库为例

1、从饮用水源地水质变化看水土保持治理成效以赣榆县小塔山水库为例王运昌1 ，陶淑芸2 ，王海清3( 1 连云港市水利局; 2 江苏省水文水资源勘测局连云港分局; 3 赣榆县水利局，江苏 连云港 222004)摘 要: 饮用水是人类社会生存和开展的最根本的物质保障，直接关系到广阔人民群众身体健康和生命平安，关系到正常的生产生活秩序，必须放在经济社会开展的首要位置 以小塔山水库为例，通过对小塔山水库水质变化的研 究，探讨水土保持防治措施治理的成效，并提出对策关键词: 饮用水; 水质; 富营养化; 水土保持中图分类号: TV213 4文献标识码: AJudging effect of soil and

2、water conservation and control from water qualitychange of drinking water sources: a case study of Xiaotashan eservoirWANG Yunchang，TAO Shuyun，WANG Haiqing( 1 Water Conservancy Bureau of Lianyungang，Lianyungang 222004，China; 2 LianyungangBranch of Jiangsu Provincial Hydrology and Water esources Surv

3、ey Bureau，Lianyungang 222004，China;3 Water Conservancy Bureau of Ganyu，Lianyungang 222004，China)Abstract: Drinking water，as a basic material guarantee to the survival and development of human society，is directly related to the majority of peoples health and life To keep the normal order of productio

4、n and life，drinking water must be placed in the most important position in economic and social development This paper conducts a case study on the changes of water quality of Xiaotashan eservoir，and discusses the effects of water and soil conservation Suggestions based on the discussion are provided

5、 at lastKey words: drinking water; water quality; eutrophication; water and soil conservation饮用水源地保护直接关系到水质的平安和广阔人民群众的身体健康，关系到经济社会的可持续开展，关系到国家的长治久安 多年来，连云港市高度重视饮用水源地保护工作，市政府也一直坚持把加强饮用水源 地保护作为一项重要工作来抓，在水源地保护的整体规划、监控管理和综合整治等方面采取了一系列措施， 并取得了较大的成效 连云港市水库一般都地处山丘区，水土流失较为严重，在生态环境进一步恶化的同时， 入库泥沙携带大量面源污染物进入水库

6、，造成水库淤积，水质恶化，严重影响了城镇居民生活饮用水平安 为 准确掌握小塔山水库水质发生的变化，进一步探索丘陵山区水源地的治理规律，本文通过详实的水质监测资 料对小塔山水库上游来水进行多年的监测，以 pH 值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、 氨氮、总氮、总磷发生的变化，看丘陵山区水源地采取水土保持的措施与治理成效1 实验方法( 1) 根本概况小塔山水库位于赣榆县青口河中上游，始建于 1958 年，集水面积 386 km2 ，水域面积 24 km2 ，2002 年除收稿日期: 2021 06 01作者简介: 王运昌( 1961 ) ，男，高级工程师，wyc5502808 1

7、26 com南昌工程学院学报2021 年96险加固后总库容可达 2 82 亿 m3 ，是一座以防洪、灌溉为主，结合城镇供水、水力发电与养殖等多功能大型水利枢纽，同时又是赣榆县城两个自来水厂和农村饮水平安工程的饮用水源地，现状日取水量 6 8 万 m3 ，该库 是江苏省第二大人工水库 2005 年被江苏省政府批准为二级饮用水源地保护区; 2007 年被批准为省级水利 风景区; 2021 年底被水利部批准为国家级水利风景区该库上游主要有黑林镇和塔山镇两个镇，入库河流主要有青口河、康邑河、旦头河 3 条 干流平均坡降28 2，年平均降水量 900 mm，其中 6 9 月份平均降水量 636 mm，占

8、年平均降水量的 70 7% 小塔山水库 水文站、黑林水文站负责该库的水文观测，其中黑林水文站承当着集水面积 190 km2 ，约占 50% 的上游来水 的监测任务该库处于青口河赣榆饮用水水源、农业用水区( 黑林水文站孙园漫水闸，23 2 km) 内，上游功能区 为青口河鲁苏缓冲区( 省界黑林水文站，4 0 km) ，2021 年、2021 年水质管理目标均为类( GB 38382002) 现入库监测站为黑林水文站( 2) 样品分析根据 GB 38382002?地表水环境质量标准?，采用玻璃电极法( GB 69201986 ) 测定 pH 值，采用碘量 法( GB 74891987) 和电化学探

9、头法( HJ 5062021 ) 测定溶解氧，采用稀释与接种法( HJ 5052021 ) 测定 五日生化需氧量，采用酸性法( GB 118921989) 测定高锰酸盐指数，采用重铬酸盐法( GB 119141989 ) 测 定化学需氧量，采用纳式试剂比色法( HJ 5352021) 测定氨氮，采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法( HJ6362021) 测定总氮，采用钼酸铵分光光度法测定总磷( GB 118931989 ) ，对小塔山水库水质样品进行 检测结果与分析水质现状分析小塔山水库自建库以来一直担负着该县县城及周边 8 个镇居民 50 多万人的饮用水任务，是该县集中式22 1饮用水水源地

10、，其水质一直保持良好 但上个世纪九十年代中期，随着库区网箱养鱼的增加和上游丘陵山区无序的开发和种植，水库水体逐渐向着富营养化方向开展，1997 年 8 月、1998 年 8 月、2003 年 8 月、2021 年 8 月曾 4 次发生蓝藻事件，特别是 2021 年 8 月 1 日事件库区水面约三分之一面积被蓝藻覆盖，透明度大大降 低，局部位置出现很厚的蓝藻并伴随着异味2 1 1 水质现状根据江苏省水环境监测中心连云港分中心近年监测资料，以 pH 值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧 量、五日生化需氧量、氨氮、总氮、总磷为评价工程，以 GB 38382002?地表水环境质量标准?为评价标准，选 取

11、 2021 年作为现状水平年对黑林、小塔山水库、城西水厂水源地 3 个断面水质状况进行统计分析上游来水控制断面黑林: 水质在 III 劣 V 类间变化( 未考虑总氮指标) ，其中 III 类 2 次，IV 类 2 次，V 类2 次，劣 V 类 6 次，功能区达标率 16 7% ，超标工程为氨氮、总磷、五日生化需氧量 全年均值评价为 IV 类，其 中非汛期为 IV 类，仅有五日生化需氧量超标 0 1 倍，汛期为劣 V 类，氨氮、总磷、五日生化需氧量均超标 考 虑总氮指标，黑林断面总氮超标率为 91 7% ，平均浓度高达 4 50 mg / L库区控制断面小塔山水库: 水质在 III V 类间变化

12、，其中 III 类 4 次，IV 类 3 次，V 类 5 次，功能区达标 率为 33 3% 全年均值评价为 IV 类，汛期与非汛期也为 IV 类 超标工程为总磷、总氮，其中总氮超标率58. 3% ，平均浓度达 1 24 mg / L下游水源地控制断面城西水厂: 水质在 IV 类间变化，其中类 9 次，III 类 25 次，IV 类 1 次，功能区 达标率为 97 1% 仅在汛期出现一次高锰酸盐指数超标 0 02 倍由以上分析可知，主要污染指标为总氮、总磷、氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数，其中超标倍数最大 的指标为总氮 水质优劣整体空间排序为上游劣于下游，时间排序为汛期劣于非汛期富营养化2

13、1 2针对小塔山水库超标工程为能引起水体富营养化的氮磷因子，需根据水库总磷、总氮、高锰酸盐指数等监测数值来评价其富营养化状况，评价方法采用指数评分( TLIc) 定级法，即将营养状态和富营养化过程划第 4 期王运昌，等: 从饮用水源地水质变化看水土保持治理成效97分为 3 种类型，当 TLIc30 时为贫营养、30 TLIc50 时为中营养、TLIc 50 时为富营养淡水水体中氮、磷等营养物质浓度升高，是藻类大量繁殖的原因，其中又以磷为关键因素 影响藻类生长 的物理、化学和生物因素( 如阳光、营养盐类、季节变化、水温、pH 值以及生物本身的相互关系) 是极为复杂 的 目前一般采用的判断水体富营

14、养化指标是: 水体中氮含量超过 0 2 0 3 mg / L，生化需氧量大于10 mg / L，磷含量大于 0 01 0 02 mg / L，pH 值 7 9 的淡水中细菌总数每毫升超过 10 万个，表征藻类数量的叶绿素 a 含量大于 10 mg / L，藻类数量超过 1 000 万个 / 升即为 高藻水 2021 年 8 月 17 日塔山水库的水质状况如表 1，由表 1 可知，水体明显处于 富营养化状态1以水库 2021 全年实测数据均值进行计算，总评分值 52 3，其中汛期评分值为53 9，略微有所升高，非汛期评分值 51 7，较年均值低，均为轻度富营养状态 日本 湖泊科学家研究指出，当湖

15、库的总氮和总磷比值在 10 1 15 1 的范围内时，藻类 生长与氮磷浓度存在直线关 系 2021 全 年 总 氮 均 值 为 1. 25 mg / L，总 磷 为0. 037 mg / L，氮磷比值为 34 1，说明小塔山水库氮营养元素充足，富营养化程度主 要取决于磷含量2 2 水质变化趋势分析表 1塔山水库水质状况工程数值pH8 7耗氧量 /( mgL 1 )5 2氨氮 /( mgL 1 )总磷 /( mgL 1 )总氮 /( mgL 1 )蓝藻数量 /( 万个L 1 )0 230 092 71 400针对上述水质现状分析结果，结合多年实测资料对主要污染指标及富营养化状态进行变化趋势分析，

16、从不同方面了解和判断水中污染物随时间和空间的变化 其要求水质数据具有系列性、代表性、完备性和较好 的一致性 水质变化趋势分析采用定性、定量相结合的方法，揭示一定时段内水质变化的规律及地理分布模 式 常见的水质变化趋势分析方法有序列建模法和趋势检验法等，其中趋势检验法又可分为参数检验法和非 参数检验法两种方法趋势分析方法2 2 1根据 SL 3952007?地表水资源质量评价技术规程?，以多年实测资料为根底数据，采用季节性 Kendall检验方法对小塔山水库及其上游断面黑林进行主要污染指标( 总氮、总磷、氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐 指数) 的水质变化趋势分析 其分析结果可分为三类五级 三类为

17、上升、下降和无趋势; 五级为高度显著上 升、显著上升、无趋势、显著下降和高度显著下降 水质变化趋势的显著性应根据显著性水平( ) 确定: 0. 01，水质变化趋势高度显著; 0 01 0 1，水质变化趋势显著; 0 1，水质变化无趋势根据趋势分析结果对水质变化特征进行分析，水质工程呈上升趋势( 溶解氧下降趋势) ，表示与该工程 相关的水质状况趋向恶化，反之趋于改善2 2 2水质变化趋势分析由表 2 可知，上游断面小塔山高锰酸盐指数、五日生化需氧量、总氮、氨氮、总磷全部呈高度显著上升趋势，说明这 5 个指标水质逐年恶化 而小塔山水库断面高锰酸盐指数和总氮呈高度显著上升趋势，氨氮和五 日生化需氧量

18、那么无明显升降趋势，总磷呈显著下降趋势，说明小塔山水库氮含量逐年快速增加，磷含量逐年 略有减少，氮磷比为 19 1，且比值逐渐增大 黑林断面各指标的浓度中值和变化率远高于小塔山水库断面， 其中黑林总氮超标倍数为 1 56，是小塔山水库的 3 41 倍富营养化趋势分析2 2 3以 20212021 年小塔山水库监测数据来评价湖泊富营养化情况，72 个测次中有 2 次中度富营养，占2. 8% ，轻度富营养 46 次，占 63 9% ，其余 24 次为中营养，占 33 3% 其中 20212021 年水库根本为轻度富 营养化状态，2021 年后情况有所好转，逐渐降至中营养状态，但 2021 年往后富

19、营养化指数又逐渐升高，在中 富营养与富营养之间波动 富营养化评价见图 1南昌工程学院学报2021 年98表 2 水质变化趋势分析浓度变 化趋势变化率 / % 显著水平 /水质工程测站名称统计年数浓度中值评价结论%黑林小塔山水库9115 104 100 400 157 843 660 000 00高度显著上升高度显著上升高锰酸盐 指数黑林小塔山水库高度显著上升无明显升降趋势92 000 4522 500 00五日生化 需氧量111 500 000 0090 99黑林小塔山水库高度显著上升高度显著上升82 560 7027 420 00总氮80 750 1620 670 00黑林小塔山水库高度显著

20、上升无明显升降趋势9110 530 270 140 0026 361 360 0030 89氨氮黑林550 140 040 02 0 0116 55 11 880 241 29高度显著上升总磷小塔山水库显著下降成因调查分析小塔山水库上游流域内地质构造以风化古老片麻 岩( 局部露头) 为主，河床及区域内主要为黄粘土间有 沙壤土，该区域位于苏北鲁南低山丘陵地带，植被覆盖 程度较低，垦殖情况严重，且一年中的降水多集中在 7、8、9 月份，雨强大，雨量又集中，导致区域内水土流失较 为严重小塔山水库上游因农田大量使用化肥、农药，且施 肥利用率不高等原因，使土壤中营养元素受降水的影 响流失进入水库 上游农

21、田秸杆等废弃物以及饲养牲2 3图 1小塔山水库富营养化评价畜、家禽排放的污水和附近居民的生活污水等受到雨水冲刷进入水库1 这些含氮浓度较高的水体进入库区，造成库区总氮等营养指标偏高，使得库区的水根本处于富氮状态，加上水体自净能力下降，形成恶性循 环，当在短时间内降雨集中时大量污水下泄入库，造成库区水质恶化，如遇水文气象条件适宜时，就诱发蓝藻 爆发等污染事件青口河上游地区莒南县城、洙边镇壮岗镇等地近年来小型化工厂开展极快，这些化工厂根本都没有污水 处理设施，污水直排青口河2 冬春季节污水被蓄积在拦河坝上游( 青口河上游有多处梯级拦水坝，枯平水期拦蓄作用明显) ，汛期突发暴雨导致拦蓄的上游污水漫流

22、下泄，造成青口河黑林段发生污染事件，如降雨量过大，污水将汇入小塔山水库结论与对策结论小塔山水库水质现状评价类别为 III 类或劣于 III 类，主要为总磷、总氮超标，其中超标倍数最大为总氮33 1库区水体氮营养元素充足，富营养化程度在轻度富营养至中营养中间波动 上游来水对水库水质影响很大，上游水质长期劣于下游，且逐年变差，汛期来水量大，造成库区水体水质变差，且汛期尤甚综上所述，由于水库受点源污染、面源污染影响，总氮等污染指标长期偏高，库区水体自净能力缺乏 要 降低其富营养化水平，亟需从控制入库的氮磷指标入手3 2政策与措施3 2 1 综合规划，配套建设排污设施，提高水源地保护区水污染防治能力一

23、是制定?赣榆县饮用水源地保护实施方案?，明确规定保护区范围内水质保护目标、措施以及相关部 门责任，以县政府文件印发，加大保护力度 二是完善排污管网，依托原有已经建成的排污主管网，配套排污 支管网，结合实施?赣榆县乡镇污水专项规划?，加快推进黑林镇、塔山镇污水排放主管网建设步伐，为水库第 4 期王运昌，等: 从饮用水源地水质变化看水土保持治理成效99周边污水集中处理奠定根底3 2 2 为保水源地平安，政府出台政策小塔山水库是赣榆县重要的饮用水源地，担负着全县 45% 的人口饮用水，为了采取封闭管理，防止突发 性水污染事件发生，一是县政府于 2007 年 2 月印发了2007 11 号通告，对水库

24、管理做了具体规定，禁止重 载、超载等非防汛车辆从水库主坝通行 禁止擅自进入水库管理范围放牧、取土、耕种等危害平安行为 在库 区范围内禁止排污或进行污染水质的开发活动 为此，在主坝两端兴建大门，对大坝进行封闭管理，彻底杜绝 超载车辆通行，杜绝放牧、取土、耕种等危害水库运行平安和污染水质的活动 2021 年，县政府为了强化饮用 水源地保护，科学有序开发利用，对小塔山实施“统一规划、适度开发、分期实施、封闭管理，明确退耕还林， 统一扎口封闭管理2 二是县政府考核采取差异化考核的方法，不依 GDP 论上下，而是重点考核黑林、塔山 两乡镇的生态保护情况 使得在经济指标考核中，这两个乡镇有别于沿海乡镇强化

25、库区水土流失治理，构筑三道防线3 2 3在小塔山水库管理范围内加大水土流失综合治理力度，实行全面生态防护 一是采取工程措施和植物措施相结合的方法，努力提高林木覆盖率和林木修养水源、保持水土的能力 在植物选择上首先以本地树种为 主，其次选择适合本地气候和土壤特征的树种和植被，在库区建设生态林，确保饮用水源地不受水土流失威 胁 对青口河上游两个乡镇，实施大面积水土保持和退耕还林，拒绝审批易造成工业污染的工程，大搞节水灌 溉农业、高效生态农业，开展蓝莓生产基地; 在水源上游汇流区，以小流域为单元实施水土保持和水源修养措 施，将小流域划分为生态保护区、治理开发区和重点整治区 构建生态修复、综合治理、生

26、态缓冲三道防线恢 复植被、控制泥土下山、到达修养水源3 2 4 治理禽畜养殖污染县政府牵头，以相关镇为主，畜牧、环保部门参加，成立专门班子，对养殖场进行现场检查，集中清理: 一 是推进禽畜养殖“退户进区，规划开展养殖小区，引导养殖户进入养殖小区集中养殖，逐步去除散养户和村 内养殖 二是治理养殖废水，要求所有养殖户必须落实污水粪便治理措施，将养殖废水、粪便集中发酵处理， 实现达标排放，坚决禁止养殖污水直排行为 但凡未落实污水处理措施继续直排养殖废水粪便的一律采取强 制性措施予以取缔3 2 5巧用生物链去除富营养化对于库区水体富氮情况，采取生物、化学、物理措施，进行集氮脱氮处理，降低氮水平，同时严

27、格控制磷含量，保持其逐渐减少的趋势，使氮磷比值控制在适宜范围内，降低富营养化水平 主要的做法是: 采取了鱼养 水生物控制法，每年春季定期向库区投放花鲢、白鲢 20 30 万尾鱼苗，入冬前采用大规格围网定量捕鱼销 售 投放期间，不允许向库区投放任何饵料，完全利用鱼类捕食用浮游生物、水草，浮游生物、水草汲取水中 氮、磷等养分的自然习性，在帮助完成水体净化的同时实现自然生长，因为蓝藻是淡水鱼类的食物，通过投放 此类鱼苗，建立鱼蓝藻氮、磷食物链间的转换关系，让鱼吞噬蓝藻，而蓝藻又能吸收水中的氮、磷等污染 水体的主要成分，来控制蓝藻爆发，从而到达维持水体生态平衡，改善水体环境质量 该方法特点: 不产生二

28、 次污染，防控结合，本钱低，易操作，特别适用于轻度富营养化饮用水源地蓝藻控制 到达了人、鱼、浮游生物、 水草构成三级生物链，实现环环相扣，循环不息，既创造了经济效益，又到达了长期净化水质的目的整顿库区水源保护区周围内餐饮业3 2 6污水直排的酒店，农家宴要完善排污管道，限期将污水接入排污主管网，对不符合环保要求的依法予以取缔，不采取污染治理措施的饭店坚决取缔控制农业面污染3 2 7大力推广测土配方、绿色防控和统防统治 结合实施农业标准化，推广无公害农产品生产技术，减少和控制农药、化肥等污染源对水源地造成的危害 县委、县政府明确提出在西部丘陵“生态立镇的开展战略 近 年来，在水库上游黑林镇着力打造环大吴山高效农业示范区，开展了红桃林，金银花，杂果、茶叶，蓝莓基地建 设，规划高效农业示范基地和实施清洁小流域综合治理，这些先进滴灌技术不仅在生态恢复中 “护卫了小 塔山水库，改善了绿水的环境，同时也加快了当地农村经济的快速开展，给当地农民带来了增收南昌工程学院学报2021 年1003 2 8 加强监管建立水库执法巡查制度，小塔山水库国有土地内未经许可，严禁从事淡水网箱养殖、畜牧养殖工程; 禁止 在库区内从事采石、取土等活动; 禁止围湖造地，抬高原地面高程，影响水库正常蓄水及防洪平安; 禁止向库 区内倾倒垃圾、排放污水等危及水库水质的行为3 2