官廳水庫水系水環(huán)境污染分析及對策
摘要:由于官廳水庫遭受污染日益嚴(yán)重,1997年退出飲用水體系。北京是水資源緊缺的城市,隨著首都 經(jīng)濟(jì) 和 社會(huì) 的快速 發(fā)展 ,水供需矛盾越來越突出。市委、市政府決定改善官廳水庫水質(zhì),恢復(fù)其為北京市第二飲用水源。本文根據(jù)飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),通過對 1995- 1999五年逐月實(shí)測水質(zhì)監(jiān)測資料的統(tǒng)計(jì) 分析 , 研究 官廳水庫上游、入庫、庫區(qū)及出庫水質(zhì)現(xiàn)狀、污染程度、發(fā)展趨勢和 規(guī)律 ,分析解決官廳水庫水系水環(huán)境污染 問題 的對策,以利于官廳水庫流域水資源保護(hù)和水環(huán)境污染控制規(guī)劃,充分發(fā)揮水庫效益。
一、官廳水庫水質(zhì)評價(jià)及趨勢分析
(一)基本資料 官廳水庫是我國解放后修建的第一座大型水庫,位于北京市西北90公里的永定河上,主要任務(wù)是防洪、供水、發(fā)電,是北京市重要的供水水源地之一。官廳水庫控制流域面積43402平方公里,占永定河流域面積的92.8%,地跨山西省、河北省、北京市。有3條人庫河流,分別為桑干河、洋河、奶水河,本文采用琢鹿橋站、下花園站、延慶橋站作為其人庫代表站;八號橋站為桑十河與洋河匯人永定河后的入庫控制站;河口為河口區(qū)代表站;永 1008東、永 1000為永定河庫區(qū)(以下簡稱永庫)代表站;
1。媯大橋站為媯水河庫區(qū)(以下簡稱媯庫)代表站,壩后為出庫控制站。各站分布如圖1所示。水質(zhì)趨勢線按算術(shù)平均值法 計(jì)算 ,使污染物含量數(shù)值點(diǎn)均勻分布于趨勢線兩側(cè)。
(二)飲用水水源水質(zhì)評價(jià) 評價(jià)參數(shù):根據(jù)飲用水水質(zhì)的要求,選擇大腸菌群、總硬度、氟化物、有機(jī)污染綜合值和汞、銅、鉛、砷等作為評價(jià)參數(shù)。 評價(jià) 方法 :根據(jù)上述選定的污染參數(shù),采用單項(xiàng)參數(shù)評價(jià)和綜合評價(jià)相結(jié)合的方法。
1.有機(jī)污染評價(jià) 官廳水庫水體污染主要原因由有機(jī)物質(zhì)引起,因此采用\有機(jī)污染綜合評價(jià)值\進(jìn)行評價(jià)。
A=BODi/BODs+CODi/CODs+NH3-Ni/NH3-Ns-DOi/DOs (1) 式中BODi、CODi、NH3-Ni、和DOi為實(shí)測值;BODs、CODs、NH3-Ns、和DOs為標(biāo)準(zhǔn)值。各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下:BODs為4mg/L;CODs為6mg/L;NH3-Ns為lmg/L;DOs為4mg/L. 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為:A<0為良好水體;04為嚴(yán)重污染水體。 評價(jià)結(jié)果:有機(jī)污染綜合值A(chǔ)統(tǒng)計(jì)分析如表1(略)。
2.大腸菌群分析 評價(jià)方法:采用單項(xiàng)參數(shù)評價(jià)。 評價(jià)結(jié)果:經(jīng)過統(tǒng)計(jì)可以看出,大腸菌群最大值集中在6-9月份。入庫站八號橋常年超標(biāo),由于水庫水體的稀釋和水體的自凈作用,河口區(qū)小于入庫站,壩前永1000表(庫區(qū)代表站)和出庫站壩后大大小于河口區(qū)。壩前71.3%的時(shí)間處于清潔水體狀態(tài)。壩后75%的時(shí)間處于清潔水體狀態(tài)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2 表2 官廳水庫大腸自群統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果 3.毒性分析 參數(shù):選取鋼、砷化物、總來、六價(jià)鉻、鉛等,即俗稱的\五毒\和揮發(fā)酚、氰化物共7項(xiàng)。
評價(jià)方法:采用綜合污染指數(shù)K評價(jià)。
式中,Ck為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),取 Ck=0.1; Coi為各各污染物地面水最高允許標(biāo)準(zhǔn); Ci為地面水中各種污染物的濃度。 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn):K<0.1為一般污染水體;0.10.5則為嚴(yán)重污染水體。
評價(jià)結(jié)果:綜合污染指數(shù)K統(tǒng)計(jì)分析見表3?梢钥闯觯撼藥煜禄▓@站27.08%、八號橋站10.42%、河口2.56%屬于中度以上外。八號橋水質(zhì)最差,良好率僅為43.75%,下花園至八號橋之間毒性污染物增加,水質(zhì)惡化。壩前、壩后水質(zhì)均較好,趨勢下降,水質(zhì)好轉(zhuǎn)。全庫區(qū)毒性污染均在輕度污染以下,庫區(qū)90%以上屬于良好水體。
4.總硬度分析 評價(jià)結(jié)果:入庫站瀕鹿橋超標(biāo)9.27%,下花園橋超標(biāo)66.7%,八號橋水質(zhì)最差,超標(biāo)率為79.17%。但進(jìn)入庫區(qū)后,硬度迅速減小,河口及水1008東表層未超標(biāo),底層超標(biāo)7.9%;永1000表超標(biāo)2.08%,中層超標(biāo) 4.44%,底層超標(biāo) 9.09%;媯水河入庫站延慶橋未超標(biāo),媯庫全部未超標(biāo)。出庫站壩后超標(biāo)率為 10. 42%。各站每年冬季( 12月至次年 2月)總硬度最高,夏季8月份達(dá)到最低點(diǎn)。水庫總硬度呈迅速上升趨勢,奶庫呈緩慢上升趨勢?偟膩碚f,全庫區(qū)總硬度均較低,水質(zhì)較好,分層明顯,表層水質(zhì)優(yōu)于中、底層水質(zhì)。
5.氟化物分析 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn):采用GB3838-88Ⅲ 類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(含量大于1.0mg/L即為超標(biāo))。
評價(jià)結(jié)果:敵鹿橋超標(biāo)率19.51%,下花園62.5%,八號橋水質(zhì)最差,超標(biāo)率為97.44%,進(jìn)入庫區(qū)有所降低,但永庫各站氟化物超標(biāo)率幾乎都在50%以上,其中河口 46.15%,永1008東表55%,永1008東底60%。壩前永1000表層水質(zhì)優(yōu)于中層,中層優(yōu)于底層,超標(biāo)率分別為表45.83%、中51.11%、底52. 27%。由此可見此地屬于高氟地區(qū)。出庫站壩后超標(biāo)率為 56.25%,媯庫水質(zhì)基本良好,延慶橋全部未標(biāo)率,媯1018+l表10.53%,擁1018+l底2.70%,媯大橋表7.89%,媯大橋底11.43%。各站表層水質(zhì)優(yōu)于底層,分層明顯。
(三)富營養(yǎng)化分析 評價(jià)參數(shù):總磷(TP)、總氮(TN)、BOD、COD。 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn):水體富營養(yǎng)化評價(jià) 目前 尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),本文總磷、總氮評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用GB3838-83,BOD、COD采用武昌東湖的富營養(yǎng)化分級標(biāo)準(zhǔn)。 評價(jià)結(jié)果:經(jīng)過對官廳水庫各站COD、BOD、TN、TP統(tǒng)計(jì)后,得出分析結(jié)果表4?梢钥闯觯珟靺^(qū)水質(zhì)特點(diǎn)是富營養(yǎng)化,已不存在貧營養(yǎng)化狀態(tài),都在中富以上。主要營養(yǎng)物質(zhì)為總氮,官廳水庫永庫及出庫站壩后總氮更是全年 97.5%以上為富營養(yǎng)化狀態(tài),媯庫情況稍好一些,但也在總富以上。全庫區(qū)總磷處于上升狀態(tài),永庫及壩后總氮上升,水質(zhì)有所惡化。媯庫除總磷外,其他3項(xiàng)均下降,水質(zhì)持續(xù)好轉(zhuǎn)。
二、綜合分析 官廳水庫存在的污染問題主要是有機(jī)污染和富營養(yǎng)化。
官廳水庫庫區(qū):入庫控制站八號橋站水質(zhì)最差。但在永定河入河時(shí)的河口區(qū),由于庫區(qū)水的稀釋,河口較八號橋?qū)崪y污染物值大大降低。永庫有機(jī)污染持續(xù)增加,壩前底層污染嚴(yán)重,中層水質(zhì)已趨接近底層。表層水質(zhì)有機(jī)污染綜合值A(chǔ)趨勢線方程:y=0.0009X-31.728,如果以此趨勢發(fā)展下去,到2007年,有機(jī)污染綜合值A(chǔ)的平均值將達(dá)到2.0,水質(zhì)將全面惡化。從水庫地形來看,永定河入庫后,水流在永1008東斷面處拐了一個(gè)彎,且河水人庫后流速大大減緩,使污染物大量沉積、懸浮于此,造成全庫區(qū)永1008東水質(zhì)最差。大腸菌群明顯與水庫來水量有密切關(guān)系。來水量越大,大腸菌群數(shù)量越多。官廳水庫全庫區(qū)處于中富營養(yǎng)化狀態(tài)以上。全庫區(qū)總磷呈發(fā)展趨勢。永庫總氮呈發(fā)展趨勢。水庫的富營養(yǎng)化導(dǎo)致藻類的異常發(fā)展,庫區(qū)蘭、綠藻占優(yōu)勢,每年3月中旬出現(xiàn)少量條狀水帶。媯庫及壩前有機(jī)污染和富營養(yǎng)化均呈發(fā)展態(tài)勢。延慶橋及媯庫水質(zhì)基本良好,為Ⅱ類水體,水庫水質(zhì)為Ⅲ類以上。
桑干河涿鹿段:由于農(nóng)業(yè)灌溉引去絕大部分水沙,河道中水流量很小,水質(zhì)較好。對照斷面和混合斷面可以達(dá)到Ⅱ 至Ⅲ類水質(zhì),但在消減斷面上,水量增大,各項(xiàng)污染物質(zhì)濃度陡增,水質(zhì)變化到 V類。分析其原因應(yīng)屬于農(nóng)田灌溉退水所致,這說明桑干河在與洋河匯流前已經(jīng)受到污染,水質(zhì)為V類。
洋河宣化至下花園段:上游對照斷面上水質(zhì)清澈透明。根據(jù)定量分析,氨氮為0. 37毫克/升,水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類,其余項(xiàng)目均達(dá)到I類水質(zhì),因此,評價(jià)結(jié)果為Ⅲ類;混合斷面上水質(zhì)呈現(xiàn)褐色、渾濁,略有氣味,評價(jià)結(jié)果為V類;消減斷面上水質(zhì)沒有好轉(zhuǎn)跡象,氨氮和 COD檢出值有增無減,評價(jià)結(jié)果仍為V類。
永定河懷來段:河道水質(zhì)渾濁,呈淺褐色,略有臭味。整個(gè)河段水質(zhì)評價(jià)結(jié)果均為V類。水質(zhì)趨于惡化。 從1999年人庫污水口調(diào)查可以看出,污染主要集中在洋河下花園至懷來段。而在洋河下花園橋以下至懷來段,由于春夏秋三季當(dāng)?shù)卮罅恳喔,桑干河涿鹿橋段發(fā)生斷流,洋河水量大大減少甚至于斷流。由于農(nóng)田排水,到了夾河附近恢復(fù)水流,致使氨氮含量升高。氨氮與總氮呈良好的線性(正比)關(guān)系,說明氨氮占主導(dǎo)地位。
隨著近年來水庫上游城市化進(jìn)程的加快, 工業(yè) 和城鄉(xiāng)生活污水量及農(nóng)田化肥農(nóng)藥使用量逐年增加,處理水平較低,污水自接流人上游河道,致使是水資源污染嚴(yán)重,整個(gè)河網(wǎng)已基本被污染。 三、解決官廳水庫水環(huán)境污染問題的對策
(一)改革現(xiàn)行的水務(wù)管理體制,實(shí)現(xiàn)水務(wù)一體化管理 水資源統(tǒng)一管理體制必須盡快建立健全。與其他 自然 資源相比,水資源具有自身鮮明的特點(diǎn):以流域?yàn)榛締卧,相互轉(zhuǎn)化,相互補(bǔ)給。因此對地表地下、水量、城市與 農(nóng)村 水資源應(yīng)實(shí)行統(tǒng)一管理。因此必須首先強(qiáng)化流域機(jī)構(gòu)的執(zhí)法地位。按流域調(diào)配水資源,是目前國際公認(rèn)的 科學(xué) 原則。應(yīng)加強(qiáng)流域機(jī)構(gòu)的執(zhí)法地位,做好省際協(xié)調(diào),保證水資源優(yōu)化配置和重要缺水地區(qū)的水資源供應(yīng)。其次應(yīng)在城市中建立統(tǒng)一管理水資源開發(fā)、利用、保護(hù)的水務(wù)局管理模式。城市是水資源短缺嚴(yán)重的地區(qū),而且地形較小。基礎(chǔ)設(shè)施較好,應(yīng)該建立從供水水源地到自來水廠,再到千家萬戶,再到海水處理廠的水務(wù)局統(tǒng)一管理體制。建立統(tǒng)一的水務(wù)管理體制,對官廳水庫水系的防洪、除澇、蓄水、供水、節(jié)水、水資源保護(hù)、污水處理及其回用、地下水回灌等實(shí)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一取水許可、統(tǒng)一配置、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)水務(wù)一體化。只有這樣,才能保證實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。
(二)走可持續(xù) 發(fā)展 之路,以改善生態(tài)環(huán)境為根本和切入點(diǎn),制定一個(gè)統(tǒng)一的流域水資源保護(hù)規(guī)劃 樹立水資源與水環(huán)境的憂患意識,走可持續(xù)發(fā)展之路,使 經(jīng)濟(jì) 發(fā)展水平與資源條件、環(huán)境狀況相適應(yīng)。經(jīng)濟(jì)建設(shè)要充分考慮水土資源條件和生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求,合理確定與調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)布局,要在保護(hù)生態(tài)的前提下加快發(fā)展,根據(jù)水資源條件確定重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域和發(fā)展重點(diǎn),實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置,提高區(qū)域的資源環(huán)境承載能力。要把水資源的開發(fā)利用與節(jié)約保護(hù)結(jié)合起來。對于污染嚴(yán)重地區(qū),應(yīng)將改善水環(huán)境作為區(qū)域 社會(huì) 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首要目標(biāo),果斷地關(guān)停嚴(yán)重污染環(huán)境的小 企業(yè) ,加大污染治理力度。抓好流域水資源、水環(huán)境容量的配置工作。根據(jù)河湖的現(xiàn)狀和用途,劃分水功能區(qū)劃,然后按水域功能、流量及水體自凈能力來確定水體水環(huán)境容量。建議按照\城鎮(zhèn) 工業(yè) 企業(yè)實(shí)行清潔生產(chǎn)戰(zhàn)略,污水達(dá)標(biāo)排放和污染物總量控制;生活污水實(shí)行集中處理,并考慮脫氮工藝; 農(nóng)村 全面建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)\的原則,由國務(wù)院牽頭協(xié)調(diào),國家環(huán)?偩、水利部、北京市、河北省共同 研究 制定一個(gè)各方、各部門都能接受的流域水資源合理配置、節(jié) 約利用、有效保護(hù)、 科學(xué) 管理的綜合方案。
(三)健全流域水環(huán)境監(jiān)測 網(wǎng)絡(luò) ,實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測、區(qū)域聯(lián)防。 在河流的行政區(qū)劃斷面處設(shè)置水量、水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備,嚴(yán)格分清污染責(zé)任,按\零污染\(上游不得對下游造成任何污染)的原則,對河流的污染實(shí)行有效的防治。加強(qiáng)現(xiàn)場測試能力與快速反應(yīng)能力,在有條件的地區(qū)建設(shè)自動(dòng)測報(bào)與預(yù)警系統(tǒng),對跨界河流與重大污染事故實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測,定期向社會(huì)公布水環(huán)境信息。加強(qiáng)省際水體監(jiān)測,積極開展跨省的污染聯(lián)防。
(四)依法治水,進(jìn)一步加大對取水許可審批管理的力度,強(qiáng)化取水許可的管理 依法治水,是改善水環(huán)境的關(guān)鍵所在,各級水利部門要進(jìn)一步加大對取水許可審批管理的力度,強(qiáng)化取水許可的管理,嚴(yán)格控制取水量,限制耗水量大、污染嚴(yán)重的企業(yè)用水,還要對退水水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格管理。對新申請取水許可證的單位,嚴(yán)格按照取水許可水質(zhì)管理規(guī)定,必須提交取水和退水對環(huán)境 影響 的 分析 報(bào)告,方可辦理取水許可申請審批手續(xù)。對逾期仍超標(biāo)排污的單位和企業(yè),要堅(jiān)決依法吊銷其取水許可證。官廳水庫作為首都飲用水源,水體功能要求高,對排污量大的用戶,就不能發(fā)放取水許可證,不能配給水資源。嚴(yán)格加強(qiáng)水資源保護(hù)和水污染治理工作。盡快建立全新的水資源補(bǔ)償機(jī)制:誰耗費(fèi)水量誰補(bǔ)償,誰污染水質(zhì)誰補(bǔ)償,誰破壞水生態(tài)環(huán)境誰補(bǔ)償。做到\有法對依,有法必依,有法能依;執(zhí)法必嚴(yán),違法必究,究辦必力\。
(五)系統(tǒng)分析、統(tǒng)一治污 \誰污染,誰治理\,在防治污染初期起過積極作用,然而科學(xué)治污應(yīng)該是在適當(dāng)?shù)拇笙到y(tǒng)內(nèi)做科學(xué)分析,統(tǒng)一治污。生活污水實(shí)行集中處理,并考慮脫氮工藝,建議在張家口、宣化、下花園、懷來、八號橋建造污水處理廠。
(六)利用生物措施,科學(xué)投放魚苗 富營養(yǎng)化水體大量繁殖各種藻類,對水體的危害及對自來水廠取水的危害十分嚴(yán)重。根據(jù)生態(tài)平衡食物鏈中Fltonian金字塔給高一層次的輪蟲(類)創(chuàng)造一個(gè)繁殖生長的地方和吃掉藻類的時(shí)間,并且自己又被更高一層次生物吃掉的良性循環(huán)。最終達(dá)到去除藻類,降低DOD、COD含量,增加水中溶解氧含量,改善富營養(yǎng)化水體水質(zhì)。除帶來環(huán)境效益外還可帶來漁業(yè)上的經(jīng)濟(jì)效益。水產(chǎn)養(yǎng)殖要求有效氮濃度應(yīng)保持在0.3mg/L以上,官廳水庫有效氮年均含量2.1mg/L,對水產(chǎn)養(yǎng)殖十分有利。
(七)實(shí)施河口攔門沙坎開挖及有機(jī)底泥定期疏浚 由于泥沙淤積,永定河口口門處形成攔沙坎。 目前 坎頂高程已達(dá)474米,把官廳水庫 自然 攔隔成她庫、永庫兩個(gè)庫區(qū)。如前所述,她庫水質(zhì)較好。永庫污染比較嚴(yán)重,而永庫水體就在壩前,直接影響出庫供水水質(zhì)。實(shí)施河口攔門沙坎開挖后,可促進(jìn)購、永兩庫區(qū)水體交融,稀釋永庫水體,改善出庫水質(zhì)。對水庫有機(jī)底泥要考慮定期疏浚措施,考慮實(shí)施環(huán)境清淤計(jì)劃。
(八)開辟新的活水源頭 增加清水引入量,考慮從白河堡水庫引水,增加水庫進(jìn)水量,加快水庫換水周期,加快庫水凈化速度,提高水體自凈能力,改善水庫水質(zhì)。
(九)走生態(tài)經(jīng)濟(jì)型環(huán)境水利模式 北京市委提出\還北京一片藍(lán)天,建設(shè)綠色家園\的號召。水利一定要和環(huán)境結(jié)合起來,堅(jiān)持不懈地做好官廳水庫流域植樹造林綠化美化工作,退耕還林還草,防風(fēng)固沙,涵養(yǎng)水源,保存生物多樣性,維護(hù)生態(tài)平衡,保護(hù)環(huán)境資源,構(gòu)筑首都周圍綠色生態(tài)屏障,戰(zhàn)勝荒漠化,還北京市碧水藍(lán)天。
參考 文獻(xiàn)
1方子云主編《水資源保護(hù)工作工作手冊》,河海大學(xué)出版社,1998年7月第1版;
2馬才《開發(fā)水產(chǎn)資源改善水質(zhì)的研究》,《北京水利》,1995年第4期。
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