2018官厅水库水系水环境污染分析及对策

6035310

摘要：由于官厅水库遭受污染日益严重，1997年退出饮用水体系。北京是水资源紧缺的城市，随着首都和的快速，水供需矛盾越来越突出。市委、市政府决定改善官厅水库水质，恢复其为北京市第二饮用水源。本文根据饮用水水源水质标准，通过对 1995- 1999五年逐月实测水质监测资料的统计，官厅水库上游、入库、库区及出库水质现状、污染程度、发展趋势和，分析解决官厅水库水系水环境污染的对策，以利于官厅水库流域水资源保护和水环境污染控制规划，充分发挥水库效益。一、官厅水库水质评价及趋势分析（一）基本资料 官厅水库是我国解放后修建的第一座大型水库，位于北京市西北90公里的永定河上，主要任务是防洪、供水、发电，是北京市重要的供水水源地之一。官厅水库控制流域面积43402平方公里，占永定河流域面积的92.8％，地跨山西省、河北省、北京市。有3条人库河流，分别为桑干河、洋河、奶水河，本文采用琢鹿桥站、下花园站、延庆桥站作为其人库代表站；八号桥站为桑十河与洋河汇人永定河后的入库控制站；河口为河口区代表站；永 1008东、永 1000为永定河库区（以下简称永库）代表站；1。妫大桥站为妫水河库区（以下简称妫库）代表站，坝后为出库控制站。各站分布如图1所示。水质趋势线按算术平均值法，使污染物含量数值点均匀分布于趋势线两侧。（二）饮用水水源水质评价 评价参数：根据饮用水水质的要求，选择大肠菌群、总硬度、氟化物、有机污染综合值和汞、铜、铅、砷等作为评价参数。 评价：根据上述选定的污染参数，采用单项参数评价和综合评价相结合的方法。1．有机污染评价 官厅水库水体污染主要原因由有机物质引起，因此采用\有机污染综合评价值\进行评价。A＝BODi/BODs+CODi/CODs+NH3-Ni/NH3-Ns-DOi/DOs (1) 式中BODi、CODi、NH3－Ni、和DOi为实测值；BODs、CODs、NH3－Ns、和DOs为标准值。各项标准规定如下：BODs为4mg/L；CODs为6mg／L；NH3－Ns为lmg/L；DOs为4mg／L． 评价标准为：A＜0为良好水体；0＜A＜2为一般值体；2＜A＜3为轻度污染水体；3＜A＜4为中度污染水体；A＞4为严重污染水体。 评价结果：有机污染综合值A统计分析如表1（略）。2．大肠菌群分析 评价方法：采用单项参数评价。 评价结果：经过统计可以看出，大肠菌群最大值集中在6-9月份。入库站八号桥常年超标，由于水库水体的稀释和水体的自净作用，河口区小于入库站，坝前永1000表（库区代表站）和出库站坝后大大小于河口区。坝前71．3％的时间处于清洁水体状态。坝后75％的时间处于清洁水体状态。统计结果见表2 表2 官厅水库大肠自群统计分析结果 3．毒性分析 参数：选取钢、砷化物、总来、六价铬、铅等，即俗称的\五毒\和挥发酚、氰化物共7项。评价方法：采用综合污染指数K评价。式中，Ck为统一标准，取 Ck=0.1； Coi为各各污染物地面水最高允许标准； Ci为地面水中各种污染物的浓度。 评价标准：K＜0.1为一般污染水体；0．1＜K＜0.2为轻度污染水体；0．2＜K＜0.5为中度污染水体；K＞0．5则为严重污染水体。评价结果：综合污染指数K统计分析见表3。可以看出：除人库下花园站27.08％、八号桥站10．42％、河口2．56％属于中度以上外。八号桥水质最差，良好率仅为43.75％，下花园至八号桥之间毒性污染物增加，水质恶化。坝前、坝后水质均较好，趋势下降，水质好转。全库区毒性污染均在轻度污染以下，库区90％以上属于良好水体。4．总硬度分析 评价结果：入库站濒鹿桥超标9.27％，下花园桥超标66．7％，八号桥水质最差，超标率为79．17％。但进入库区后，硬度迅速减小，河口及水1008东表层未超标，底层超标7．9％；永1000表超标2．08％，中层超标 4．44％，底层超标 9．09％；妫水河入库站延庆桥未超标，妫库全部未超标。出库站坝后超标率为 10. 42％。各站每年冬季（ 12月至次年 2月）总硬度最高，夏季8月份达到最低点。水库总硬度呈迅速上升趋势，奶库呈缓慢上升趋势。总的来说，全库区总硬度均较低，水质较好，分层明显，表层水质优于中、底层水质。5．氟化物分析 评价标准：采用GB3838－88Ⅲ 类水质标准（含量大于1．0mg／L即为超标）。评价结果：敌鹿桥超标率19.51％，下花园62．5％，八号桥水质最差，超标率为97．44％，进入库区有所降低，但永库各站氟化物超标率几乎都在50％以上，其中河口 46．15％，永1008东表55％，永1008东底60％。坝前永1000表层水质优于中层，中层优于底层，超标率分别为表45．83％、中51．11％、底52. 27％。由此可见此地属于高氟地区。出库站坝后超标率为 56．25％，妫库水质基本良好，延庆桥全部未标率，妫1018＋l表10.53％，拥1018＋l底2.70％，妫大桥表7．89％，妫大桥底11．43％。各站表层水质优于底层，分层明显。（三）富营养化分析 评价参数：总磷（TP）、总氮（TN）、BOD、COD。 评价标准：水体富营养化评价尚无统一标准，本文总磷、总氮评价标准采用GB3838－83，BOD、COD采用武昌东湖的富营养化分级标准。 评价结果：经过对官厅水库各站COD、BOD、TN、TP统计后，得出分析结果表4。可以看出，全库区水质特点是富营养化，已不存在贫营养化状态，都在中富以上。主要营养物质为总氮，官厅水库永库及出库站坝后总氮更是全年 97．5％以上为富营养化状态，妫库情况稍好一些，但也在总富以上。全库区总磷处于上升状态，永库及坝后总氮上升，水质有所恶化。妫库除总磷外，其他3项均下降，水质持续好转。二、综合分析 官厅水库存在的污染问题主要是有机污染和富营养化。官厅水库库区：入库控制站八号桥站水质最差。但在永定河入河时的河口区，由于库区水的稀释，河口较八号桥实测污染物值大大降低。永库有机污染持续增加，坝前底层污染严重，中层水质已趋接近底层。表层水质有机污染综合值A趋势线方程：y=0．0009X－31.728，如果以此趋势发展下去，到2007年，有机污染综合值A的平均值将达到2．0，水质将全面恶化。从水库地形来看，永定河入库后，水流在永1008东断面处拐了一个弯，且河水人库后流速大大减缓，使污染物大量沉积、悬浮于此，造成全库区永1008东水质最差。大肠菌群明显与水库来水量有密切关系。来水量越大，大肠菌群数量越多。官厅水库全库区处于中富营养化状态以上。全库区总磷呈发展趋势。永库总氮呈发展趋势。水库的富营养化导致藻类的异常发展，库区兰、绿藻占优势，每年3月中旬出现少量条状水带。妫库及坝前有机污染和富营养化均呈发展态势。延庆桥及妫库水质基本良好，为Ⅱ类水体，水库水质为Ⅲ类以上。桑干河涿鹿段：由于农业灌溉引去绝大部分水沙，河道中水流量很小，水质较好。对照断面和混合断面可以达到Ⅱ 至Ⅲ类水质，但在消减断面上，水量增大，各项污染物质浓度陡增，水质变化到 V类。分析其原因应属于农田灌溉退水所致，这说明桑干河在与洋河汇流前已经受到污染，水质为V类。洋河宣化至下花园段：上游对照断面上水质清澈透明。根据定量分析，氨氮为0. 37毫克／升，水质达到Ⅲ类，其余项目均达到I类水质，因此，评价结果为Ⅲ类；混合断面上水质呈现褐色、浑浊，略有气味，评价结果为V类；消减断面上水质没有好转迹象，氨氮和 COD检出值有增无减，评价结果仍为V类。永定河怀来段：河道水质浑浊，呈浅褐色，略有臭味。整个河段水质评价结果均为V类。水质趋于恶化。 从1999年人库污水口调查可以看出，污染主要集中在洋河下花园至怀来段。而在洋河下花园桥以下至怀来段，由于春夏秋三季当地大量引水灌溉，桑干河涿鹿桥段发生断流，洋河水量大大减少甚至于断流。由于农田排水，到了夹河附近恢复水流，致使氨氮含量升高。氨氮与总氮呈良好的线性（正比）关系，说明氨氮占主导地位。随着近年来水库上游城市化进程的加快，和城乡生活污水量及农田化肥农药使用量逐年增加，处理水平较低，污水自接流人上游河道，致使是水资源污染严重，整个河网已基本被污染。 三、解决官厅水库水环境污染问题的对策（一）改革现行的水务管理体制，实现水务一体化管理 水资源统一管理体制必须尽快建立健全。与其他资源相比，水资源具有自身鲜明的特点：以流域为基本单元，相互转化，相互补给。因此对地表地下、水量、城市与水资源应实行统一管理。因此必须首先强化流域机构的执法地位。按流域调配水资源，是目前国际公认的原则。应加强流域机构的执法地位，做好省际协调，保证水资源优化配置和重要缺水地区的水资源供应。其次应在城市中建立统一管理水资源开发、利用、保护的水务局管理模式。城市是水资源短缺严重的地区，而且地形较小。基础设施较好，应该建立从供水水源地到自来水厂，再到千家万户，再到海水处理厂的水务局统一管理体制。建立统一的水务管理体制，对官厅水库水系的防洪、除涝、蓄水、供水、节水、水资源保护、污水处理及其回用、地下水回灌等实行统一规划、统一取水许可、统一配置、统一调度、统一管理，实现水务一体化。只有这样，才能保证实现水资源的可持续利用。
（二）走可持续之路，以改善生态环境为根本和切入点，制定一个统一的流域水资源保护规划 树立水资源与水环境的忧患意识，走可持续发展之路，使发展水平与资源条件、环境状况相适应。经济建设要充分考虑水土资源条件和生态环境保护要求，合理确定与调整经济结构和产业布局，要在保护生态的前提下加快发展，根据水资源条件确定重点发展区域和发展重点，实现资源的优化配置，提高区域的资源环境承载能力。要把水资源的开发利用与节约保护结合起来。对于污染严重地区，应将改善水环境作为区域经济发展的首要目标，果断地关停严重污染环境的小，加大污染治理力度。抓好流域水资源、水环境容量的配置工作。根据河湖的现状和用途，划分水功能区划，然后按水域功能、流量及水体自净能力来确定水体水环境容量。建议按照\城镇企业实行清洁生产战略，污水达标排放和污染物总量控制；生活污水实行集中处理，并考虑脱氮工艺；全面建设生态农业\的原则，由国务院牵头协调，国家环保总局、水利部、北京市、河北省共同制定一个各方、各部门都能接受的流域水资源合理配置、节 约利用、有效保护、管理的综合方案。（三）健全流域水环境监测，实行动态监测、区域联防。 在河流的行政区划断面处设置水量、水质监测设备，严格分清污染责任，按\零污染\（上游不得对下游造成任何污染）的原则，对河流的污染实行有效的防治。加强现场测试能力与快速反应能力，在有条件的地区建设自动测报与预警系统，对跨界河流与重大污染事故实行动态监测，定期向社会公布水环境信息。加强省际水体监测，积极开展跨省的污染联防。（四）依法治水，进一步加大对取水许可审批管理的力度，强化取水许可的管理 依法治水，是改善水环境的关键所在，各级水利部门要进一步加大对取水许可审批管理的力度，强化取水许可的管理，严格控制取水量，限制耗水量大、污染严重的企业用水，还要对退水水质进行严格管理。对新申请取水许可证的单位，严格按照取水许可水质管理规定，必须提交取水和退水对环境的报告，方可办理取水许可申请审批手续。对逾期仍超标排污的单位和企业，要坚决依法吊销其取水许可证。官厅水库作为首都饮用水源，水体功能要求高，对排污量大的用户，就不能发放取水许可证，不能配给水资源。严格加强水资源保护和水污染治理工作。尽快建立全新的水资源补偿机制：谁耗费水量谁补偿，谁污染水质谁补偿，谁破坏水生态环境谁补偿。做到\有法对依，有法必依，有法能依；执法必严，违法必究，究办必力\。（五）系统分析、统一治污 \谁污染，谁治理\，在防治污染初期起过积极作用，然而科学治污应该是在适当的大系统内做科学分析，统一治污。生活污水实行集中处理，并考虑脱氮工艺，建议在张家口、宣化、下花园、怀来、八号桥建造污水处理厂。（六）利用生物措施，科学投放鱼苗 富营养化水体大量繁殖各种藻类，对水体的危害及对自来水厂取水的危害十分严重。根据生态平衡食物链中Fltonian金字塔给高一层次的轮虫（类）创造一个繁殖生长的地方和吃掉藻类的时间，并且自己又被更高一层次生物吃掉的良性循环。最终达到去除藻类，降低DOD、COD含量，增加水中溶解氧含量，改善富营养化水体水质。除带来环境效益外还可带来渔业上的经济效益。水产养殖要求有效氮浓度应保持在0．3mg／L以上，官厅水库有效氮年均含量2．1mg／L，对水产养殖十分有利。（七）实施河口拦门沙坎开挖及有机底泥定期疏浚 由于泥沙淤积，永定河口口门处形成拦沙坎。坎顶高程已达474米，把官厅水库拦隔成她库、永库两个库区。如前所述，她库水质较好。永库污染比较严重，而永库水体就在坝前，直接影响出库供水水质。实施河口拦门沙坎开挖后，可促进购、永两库区水体交融，稀释永库水体，改善出库水质。对水库有机底泥要考虑定期疏浚措施，考虑实施环境清淤计划。（八）开辟新的活水源头 增加清水引入量，考虑从白河堡水库引水，增加水库进水量，加快水库换水周期，加快库水净化速度，提高水体自净能力，改善水库水质。（九）走生态经济型环境水利模式 北京市委提出\还北京一片蓝天，建设绿色家园\的号召。水利一定要和环境结合起来，坚持不懈地做好官厅水库流域植树造林绿化美化工作，退耕还林还草，防风固沙，涵养水源，保存生物多样性，维护生态平衡，保护环境资源，构筑首都周围绿色生态屏障，战胜荒漠化，还北京市碧水蓝天。
1方子云主编《水资源保护工作工作手册》，河海大学出版社，1998年7月第1版；2马才《开发水产资源改善水质的研究》，《北京水利》，1995年第4期。