日本水库水质保护对策实例介绍

李荣霞，范国辉，王 妍

（水利部海河水利委员会，天津 300170）

1 三春水库

1.1 水库简介

三春水库坐落在日本福岛县阿武隈川的支流大滝根川上。过去大滝根川的洪水流入阿武隈川后曾几度发生洪灾，为有效控制大滝根川的洪水下泄、降低大洪水时干流阿武隈川的水位和达到减轻洪水造成的灾害的目的，日本于1988年开始修建三春水库大坝，1996年10月投入蓄水试运行，1998年竣工。三春水库不仅在防洪方面发挥了它应有的作用，而且兼顾流域内的农业灌溉、发电、城市生活用水以及工业用水等。该水库流域内有2 市1 镇，人口约31 000 人。流域内森林面积占60%，平原地带有繁华的市区和畜牧业。另外，流域的地质为花岗闪绿岩、花岗岩，这些岩石大片风化后变成了残积土沙。在这种背景下，水库修建时就已经考虑了各种水质保护的对策，水库蓄水投入试运行后便开始运用这些对策。

1.2 水库水质保护对策概要

为了防止发生因富营养化而引起的水质问题，三春水库采取了设立前置水库、入库水流旁通水渠、浅层循环设施、入江曝气设施、深层曝气设施、来水净化设施以及流动控制设施等各种各样的水质保护对策方法，如图1-2 所示。此外，三春水库投入蓄水试运行后，由专业人员和管理人员组成了水质保护对策研究组，为了能有效运用水质保护设施，通过研究制定了水质保护对策设施的运用规则和方案。

1.3 水库水质保护设施的效果和研究课题

三春水库移交后到目前为止，一直在进行水质保护设施的运用，各种设施的效果与研究课题如下：

图1 库区水质保护对策

图2 流动控制系统

（1）通过设立前置水库和入库水流旁通水渠，盐类营养物减少了约30%，但由于来水量的不同会有一些差异。

（2）通过浅层循环，减少了叶绿素a 约20%，抑制了藻类的繁殖。但是，了解和掌握绿藻发源地支流入江地方的河水流动、混合状况以及含磷表层水的动态及藻类繁殖的关联性成为今后的重点研究课题。

（3）运用深层曝气装置向底层供氧，可以抑制铁、锰、硫化氢以及盐类营养物等从底层泥土中溶解，防止产生红水和黑水，避免循环期盐类营养物向水库中扩散。流动控制使污水进入到温跃层以下，到达放水口，这时进行放水，排磷效果最佳。

三春水库管理部门正在研究新的改善水质的方法，即放干水库水能否改善水质。为此，在前置水库进行了验证试验，对放干水库水控制藻类繁殖效果及对周边环境的影响进行了调查。此外，在该水库继续进行调查，通过对存在于底部泥沙内部孢子数量进行确认以及开展用日光干燥底部泥沙的试验，力求掌握抑制藻类繁殖的效果。

1.4 今后的对策

目前，从实施水质保护对策的结果来看，通过采取以上方法和措施防止了水库内的水质恶化，但发生洪水时，水库仍会流入高浓度有机物及盐类营养物，像往年那样产生绿藻。因此，有必要掌握水库内的水质情况，对各种设施的运用效果进行监测，制订新的改善水质及各种设施合理运用的方法，对设施整体进行综合管理，以维持良好的水质。

2 川治水库

2.1 水库简介

川治水库位于枥木县日光市，修建于1983年，坝高140 m，总库容0.83 亿m3。水库以防洪为主（保护东京地区约500 km2免受洪水袭击），兼有灌溉、城市供水和工业用水功能，是一座多功能性水库。由于水库岸边出现大片裸地以及水库水白色浑浊的长期化，水库周边与内部景观严重恶化。

2.2 水库浊水长期化现象

川治水库浊水长期化的原因有： 流域上游广泛分布着塌陷率较高的地区； 流入水库的浑浊物细微且扁平，沉降到湖底的时间较长，循环期会再次漂浮到上面；水库换水率为0.79 次/a，水量较小；取水设备为表面取水，水库内的温跃层较浅，水温差也较小，因此洪水带来的污水平均地流入到全层，水库整体很容易受到污染。

2.3 水库库区水质保护对策概要

在这种状况下，1993—2005年实施了 “川治水库水质保护工程”的景观及水质保护对策。库区水质保护工程设施配置，如图3 所示。

图3 库区水质保护工程设施配置

下面，简要介绍一下水库水质保护对策。

（1）湖岸栽植：1994—2000年施工，从根本上改善了湖岸裸地的景观，减少了浑浊物质的产生。

（2）防止污水扩散栏栅设置：2002—2003年施工，在上游和下游2 个地方设置不同高度的栏栅把污水引入下层，防止漂浮到上层。

（3）分层取水设备改造：2003—2004年施工，把表面取水变更为分层取水，可使温跃层降低。另外，发生洪水时可排放中下层高浑浊度的水，洪水过后通过排放清洁层面的水可以维持水库的清水层，同时还可缩短向下游河流排放污水的时间。

2.4 设置防止浊水扩散栏栅和分层取水的效果

设置栏栅前（2003年）及设置栏栅后（2004年）发生了相同规模的洪水，经分析比较，栏栅设置前后的效果分别如下：栏栅设置前，表层水呈高浑浊度的状态；栏栅设置后，污水潜入到栏栅下面，采取分层取水方式，通过从高浑浊度层的放水，可以保持表层为低浑浊度的状态。

2.5 今后的对策

以2005年实施的监测调查结果为基础，制定了分层取水设备的操作规程并开始运用实施。今后，有必要全力保护从春到夏形成的温跃层，尽可能维持在较低位置，考虑到下游的生态环境，尽量进行不排放冷水的操作是川治水库主要的对策。