威海市崮山水库流域城市化对水生态的影响初探

李 玮 田仙言 张少峰 张 杰

威海市崮山水库流域城市化对水生态的影响初探

李 玮 田仙言 张少峰 张 杰

1 区域概况

近年来，随着社会经济的飞速发展和城市规模的不断扩大，城市水生态环境系统不断衰退，已成为城市工业发展的制约因素。全国七大流域水质调查评价结果表明，河湖水体质量最差的是城市范围或城市近郊工矿区附近的河段和湖泊。城市化程度提高、人口及经济增长对城市水环境质量的影响巨大。

崮山水库是威海市重要的饮用水水源地，近年来，随着城市化进程的加快，大量工矿企业落户该流域。从2002年起威海市水环境监测中心开始对崮山水库水质每月监测一次，对水库上游的西支流（温泉桥西）、东支流（温泉桥东）及流域内的冶口水库等3处断面每年分三次（5、8、11月）进行监测（崮山水库流域境内站点分布见图1）。2002年至2007年对排入五渚河西支流的温泉1号沟（位于温泉立交桥下）排污口每年6个频次进行监测。2008年以后由于城市排污管道调整，该排污口取消，停止监测。根据监测结果，随着开发程度的不同，两支流的水环境质量有着不同程度的变差趋势，水库流域水生态系统受到一定的影响。开展崮山水库流域城市化对水生态的影响研究可以为整个威海市城市供水水源地城市化对水生态的影响研究起到典型示范的作用。

2 城市化对水环境影响

随着流域经济快速发展和社会不断进步，对流域防洪安全、水资源供给的保障能力、维持良好的河流生态等要求也不断提高。在防洪安全方面，随着流域经济总量的快速增长、城市化进程的加速，防洪保护区内人口和社会财富也快速聚集，洪涝灾害可能造成的经济损失和风险程度将同步增长，对防洪保护区的防洪安全保障和抵御洪水风险能力的需求将逐步提高。在饮水安全方面，随着流域人口问题增加，城市化水平的增长，城乡人民生活质量的不断提高，对供水水量、水质的要求也在不断提高。在生态安全方面，逐步减轻水污染程度、防止重大水污染事件发生，建立水生态系统安全保障体系，减轻人类活动对水生态系统的负面影响，保护与修复水生态系统，维护生物多样性，改善人居环境，实现经济发展与人口、资源、环境协调发展，是保障流域经济社会可持续发展的要求。

2011年，中央一号文件和山东省水利厅《关于强化水资源统一管理的意见》相继颁布实施，都把水环境治理提到了崭新的高度。开展水库流域城市化对水生态的影响研究，可以为实现城市防洪排涝和供水安全、水环境质量明显改善的健康城市水生态系统提供理论依据，为生态城市的建设和管理提供科学技术支撑，从而保障社会经济可持续发展和生态系统的良性循环。

开展水库流域城市化对水生态的影响研究，可以为实现城市防洪排涝和供水安全、水环境质量明显改善的健康城市水生态系统提供理论依据，为生态城市的建设和管理提供科学技术支撑，从而保障社会经济可持续发展和生态系统的良性循环。

3 主要研究思路

3.1 威海市水库流域城市化水生态影响研究系统的设计

设计城市防洪排涝、供水、水域安全纳污三个模块，来研究水库流域城市化对水生态系统的水安全影响程度。在原有的威海市水环境信息管理系统基础上，将水文局的水文信息平台上的水文资料、GIS图、数据列表等多元化水质资料相整合，动态反映水量与水质变化、供水能力与需求变化、各行业用水与需水情况变化，探讨城市污染源的形成机理及城市化后水体的易污因子、水体污染的主控因子，从而综合表现水库流域城市化后的水生态系统情况。研究的技术路线图如图2。

3.2 监测站网的布设与实施

在崮山水库入库温泉东、西两支流，特别是入河排污口、人口密集区所在的河段增加水质监测断面4处，在崮山水库入库口及库中增加水质监测断面2处，全年每月10日定期对9处水质断面取样监测，每月20日监测数据录入系统进行评价分析，以掌握崮山水库水质动态及污染来源与污染程度。主要监测项目为《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的20个基本项目，崮山水库内的三处断面增加硫酸盐、氯化物、硝酸盐氮、铁、锰5个补充项目，监测方法采用标准中的水质分析和采样方法。

在崮山水库入库温泉东、西两支流设点定期监测流量，特别是5月份的初雨和汛期要增加监测频次，及时掌握雨洪产汇流等水量。崮山水库的蓄水量通过水文局内部的水文信息平台可以查到。

在流域内进行入河排污口拉网式普查，对确定的入河排污口每年进行核查，每月对入河排污口进行水量水质同步测量，监测因子包括流量、水温、pH、总氮、总磷、氨氮、五日生化需氧量、化学需氧量、挥发酚等9项，每月1次测流取样与监测。水量采用水文测流要求规定的方法，水质监测方法按照《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的水质分析和采样方法进行，水量、水质同步监测，并根据监测数据计算统计排污口入河废水量和入河污染物量。每年根据每月的数据进行水量加权平均计算年入河废水量和入河污染物量。通过对河流水体的水量监测，分析城市水文条件的改变而引起的产汇流变化规律。

4 预期成果

4.1 城市化对流域产汇流的影响

随着城市的发展，大量的不透水地面、广场和楼房取代了原来的绿地、林木和自然下垫面，当遇到暴雨时，降水下渗减少，很小的降水即可形成径流，从而使得流域的径流汇流量时间变短，同样的降水所形成的径流量也将变大。暴雨所带来的洪水破坏也将增大，而产汇流的变化直接影响着进入水体中所携带的污染负荷，所以研究水库流域城市化过程中产汇流的变化规律、影响因素是研究城市中水环境质量的重要环节。

4.2 城市化对流域水污染的影响

造成城市河流、湖库水环境质量下降的原因是多方面的，主要原因是工业废水、居民生活污水、城市降雨径流及其他污染物进入水体。虽然近年来我国各个城市加大了对点源的治理力度，但工业废水和生活污水在污染的构成上仍然占据较大的比重。据排污量发展趋势研究表明，生活污水已逐渐成为水域污染的重要成因，尤其在城市范围内的河道中，生活污水在污染中所占比例高达60%，在城市范围内，短历时、高强度的暴雨径流对城市水环境也造成了严重的危害。初雨径流的水质非常恶劣，容易在短期内对水体产生较大的影响。城市郊区的农田化肥及农药随着径流进入水体环境，也会给城市水生态系统的安全带来严重影响。另外，城市中大量的固废物质及垃圾场也会对城市范围内的水体环境造成巨大的环境质量威胁。因此，从上述几方面来开展崮山水库污染成因分析研究，分析水体的易污因子、水体污染的主控因子和水库流域点、面污染源的污染负荷。

4.3 建立城市水生态系统最大安全纳污容量计算模型

环境目标、生态环境特性及污染物特征是特定水域安全纳污容量的三个重要影响因素。由于目前多数水体受到不同程度的污染，所以一般采用水中污染物作为纳污量的下限值；污染物的种类、排放口位置及布置方式、排放规律等都会影响水体的安全纳污容量值。城市水生态系统安全的重要标志是水域必须达到安全的水环境质量，安全水环境质量必须要实现水域的安全纳污量。建立城市水生态系统最大安全纳污容量计算模型是控制污染物排放总量、实施最严格的水资源管理制度的技术保障措施。

4.4 根据崮山水库的污染状况，制定水环境保护和生态修复方案

城市水环境质量是城市水生态系统建设最重要的组成部分，是系统维持正常循环的必要保障。城市水生态系统的环境质量保护的关键是必须首先查明造成污染的原因，分析其主控因子；然后依据城市水功能区划的成果和要求，对城市不同河流的不同污染成因采取相应的措施进行治理和恢复。水环境质量改善的总体思路应是“减污—控源—截留—输导—修复”。首先针对污染成因进行源头控制，减少进入水体的污染物质总量；对已受到污染的水体则根据污染状况，采取适合的物理、化学、生物处理技术及生态工程措施进行强化净化，达到改善水环境质量的目的，实现城市水生态系统良性循环。

5 前景展望

威海市崮山水库流域城市化对水生态影响可为城市化后防治城市水库，特别是供水水源地水质污染提供理论依据和技术支持。

项目从防洪排涝、供水、水域安全纳污三方面探讨了对水生态的影响。项目所建立的威海市水库流域城市化水生态系统影响评价系统，研究的水环境保护和生态修复方案，城市化后水体的易污因子、水体污染的主控因子，城市水生态系统最大安全纳污容量计算模型，城市化不同开发程度对水体中的点、面污染源中的污染负荷比重及对水环境的污染程度的相关性研究等可面向社会，实现产业化，提供监测、查询等服务产品。

项目成果可为威海市其他的重要供水水源地如米山水库、在建的泊于水库等流域的污染源成因分析及进行水环境治理、进行水生态系统修复等提供参考依据。同时也可以为威海市生态城市的建设和管理，城市河流、水库的水环境质量的进一步改善提供科学技术支撑，保障社会经济可持续发展和生态系统的良性循环

山东省水环境监测中心威海分中心 264209）