磨盘山水库原水典型水质参数变化趋势

2014-03-20李亚强

净水技术 2014年6期

舒强，李亚强

(哈尔滨供水集团有限公司，黑龙江哈尔滨 150001)

磨盘山水库是哈尔滨主要供水水源地，对其水质变化趋势进行研究是保障该市供水安全的重要内容，本文通过对比位于北方寒冷地区的磨盘山水库不同年份水质数据，掌握水库典型指标的时空变化规律以及各指标之间相关性，为预判水库未来水质变化和供水工艺控制提供了科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

水库的地理坐标为东经127°41'20 ″，北纬44°23'40″，控制流域面积为1 151 km2。水库坝址处多年平均年径流量为5.61 ×108m3，径流量主要集中在6 月～9 月，占全年径流量的60%左右。水库水温常年变化区间在0.8 ～22 ℃;2012 年(枯水年)水位为298 ～305 m;2013 年(丰水年)水库水位为313 ～318 m。水库水温年变化如表1 所示。

表1 2012 年与2013 年水库水温情况Tab.1 Summarization of Water Temperature in 2012 and 2013

1.2 监测点位置情况

按照试验的要求，研究各监测点中层水质变化规律。由于磨盘山水库取水深度在中层(约17 m处)，所以采样点设置在水库取水口(水下17 m)、库中心(水下19 m)、拉林河(水下10 m)、洒沙河(水下10 m)、大沙河(水下9 m)5 个监测点的中层位置，监测水库典型指标水质情况。监测点分布如图1 所示。

图1 监测点位置Fig.1 Monitoring Point Position

1.3 主要指标检测及相关性分析方法

1.3.1 检测方法

高锰酸盐指数:《生活饮用水卫生标准》(GB/T 5750.7—2006)中酸性高锰酸钾滴定法;

总氮:《中华人民共和国国家环境保护标准》(HJ 636—2012)中碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法;

藻类总数:1 L 水样中加入10 ～15 mL 鲁哥试剂，水样经过24 ～36 h 沉淀后，取上清液，将剩下的40 mL沉淀物移入定量瓶中保存。从水样中取出0.1 mL 放在比色皿，在500 倍显微镜下观察，计算藻类数量。

1.3.2 相关性分析

目前，想要分析两组数据的相关性，分析方法主要为图形分析法和数值型分析法，直观上看，图形虽然能够直观地展现数据间的相关关系，但其准确性较差，利用SPSS［1］软件确定相关系数R 的变化区间，得出相关系数，进而判断不同指标间相关性强弱，具体如表2 所示。

表2 数据与相关系数Tab.2 Data and Correlation Coefficient

2 结果与分析

2.1 水库水质典型指标筛选

依据《生活饮用水卫生标准》(GB 5759—2006)和《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)要求，分析了取水口处多年的结果。通过对109 项指标分析表明，该湖库型水源水质常年达到Ⅰ类水体指标的项目为103 项，介于Ⅰ类和Ⅱ类水体指标项目为4 项，超过Ⅱ类水体标准的项目为2 项，即总氮和高锰酸盐指数。因此，高锰酸盐指数和总氮是需要关注的两个指标。水库水质主要指标情况如表3 所示。

表3 水库水质主要指标情况Tab.3 Water Quality of Reservoir

2.2 高锰酸盐指数

将水库2012 年(枯水年)和2013 年(丰水年)各监测点中层高锰酸盐指数的数据进行比较，得到其时空变化规律，结果如图2 所示。

图2 高锰酸盐指数时空变化规律Fig.2 Spatio-Temporal Characteristics of Permanganate Index

由图2 可知各监测点高锰酸盐指数变化不十分显著。水库每年5 月份表面冰层开始融化，山上雪水融化混入三条入库河流，水库蓄水量增加，但高锰酸盐指数逐渐升高，等到9 月份时达到最大值，说明高锰酸盐指数的变化具有一定的滞后性;同时，在水库出水量一定的情况下，受降雨的影响，丰水年水库蓄水量较多，导致山区土壤中的有机物进入水库，因此2013 年(丰水年高锰酸盐指数最高值达到6.5 mg/L)高锰酸盐指数含量比2012 年(枯水年高锰酸盐指数为5 mg/L)含量高。

2.3 总氮

将水库2012 年(枯水年)和2013 年(丰水年)月各监测点总氮的数据进行比较，待到其时空变化规律，结果如图3 所示。

图3 总氮时空变化规律图Fig.3 Spatio-Temporal Characteristics of TN

由图3 可知总氮指标变化主要与季节有关，当每年水库冰封期过后，山上雪水融化混入三条入库河流，水库蓄水量增加，入库后，总氮含量马上升高，达到全年的最大值，因此净水厂需要在同期注意净水工艺参数调整，保障出厂水达标。

2.4 藻类总数

将水库2012 年(枯水年)和2013 年(丰水年)月各监测点藻类总数的数据进行比较，得到其时空变化规律，结果如图4 所示。

图4 藻类总数时空变化规律图Fig.4 Spatio-Temporal Characteristics of Total Number of Algae

由图4 可知藻类总数与总氮变化情况一致，都是每年的6 月份达到最大值，主要由于5 月份水库冰封期结束，库区周边开始降雨，导致大量的天然有机物随着地表径流流入库区，增加了水库内营养物质的含量。另外冬季水库内各项生命活动较弱，消耗营养物质较少，同样积累了一部分营养物质。因而造成6 月份水温增加的同时，水库内营养物质含量丰富，适宜藻类生长，藻类繁殖迅速。随着藻类数量的不断增加，营养物质减少，藻类数量开始降低。由于降雨的原因，2013 年水库水量较2012 年丰沛，营养物质入库量较多，所以出现2013 年藻类数量高于2012 年。