山西引黄沿线水库水质富营养化评价与分析

王 若 仪

(山东大学生命科学学院，山东 济南 250100)



山西引黄沿线水库水质富营养化评价与分析

王 若 仪

(山东大学生命科学学院，山东 济南 250100)

介绍了山西引黄沿线万家寨水库和汾河水库的工程概况，采用营养分级评分法与综合营养状态指数法，对两座水库的水质富营养化进行了评价分析，指出两座水库均存在由中营养向富营养转化的风险，应采取必要的措施防止水库水质富营养化的发生。

水库，水质，富营养化，引黄工程

0 引言

水库富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等一些营养物质大量地进入湖泊、河口、水库、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。近年来，随着经济的发展，水污染物排放的增多，水库富营养化问题也日益凸显，成为水环境保护中突出的环境问题之一[1]。本文通过对山西引黄沿线水库富营养化状况的评价与分析，以期了解引黄沿线水库水质的富营养化水平，为防治水库富营养化提供科学依据。

1 引黄沿线水库概况

山西省万家寨引黄工程位于山西省中北部，西起晋蒙交界的黄河万家寨水库，南至太原市，东至大同市，是一项大型跨流域引水工程。该工程从黄河万家寨水库取水，分别向太原、大同、朔州三个城市供水，以解决其严重的缺水问题，工程包括总干线、南干线、联接段、北干线四部分。输水线路总长449.16 km，年输水量12亿m3，其中向太原市年供水6.4亿m3，向大同、朔州供水5.6亿m3[2]。工程分两期建设，已完成的一期工程从主水源万家寨水库引水，经水工构筑物后经汾河81 km天然河道输水至太原直接水源汾河水库，再经预应力钢筋混凝土管引水至太原。

本文引用2011年—2014年山西省环保厅引黄沿线水库水质监测数据，对引黄沿线万家寨水库和汾河水库水质富营养化状况进行评价，两座水库基本情况见表1。

表1 引黄沿线水库基本参数

2 评价方法

分别采用水利部SL 395—2007地表水资源质量评价技术规程[3]中的营养分级评分法和环保部《地表水环境质量评价办法(试行)》中的综合营养状态指数法进行水质富营养化评价。评价项目为总磷、总氮、叶绿素a、透明度和高锰酸盐指数5项。

2.1 营养分级评分法

水库的富营养化评价采用百分制，评分值越高说明水体的富营养化程度越严重，各指标可单独使用，或选取其中数项使用。首先用线性差值法求得各单项指标的评分值；然后将各项指标分值相加后计算算术平均值；对照评价标准，确定该水库的营养状况。营养化程度按贫营养、中营养和富营养三级评价(见表2)。

表2 湖泊、水库富营养化评分与分类方法

其中，EI为营养状态分值；En为评价项目的分值；N为评价项目的个数。

2.2 综合营养状态指数法

综合营养状态指数计算公式为：

其中，TLI(∑)为综合营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重；TLI(j)为第j种参数的营养状态指数。

各项目营养状态指数计算：

TLI(chla)=10×(2.5+1.086lnchla)。

TLI(TP)=10×(9.436+1.624lnTP)。

TLI(TN)=10×(5.453+1.694lnTN)。

TLI(SD)=10×(5.118-1.94lnSD)。

TLI(CODMn)=10×(0.109+2.661lnCODMn)。

其中，chla单位为mg/m3;SD单位为m；其他指标单位均为mg/L。

采用0～100的一系列连续数字对湖泊(水库)营养状态进行分级：TLI(∑)<30属贫营养，30≤TLI(∑)≤50属中营养，TLI(∑)>50属富营养，5070属重度富营养。

3 评价结果

按照水利部SL 395—2007地表水资源质量评价技术规程中的营养分级评分法和环保部《地表水环境质量评价办法(试行)》中的综合营养状态指数法分别对引黄沿线万家寨水库和汾河水库2011年—2014年水质富营养状况进行评价，评价结果如表3所示。

表3 2011年—2014年引黄沿线水库水质富营养化评价结果

3.1 万家寨水库水质富营养状况

2011年—2014年，万家寨水库叶绿素a的平均浓度有所上升，浓度范围在8.91 mg/m3～10.62 mg/m3之间，2014年达到最高值10.62 mg/m3；其中，2011年—2012年为中营养水平，2013年—2014年属轻度富营养。总磷浓度水平比较稳定，平均浓度为0.005 mg/L，处于中营养水平。总氮一直是主要超标指标，浓度范围在2.24 mg/L～3.77 mg/L之间，劣于Ⅴ类水质标准，属中度富营养。透明度呈下降趋势，范围在0.73 m～1.00 m之间，2011年—2012年为中营养水平，2013年—2014 年属轻度富营养。高锰酸盐指数浓度范围在1.09 mg/L～1.27 mg/L之间，属中营养水平。2011年—2014年，万家寨水库营养分值在44.4～46.1之间，营养状态指数在36.9～39.3之间，两种方法评价结果均属于中营养水平。

3.2 汾河水库水质富营养状况

2011年—2014年，汾河水库叶绿素a的平均浓度有所上升，浓度范围在3.21 mg/m3～6.18 mg/m3之间，属中营养水平。总磷平均浓度有所下降，浓度范围在0.015 mg/L～0.039 mg/L之间，属中营养水平。总氮平均浓度有所上升，浓度范围在1.32 mg/L～2.355 mg/L之间，从2011年的Ⅳ类恶化到2014年的劣Ⅴ类，属中度富营养。透明度呈上升趋势，范围在1.80 m～3.01 m之间，属中营养水平。高锰酸盐指数浓度范围在1.55 mg/L～2.42 mg/L之间，属中营养水平。2011年—2014年，汾河水库营养分值在42.5～45.5之间，营养状态指数在36.8～40.3之间，两种方法评价结果均属于中营养水平。

4 结论与建议

1)从以上评价结果看，两种评价方法虽得出的两座水库具体营养化数值不同，但结论均为中营养状态。营养分级评分法不仅可以得出几项指标的综合评价结果，而且可以对单项因子的富营养化水平单独进行分析和评价；综合营养状态指数法通过几项指标的综合评价得出湖库富营养化的综合性结论，与营养分级评分法有较好的相关性。两种方法结合使用，可以全面客观地评价湖库的营养化水平。

2)以上分析表明，近年来，引黄沿线两座水库总体上虽均为中营养，尚未达到富营养化程度，但仍存在由中营养向富营养转化的风险。表现在万家寨水库的叶绿素a、透明度已达到轻度富营养水平，两座水库的总氮均已达到中度富营养水平。

3)引黄沿线的万家寨水库和汾河水库分别是太原市的间接和直接饮用水源地，承担着向太原市民供水的重要任务，其水质好坏关系到全体太原市民的饮水安全，必须引起高度重视。为防止水库富营养化的发生，提出以下对策建议：

a.控制外源性氮、磷等营养盐的输入。对上游及周边的工、农业污染点源、面源进行详细排查，严格控制含氮、磷污染物的超限排入；加强对水库支流排污企业和库区周围生活垃圾、工业垃圾的清查、监督和管理；加强对农村生活污水的治理力度。

控制农业面源污染。发展生态农业，控制农业施肥，提高肥料的吸收利用率，减少降雨后化肥的流失，防止氮磷养分随雨水直排进入水库。

b.加强对内源性营养物质的控制。开展库区底泥监测，监控底泥中污染物的累积程度；通过底泥疏浚等方式减少底泥中污染物的累积和释放；采用机械清除、生态控制等技术，控制库区内藻类的繁殖和生长。

c.改善水库周边生态环境，大力实施退耕还林还草工程，禁止在水库库区发展水产养殖业和污染水环境的旅游项目。

d.加强库区及入库支流水质监测，实现实时动态监控，以便能及时发现水质异常情况，并迅速采取有效的防治措施，确保水库水质安全。在万家寨水库入库支流龙王沟、黑岱沟、红河入库口设立监测断面，与内蒙等上游省份实施联合监测，联防联控，确保入库支流水质达标。

[1] 李佐荣，鲍素敏，黄祥明.水体的富营养化及其防治[J].安徽农学通报，2007，13(10):67-68.

[2] 王新义.山西省万家寨引黄入晋一期工程 重视工程沿线环境治理和保护[J].中国水利，2006(12):51-52.

[3] 中华人民共和国水利部.地表水资源质量评价技术规程[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

Evaluation and analysis of the water quality eutrophication of reservoirs along the Yellow River in Shanxi province

Wang Ruoyi

(LifeSciencesInstitute,ShandongUniversity,Jinan250100,China)

This paper introduced the engineering general situation of Shanxi along the Yellow River Wanjiazhai reservoir and Fenhe reservoir, using nutrient grading evaluation method and comprehensive nutrition state index method, evaluated and analyzed the water quality eutrophication of two reservoirs, pointed out that both reservoirs existed the risk of conversion from mid nutrition to eutrophication, should be taken necessary measures to prevent the happening of reservoir water quality eutrophication.

reservoir, water quality, eutrophication, Yellow River diversion project

1009-6825(2016)16-0212-02

2016-03-31

王若仪(1995- )，女，在读本科生

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