丹江口水库水环境评价方法探讨

赵文耀

(长江委水文局汉江水环境监测中心，湖北 襄阳 441022)



丹江口水库水环境评价方法探讨

赵文耀

(长江委水文局汉江水环境监测中心，湖北 襄阳 441022)

从南水北调中线水源地丹江口水库的水质监测评价出发，初步分析了目前水源地水质监测评价的现状。指出单因子评价法在评价水质时存在的过保护问题等，并进一步分析了水质监测评价存在的问题，阐明了丹江口水库作为南水北调中线水源地的重要性。提出根据水质指标对水体功能类别的影响程度进行改进评价，以及需采取的相关水质监测评价措施等。

水源地； 水质监测；监测评价； 南北水调工程；丹江口水库

随着社会经济的发展，水资源短缺和水环境污染问题日益突出，作为南水北调中线工程水源地的丹江口水库，调水远涉千余公里入京津，其水质状况是众目焦点。水环境质量状况直接影响着调水水质，甚至决定着工程的效益，是确保南水北调中线工程长期有效调水的关键所在，而水质评价的准确性与评价方法的科学性也直接关系到能否准确反映库区水体的水质污染状况[1]。

1 流域概述

1.1 自然环境

汉江是长江的最大支流，发源于秦岭南麓，干流流经陕西、湖北两省，支流旁及四川、河南等省，于武汉市汇入长江。干流总长1 570余千米，丹江口水库以上为汉江上游，水库周边山高坡陡，深谷连绵，山地丘陵面积占97%，盆地小平原面积占3%，其地形特点是岗岭起伏，宽窄相间，森林覆盖面积甚少，总的趋势是由西北向东面倾斜。

1.2 流域概况

丹江口水库控制流域面积95万km2，跨陕鄂豫三省，主要支流有堵河、神定河、浪河、老灌河和天河等二十余条，河流主要以降水补给为主，多年平均降水量为1 000 mm，多年平均入库水量为395亿m3。南水北调中线工程丹江口水库正常蓄水位从原来的157m升至170m，蓄水面积由750 km2增加到1 050 km2，正常蓄水库容从原来的175亿m3升至290亿m3。现阶段是具有防洪、调水、发电、灌溉、航运及水产的综合性水库。

2 水环境评价

2.1 水质监测分析

丹江口水库是由汉江及丹江两库区并联而成，主要水源为汉江、丹江及重要支流，而径流主要来源于降雨。丹江口水库建成后，水文条件改变，水质、水生态也在变化。根据40余年的水质监测资料分析，特别是对近年来的水质监测资料分析评价表明，除少数江段个别项目超过地表水环境质量标准Ⅲ类标准外，汉江上游(丹江口水库以上)的水质都达到了Ⅲ类以上标准，Ⅰ～Ⅲ类水河长占 90.3%，水库属于中营养型水库。

为了监测丹江口水库的受污染程度及水质状况，在进行常规监测及水功能区监测时，采用单因子评价法评价水质并分析其污染原因，进而提出防止污染控制措施。监测评价结果表明：①丹江口水库主库区水质良好，水库流域水质符合Ⅰ～Ⅱ类水体功能要求的监测断面占88%；②符合Ⅲ类水体功能要求的监测断面占8%；③符合Ⅳ类以上水体功能要求的监测断面占4%。而且，符合Ⅲ类水体以下的监测断面基本上都是支流水体，所以说基本符合对水体功能的要求，可以看出水质总体优良，是南水北调中线工程的理想水源地。

2.2 水质评价方法

我国目前实施的《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)将水质分为Ⅴ类，并且对水质评价做出了具体规定：地表水环境质量评价应根据实现的水域功能类别，选取相应类别标准，进行单因子评价，评价结果应说明水质达标情况，超标的应说明超标项目和超标倍数。

在地表水分析评价中，用于水质评价的数学模型很多，但由于水质评价参数与水质等级间的非线性关系以及水体污染的复杂性，水质评价至今也没有公认的、通用的数学模型。现在常用的单因子水质评价法是我国实施多年且获得认可的一种方法。目前，监测的重点水功能区，省界重点断面等水质监测评价结果中，均采用单因子评价法评价水体的质量状况。该方法在所有的水质监测项目中，以其中最差的项目指标来代表某水体的水质状况，这样评价其实不科学，未考虑其他参数指标的影响，即屏蔽了其他参数的作用。例如，丹江口水库作为南水北调中工程的水源地，某个支流粪大肠菌群指标超标，按单因子评价法去评价，水质达到Ⅳ类，则水体已超过Ⅱ类水标准，没有使用功能，但实际上通过水库的自净能力以及污水处理等，水质能满足水源地的标准，监测水体并未丧失使用功能。

在水库的年度水质监测评价中，某年的监测评价见表1。按单因子评价法评价，总氮1.240 mg/L，水质类别就是Ⅳ类水，如按Ⅲ类水为标准，即超标0.24倍，但是如果总氮不参与评价，水质类别就是Ⅱ类水，实际评价时一般采用总氮不参与评价，但这样评价不符合国家标准，也没有技术规定支持。

3 问题及探讨

3.1 存在的问题

《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)规定：Ⅲ类水主要适用于集中式生活饮用水地表水水源地二级保护区、鱼虾越冬场、水产养殖区等渔业水域及游泳区。在丹江口水库的水质评价中，如按单因子评价法评价，总氮为1.240 mg/L，水质类别就是Ⅳ类水， 即超标水域失去Ⅲ类水的使用功能。 然而，首先应该分析总氮对水库以及水源地使用用途的影响程度，并分析其成因，看水源地是否超过了Ⅲ类水标准所规定的使用功能，再进一步作出结论。如果水源地没有超过Ⅲ类水体的功能，而只是水源地的某项水质参数超过了Ⅲ类水标准，就判断该水体失去使用功能，那要达到丹江口水库不超过Ⅱ类水的标准就会困难。因此，对于具体项目具体分析是比较合理的。

表1 水质监测成果 mg/L

作为世界上规模最大的调水工程之一，丹江口水库水质总体评价是优良的，有个别项目超标不会影响整体的水质状况。南水北调中线工程要求水源地的水质达到国家地表水Ⅱ类以上的水质标准(GB3838—2002)，即水质项目总磷不超过0.025mg/L,总氮不超过0.5mg/L，高锰酸盐指数不超过4 mg/L，五日生化需氧量不超过3mg/L等。根据长江委汉江水环境监测中心近几年的监测资料，库区水质总氮指标为1.2～1.6mg/L, 总磷为0.00～0.03mg/L,超过或接近了Ⅱ类水质标准。这是因为，一方面近年丹江口水库上游来水、降雨都在减少，部分支流如神定河排污所致；另一方面, 丹江口水库静库面积达750 km2,水环境监测布局还不完善，一些水域监测代表性不足，对水库流域进行水质评价时，不能作出准确的评价。此外，水库水环境评价方法的不同也会造成评价结果差异。

3.2 初步探讨

(1) 监测库区水体的水质状况是否满足功能要求，与水质项目指标的影响有关，作水质评价时，不应简单地认为一项水质指标超标，则水体一定不满足使用功能。合理的评价是分析所有水质监测项目指标对该水域使用功能的需要程度，确定主要影响的项目参数来评价，即采用多因子评价法来评价。若某一对水体不具有关键影响的指标超标，水体并不会完全失去使用功能。否则，丹江口水库作为南水北调中线的水源地，不超过Ⅱ类水的标准将很难达到。而如按照满足和不满足使用功能两种情况分析，经过分析对比评价后，就可以认为水体能够满足使用功能，若有多项对水体功能不具有关键影响的参数指标超标，也可分析多项指标的叠加影响，进一步判断水体是否满足使用功能，即为了达到对监测水体更科学合理的评价，需要进一步的深入研究。

(2) 为比较水环境质量评价方法的适用性和局限性,在分析几种常用评价方法的基础上，利用常规监测的若干个断面的水质监测数据，对单因子评价法及多因子评价法等方法进行了对比分析评价(评价数据略)。结果也表明，单因子评价法评价结果差异较大,仅有少数断面的评价等级一致,且水质越差,各种方法所得的评价等级差别就越大。多因子评价法中参数指标权重的选择对评价结果影响较小,统计表明，大部分的断面评价等级没有因指标权重而发生变化。

综合各种评价方法在理论和实践上的优缺点，并结合水环境评价管理需求，可以看出, 如采用单因子评价法判断水质超标，要进行具体的项目参数分析。同时，单因子评价法和多因子评价法具有一定的关联性和互补性，可根据情况选择运用，即在水环境质量评价中可以结合使用进行水质评价。

4 结 语

综上所述，丹江口水库作为南水北调中线工程的水源区，现行的用单因子评价法来评价库区水质是不全面的，一般是水质等级评价过低，这样不利于反映库区水质状况是否能满足使用要求。应该根据各个监测项目的水质类别来分析，科学合理地评价水体使用功能以及库区的综合水质。在分析库区水体受损的水质参数指标所对应的受损库区面积的基础上，将水体水质指标与水体受损成因相联系，分析出库区水体受损的成因，这样才能有针对性地采取水资源保护措施。

若有一项水质参数超标，则应根据其对库区水体受损的影响程度，作出合理的评价结论：即若这项水质参数超标且对库区水体功能产生关键影响,则库区水体评价为不满足使用功能要求，水域功能完全受损；若这项水质参数超标但对水体功能不具有关键影响或影响不大 ,则可能评价为水体满足使用功能要求，水体使用功能部分受损或者满足使用要求，但使用功能降低等。不能认为一项指标超标，则水体一定不满足使用功能，要具体分析原因并做出合理评价。

若有多项水质参数超标，但对库区水体功能不具有关键影响,则应先判断多项指标的叠加影响,再判断水体是否满足要求，即评价结论可能是：库区水质使用功能部分受损或者完全受损，并不认为多项指标超标，则库区水质一定不满足使用功能。这样就避免了水质评价等级过低的现象。

研究结果表明, 丹江口水库自建成后,在个别支流断面水质污染的情况下,水库水质状况却依然保持Ⅱ类以上,说明水库水体对污染物有较强的净化能力,从而可以确保库区水质良好。由于水源地范围广、控制污染难度大、影响水质污染的物质很多，因此要用客观有效的评价方法，使水质评价结果更加科学，为水源地的水环境保护和管理提供准确的水环境评价资料。

[1] 赵文耀. 丹江口水库流域生态环境保护现状[J]. 人民长江, 2006，37(12)：75-76.

(编辑：李 慧)

2016-09-15

赵文耀，男，长江委水文局汉江水环境监测中心，高级工程师.

水质评价

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