小坑水库水环境状况调查分析及保护措施探讨
2020-06-04杨永辉
杨永辉
(韶关市曲江区小坑水库管理处，广东 韶关 512162)
1 小坑水库概况
小坑水库位于韶关市曲江区东南部，在浈江支流枫湾河上游，距韶关市区33 km的小坑镇境内。水库集雨面积为139 km2，年平均降雨量为1 650 mm，多年平均径流量为1.452 7 亿 m3，总库容为11 316万m3。小坑水库是一座集防洪、供水、灌溉、发电、水产养殖为一体的大(二)型水利工程，水库的主要任务是：提供年产量700万t的宝武钢铁韶关钢铁集团有限公司工业生产及生活用水；灌溉下游农田面积3 666.67 hm2；提供坝后电站发电用水。根据《广东省水功能区划》(2007年)，小坑水库位于北江大坑口以上水资源三级区，水功能区划为饮用农业用水区，主导功能为饮用、农业、渔业，以《地表水环境质量标准GB 3838—2002》Ⅱ类标准值作为水质目标。
近年来，受农村生活污染、农村面源污染等影响，水库水质正面临着富营养化，水质存在着变差的危险。本文在小坑水库水质分析、水生态状况及污染源调查的基础上，针对性地提出一系列工程及非工程措施，为水库水环境保护提供技术支撑和决策参考。
2 存在问题及原因
1) 水质存在着变差的危险
小坑水库水功能区一级区位于小坑水库开发利用区，二级区位于小坑水库饮用农业用水区。根据广东省水文局韶关水文分局提供的《小坑水库营养状态与生物监测月报》，2018年8月—2019年12月的《月报》中小坑水库水环境状况如下：小坑水库平均富营养状态指数(TSI)为中营养水平。小坑水库定期开展有水质监测，韶关市曲江区环境监测站于2018—2019年进行了8次8个季度的详细水质监测，仅有2个季度不达标。在不达标的监测次数中，超标项目均为总氮或总磷。综合来看，小坑水库水质各指标中总磷、总氮为水库水质污染控制指标，粪大肠菌群及溶解氧含量变动较大，为潜在污染指标。水库水质总体评价为Ⅱ-Ⅳ类，水质存在轻微污染，从污染源分析，主要受农业面源污染及农村生活污染。
2) 富营养化程度整体偏高
富营养化程度以广东省水文局韶关水文分局提供的2019年12月份小坑水库营养状态与生物监测月报报告数据：小坑水库3个站点的富营养指数均为38，营养状态指数(TSI)TSI<20为贫营养，20
表1 2019年12月小坑水库富营养化指标
3) 水库底质部分重金属超标
根据最近一次对水库底泥取样，取样3个，分别位于坝前、库中、库尾，评价项目主要是底泥监测数据的8项必检指标，分别为铜、汞、镉、铬(六价)、铅、总氮、总磷、pH值。底泥采样点位置如图1所示，评价结果见表2。
从检测结果来看，底泥土样pH值呈酸性，除库中的铜金属为二级标准值，其余金属元素均为一级标准。由表2可知，除库中略有重金属Cu超标，小坑水库底泥标基本达到《土壤环境质量标准GB 15618—1995》一级标准。根据当地环保局、水库管理处、附近村民等的反馈信息，近几年已经完全控制了水库上游的工业，没有造成库底底泥Cu指标超标的污染源，初步判断为历史原因长期沉淀造成。
图1 小坑水库底泥采样点示意
表2 小坑水库底泥样本评价结果 mg/kg
4) 大坝藻类丰度较高
根据广东省水文局韶关水文分局提供的2018年8月至2019年12月小坑水库营养状态与生物监测月报数据，小坑水库2018年8月至2019年12月期间没有藻类水华发生，也没有水华发生的趋势。小坑水库中共发现有142种藻类，它们分属于7个门的89个属。其种类丰度分别是：绿藻>硅藻>蓝藻>裸藻>金藻和甲藻>隐藻。从空间分布上看，小坑各种藻类丰度较均匀，丰水季节的优势种为蓝、硅藻类，而枯水季节的优势种常为绿、硅藻类。水库水体为中营养水平，优势种群为绿藻—硅藻型，绿藻主要有空星藻、四尾栅藻、角星鼓藻、硅藻主要有美丽星杆藻，金藻主要有鱼鳞藻，大坝藻类丰度为1.79×103个/mL，库尾为4.26×103个/mL，库中为4.03×103个/mL。水体中藻类组成主要以绿藻为优势藻类，丰度达到1.18×103个/mL，总体藻类生态较为健康。
3 区域污染源调查与分析
3.1 点源污染调查
经近期现场调查，目前小坑水库的点源污染源来自小坑镇镇区的生活污水排放。由于该点源污染量与小坑镇的人口直接相关，且小坑镇的生活水平与农村相近，故计入分散式农村生活污水一起进行统计。
3.2 分散式农村生活污染调查
1) 农村生活污水污染调查与分析
小坑库区范围涉及行政村及居民点共7个，分别是小坑镇的上洞、黄洞、和洞、汤湖以及小坑居委会5个行政村，以及始兴隘子镇境内的龙斗峯林场及瑶山村小组2个居民点，总户数为1 276户，人口总数为5 237人。通过现场调查，村中没有集中的排污管道，也未对污水进行处理，生活污水就近排入附近小河沟，最终排至水库库区。
库区生活污水污染物参考国家环保部确定的太湖流域污染源调查数据(见表 3)，根据各地区农村人口数、人均用水量及人均产污系数，测算农村生活污水及污染物的排放量(计算结果见表4)。
表3 农村人均生活污水及污染物排放量 g/(人·d)
表4 库区规划范围内农村生活污水及污染物排放量 t/a
2) 分散式禽畜养殖污染调查与分析
经调查，在小坑境内上洞村和始兴境内瑶山村各有1处小规模养鸡场，规模分别为6万只/a及4万只/a，养殖场粪便均以堆肥形式对外出售，对于库区水质基本无影响。对库区水质有影响的为各农户养殖的家禽和牲畜。家禽主要为鸡，库区内养鸡数量在调查时约为10 200只；牲畜品种主要为猪和牛，数量分别约为1 200与300只。这些禽畜排放粪尿及其污染物，大多数未回收利用和处理，仅进行简易处理直接排放。
根据计算，库区内禽畜养殖污染物排放量为：COD排放量为149.77 t/a，氨氮污染负荷为14.08 t/a，总氮污染负荷为31.98 t/a，总磷污染负荷为8.78 t/a。
3) 农村生活垃圾污染调查与分析
目前虽然库区里的各村已设置了垃圾收集站，人工收集垃圾，并把垃圾统一运到垃圾收集站处理。但是由于小坑水库地处小坑水库国家森林公园内核心区，平时来来往往游客较多，加上村民素质参差不齐，生活垃圾随处可见，乱堆乱放，污染较为严重。按照我国城市生活垃圾的规划指标人均0.7 kg/(人·d)的垃圾产量，规划范围内人口总数为5 237人，则库区内农村生活垃圾年排放量1 338 t/a。
4) 农业面源污染调查
库区集雨面积内共有经济林1 082.33 hm2，水田301.27 hm2，旱田123.40 hm2。农业活动产生的面源污染主要为旱地、水田种植的产污，主要因素是人工施肥产生的面源作用，土壤中高含的氮、磷和有机质随降雨及灌溉尾水进入地表水体产生较大污染。
库区内7个村组，水田主要种植水稻，旱地主要是种植蔬果如佛手瓜等农作物。由于目前农村里面的种植技术低下，基本都是人工施肥，污染物都是直接排放到库区里。
农业面源污染物COD、氨氮的排放量，估算方法参照《全国饮用水源地保护规划》，利用作物种植面积和经修正的源强系数进行计算。标准农田源强系数为COD 10 kg/(亩·a)，氨氮2 kg/(亩·a)。经计算，库区内水田、旱地、山林面源污染负荷：COD排放量为361.74 t/a，氨氮污染负荷为72.35 t/a，总氮污染负荷为111.20 t/a，总磷污染负荷为6.95 t/a。
5) 水源地内源污染调查
① 水产养殖污染
经调查，小坑水库库面已承包给大森林温泉开发有限公司进行养鱼，面积约为253.33 hm2，养殖规模约3 t/a。水库没有使用网箱养鱼，养殖方法为自然放养，没有投入饲料，故产生污染物可忽略不计。
② 底泥污染状况
根据水库底泥抽样检测结果，小坑水库的底泥污染状况较轻，后期应重点做好预防保护工作。
③ 水面流动污染源
经调查，水库没有航运功能，目前只有游艇，钓鱼项目，有少量来水库钓鱼及游玩的游客留下的固体废物(如泡沫盒、钓鱼饵料包装袋等)，污染程度轻微。
3.3 库区污染负荷汇总分析
对库区污染负荷进行汇总，库区生活污水排放量约为15.29万t/a，COD排放量为542.86 t/a、氨氮为94.07 t/a、总氮为152.74 t/a、总磷为16.57 t/a、生活垃圾产生量为538.34 t/a；生活污水入库量约12.23万t/a，COD入库量约389.35 t/a、氨氮为71.0 t/a、总氮为134.84 t/a、总磷为12.01 t/a。在入库污染负荷中，COD主要来自农业面源污染，其次来自农村养殖；总氮主要来自库区林地、水田的面源污染；总磷、氨氮除主要来自库区面源污染外，农村养殖也是一个重要来源。
4 水资源保护措施
小坑水库水源保护规划是针对水库的污染来源、污染现状及预测，提出入库污染控制和消减方案。水库的污染控制和消减主要分为工程措施和非工程措施两个方面。
4.1 工程措施
工程措施方面主要考虑建设污水管网、污水处理站、垃圾处理站、垃圾收集池、水库污泥疏浚和水质监测体系。其中污水管网和污水处理站建设主要是处理库区内的农村生活污水和禽畜排放污水，垃圾收集池主要解决库区内农村居民的垃圾污染问题，水库污泥疏浚主要解决水库内受到污染的底泥问题，水质监测体系主要是为了保证随时监控水库水质。
1) 污水管网及污水处理设施建设
目前，小坑镇的生活污水直接排放进入水库，直接排放的污水对水库的水质影响较大。根据小坑镇的实际情况，建议采取截污方案，将生活污水统一收集起来，从西侧引至枫湾河的支流进行处理后排放到水库下游。其余居民点(和洞、汤湖、黄洞、上洞、龙斗峯林场、瑶民村)较为分散，生活污水就在当地进行处理。
2) 农村生活垃圾处理
在曲江区的美丽乡村建设中，已在各村设置了垃圾收集站，人工收集垃圾，并把垃圾统一运到垃圾收集站处理。为加强垃圾收集管理，根据目前村落分布情况，规划每个自然村增设一个垃圾收集池。
3) 水库底泥疏浚
小坑水库兴建于 20 世纪60年代初，50多a来长期受到库区村民生活污水及生活垃圾、农药等的污染。污水中的各种污染物经过多年淤积，形成了潜在的二次污染源。比如重金属物质，因为水库中水流速变慢，重金属因氧化而沉积，并逐步富集在底质中。随着水库水质恶化，水中含氧量降低，靠近库底部分的水体形成缺氧环境，重金属因还原反应而重新溶入水中，从而造成水体 的二次污染。根据小坑水库的底泥检测结果，库中底泥 Cu 重金属超标， 因此底泥疏浚是控制水库遭受二次污染的一项有效措施。
4) 水库水体监测设施
目前，小坑水库的水体监测是通过取样外送进行，为了能及时掌握库体水质变化情况，建议建立水库水体监测设施。
5) 农业面源污染治理
根据小坑水库的实际情况，采取如下措施减少面源污染：
① 禁止炼山造林
禁止炼山造林即“耙带”式造林，杉树砍伐之后，不放火烧山，而是用柴刀、耙子等器械，把枯枝烂叶耙出一条条水平沟，像菜地一样，枯枝烂叶在3 a内完全腐蚀，成为肥料。
② 植被缓冲带建设工程
由于入库支流两侧大多辟作农地、菜园，地表裸露率高，肥、水流失量大，因此在支流河道两侧建立植被缓冲带，防止地面污水及化肥、农药等农业面源对河道的污染。缓冲带性质为景观、经济型植被缓冲带；缓冲带林为以阔叶林为主的混交林，乔、灌、草或乔-草结构的复层林；缓冲带树种选择应综合考虑树种的适应性、根系生长习性、分布范围、枯枝落叶层、养分吸收和贮藏特性以及景观、经济效果。
③ 实施退耕还林工程。
为了尽可能控制和减少农田对水库水域的影响，要加大力度，规划和实施好库区农田退耕还林工作。现场调查发现水库周边都种有玉米等经济作物，建议今后禁止在库区范围内开发种植果树、水稻等高度集约化经营的作物。
④以生态型、效益型农林产业取代传统型农林产业，大力控制和减少农业污染。化肥应多使用易降解、低残留的微肥及有机肥，禁止使用有毒害、使用不完全的化肥。农药应多使用易降解、少毒害的品种。
6) 水库富营养化防治
小坑水库是曲江区唯一一座综合利用的大(二)型水库，为广东省水库湖泊Ⅱ级饮用水功能区。小坑水库的总磷指标超标，属中营养化状态。虽然水库发生蓝藻水华的风险较低，但仍需进行有针对性的水生态保护及修复措施。应从源头上降低水库蓝藻水华发生风险，开展水库蓝藻水华风险评估与预警工作，开展水库蓝藻水华发生机制专题研究，建立供水水库蓝藻水华档案等。同时要采取相应防治措施，防止水库蓝藻暴发。
4.2 非工程措施
1) 加强库区污染源的整治管理工作
目前，小坑水库库区内主要的点污染源为小坑镇的生活污水。措施实施后，污水均通过污水管网进入污水处理站处理。按照水源保护区的规定，应禁止向水库进行污水排放。同时应建立库区生活垃圾长效管理机制，建立“村(居)实施、保洁员承包”的环境卫生工作运行管理机制。各村委要高度重视农村环境卫生问题，将农村垃圾处理作为清洁乡村环境，推进新农村建设的一个重要切入点来抓。
2) 加强库区水源地保护的制度建设
应加强水源保护管理能力建设，尽快完成小坑水库水源保护区划分，制定相关的管理办法并严格执法，加大执法力度，严格执行《中华人民共和国水污染防治法》、《饮用水水源保护区污染防治管理规定》、《广东省饮用水源水质保护条例》、《韶关市曲江区饮用水水源保护区污染防治规定》等相关法律、法规，对侵占、污染、破坏水源保护区的行为及时制止，加强对水源流域范围内污染违法行为的惩罚力度；制定不炼山造林制度。加强水质监测制度，建议建立小坑水库水源地保护制度。
3) 加强水环境保护监督管理
加强水源地保护监督管理是保护水库水质、预防各类水污染事件发生的重要措施。日常监管工作主要包括：实行库区巡查，加强对库区排污、开发建设工程等各类影响水质行为的监管；对进入库区的危险化学品、有毒有害物质的运输和流通进行监管；加强库区旅游、钓鱼、游泳等活动的管理；做好水库上游入库河流、坝区周围及水库水面的卫生管理；对在库区漫滩、湖边进行水稻种植、网线投料养鱼的行为给予限制。
4) 加强库区产业结构调整
大力开展农业产业结构调整，鼓励库区发展生态农业模式和生态农业技术。推行有机食品、绿色食品、无公害食品标准，一方面有利于减少污染，另一方面有利于提高食品质量。通过调 整种植结构、推广科学用肥和使用有机复合肥料等措施减少化肥施用量。
5) 建立水库突发性水污染事故应急预案
为防止突发性污染事故对小坑水库水环境造成的严重影响，建议建立突发性水污染事故应急预案。
5 结语
小坑水库作为韶关市重要的备用供水水源地，现已存在水质变差的趋势。本文对小坑水库水质分析、水生态状况及污染源几方面进行了调查研究，提出了可行性地工程性与非工程性的水资源保护措施，进一步深刻认识加强水库水资源保护工作的重要性和紧迫性。只有不断加大对库区污染源的监督整治力度；强化水库库区水资源保护制度管理，加强与环保、水利、自然资源、农业等有关部门的沟通协调，积极推进多方参与的水库水资源保护长效体制机制建设，才能切实改善水库水源水质，更好地促进小坑水库水资源的可持续利用与发展。
