大宁调蓄水库低水位运行期水质保障措施

孙昊苏 赵 磊 胡国金

(北京市南水北调大宁管理处，北京 102442)

2014年12月12日，南水北调中线一期工程全面通水。5年来，累计调水255亿m3，沿线受益人口超过5800万。北京市是南水北调中线主要受水区之一。南水北调已逐渐成为北京城市供水的主力，主城区自来水供水量的73%来自南水北调供水，5年来中心城区供水安全系数由1.0提升到1.2。2019年密云水库蓄水量自2000年以来首次突破26亿m3。

2014年底，南水北调工程全面通水，截至2019年12月16日，大宁调蓄水库已累计蓄水9615.67万m3，为“五湖一线”补水869.56万m3，向稻田水库生态蓄水5398.78万m3。大宁调蓄水库正发挥着其防洪、调蓄的重要功能。

为保证北京市南水北调河西支线中堤泵站工程的建设安全，水库按照上级管理部门的要求，控制蓄水水位，自2018年12月2日至2019年10月15日，大宁调蓄水库连续10个多月没有蓄水，水库水位从47.85m降至最低45.95m，水库最低蓄水量585.80万m3，水库水面面积锐减，部分滩地裸露。

大宁调蓄水库是北京城市饮用水水源地，水质安全是水库保护的重要方向之一[1]。而水库长期低水位运行，可能改变水库原有的生态平衡，威胁水库水质安全。为做好水库低水位运行期间水库水质保护工作，水库管理部门周密部署，通过分析其潜在的水质安全风险，采取了一系列保障措施保障了水库水质安全。北京市南水北调水质监测中心水质监测数据显示，2018年12月至2019年10月，大宁调蓄水库水质总体稳定，基本保持在地表水Ⅱ类及以上标准(见表1)。因此，本文梳理总结了大宁调蓄水库低水位运行期间水质保障的措施和方法，以期为其他类似水库和工程低水位运行期水质保护工作提供参考和借鉴。

表1 大宁调蓄水库水质监测数据

监测及评价依据为《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)、《地表水环境质量评价办法》(环办〔2011〕22号文附件)。

1 大宁调蓄水库低水位运行期水质风险

1.1 水库改造及功能改变引起的外部条件变化

大宁水库位于北京市房山区大宁村北，建于1985年，原开发定位是永定河的滞洪水库，任务是当永定河卢沟桥断面发生洪水流量为2500～6200m3/s时，卢沟桥拦洪闸控泄2500m3/s，大宁水库、稻田水库、马厂水库滞蓄超过2500m3/s的洪量[2]。

大宁水库建设以来，永定河卢沟桥尚未发生超2500m3/s洪水，滞蓄洪水启用的概率较低。而南水北调倒虹吸由大宁水库库区穿越，大宁水库的地理条件、水库库容具备调蓄南水北调来水、提高北京城市供水保证率的条件。

因此，大宁水库在承担原设计防洪任务的基础上，增加了作为南水北调调蓄水库的功能，以充分发挥其防洪、供水效益。

大宁调蓄水库工程是北京市南水北调配套工程的一部分，水库于2011年底改造完成，改造完的大宁调蓄水库在承担原设计防洪任务的基础上，增加了作为南水北调调蓄水库的功能，一定程度上提高了北京城市供水保证率。水库新旧水位、库容情况见表2。水库设计洪水位61.01m，校核洪水位61.21m，最大可调蓄库容汛期为1006万m3、非汛期为3753万m3，总库容4611万m3。改造后原防洪调度原则维持不变，防洪片区面积维持不变，待河西支线工程建设完成后，大宁调蓄水库将作为水源地，为丰台第一水厂、丰台河西第三水厂、门城水厂、首钢水厂供水，总计供水规模66.5万m3/d[3]。

表2 大宁调蓄水库新旧水位、库容对照

1.2 交通运输风险

大宁调蓄水库北至京周路卢沟新桥，南接稻田水库，东临永定河河道，西至京港澳高速。水库西侧和北侧紧邻公路，社会车辆和人员较多；永定河右堤中段，水库东侧坝坡上，河西支线工程的中堤泵站及其附属管道工程正在施工。这些因素，均为大宁调蓄水库低水位运行期间水质安全的外部交通风险。

1.3 水库功能改变带来的衍生变化

水库增加调蓄功能后，可能会在一年中频繁调蓄。库水位降低，水面面积减小时，会使水库滩地裸露，水草、树木以及土壤中的动植物腐败可能影响水库水质安全。水面漂浮物和垃圾长期堆积可能造成区域水质指标改变，同时也影响水库工程形象。适宜的光照和温度会促进水库水生生物的增殖，在炎热的夏季水库可能面临富营养化的风险[4]。长期的水面静止不利于水库水质安全，可能加剧水库浅水区域水质恶化。在建工程的施工活动也可能影响水库水质安全。同时，因为水库蓄水量变化频繁，可能打乱原有的水库生态系统功能，使得水库自净能力降低，在夏季调节小区域微气候的能力也会随着水库水量的增减而发生变化，汇水区域地表雨水径流的生态自净能力也会随之减弱。

2 大宁调蓄水库低水位运行期间水质保障措施

2.1 低水位运行期间采取的水质保障直接措施

2.1.1 封闭管理保安全

大宁调蓄水库环库8km建有2m高硬质围网，围网上固定防跳刺网，实现了水库封闭管理。在围网外重点部位设置了4个流动岗、9个固定岗，保安人员24小时值守，防止无关人员和车辆进入水库，有效保障库区安全。在水库橡胶坝、中堤路北口、副坝观望台、退水节制闸、水库泵站、西堤扶壁挡墙等重点部位配置了16组摄像监控设备，实现24小时不间断监控。

2.1.2 加密巡查严管控

水库管理部门统一部署，建立专门的巡查管理制度和办法，明确巡查责任人，每天至少开展两次全面巡查工作，并详细填写记录和台账。施工区域由水政巡查人员专门盯守，每日记录施工情况，及时制止危害或可能危害水库水环境安全的行为。

2.1.3 优化美化净水质

2019年对大宁调蓄水库库尾区域(即小哑叭河洪水入库区域)进行坡面平整和植物种植，通过种植沉水植物、挺水植物，逐步增加水库库尾的水生植物盖度，利用植物的净化、过滤作用，防御小哑叭河汛期洪水携带的污染物，保障大宁调蓄水库的生态环境安全。

2.1.4 库区保洁美环境

水库管理部门建立了专业的运维队伍开展水库水环境保洁维护工作。至少每日1次对水面的垃圾、杂草进行清理。每周两次对坝坡、滩地的水草、树枝进行清理，水草生长旺季(5—10月)每日1次。至少每月1次对坝体两侧坝坡、滩地、边沟、滩地的杂草、灌木等高于80cm部分进行割除,清理过的地面杂草高度不超过15cm。

2.1.5 增殖放流保生态

增殖放流是大宁调蓄水库保护水质、维护水生态平衡的重要手段之一。自2013年起已向水库投放鱼苗9次，有效地维持了水库水体生态系统的健康和稳定。有研究表明，增殖放流是有效应对大宁调蓄水库潜在风险，防范藻类暴发和富营养化聚集的重要手段[5]。大宁调蓄水库中的鱼类，在水库的生态系统中占据着重要的生态位，它们主要以藻类和水草为食，水中的氮、磷通过营养转化，最终以渔获物的形式得到固定并移出水体[6]。采用适合规格的渔网合理捕捞成鱼，跟踪监测氮、磷的转移效果，适时调整放鱼的种类、数量、时间，有助于保障水库水质、水生态的安全。

2.1.6 水质指标常监测

北京市南水北调水质监测中心负责大宁调蓄水库的水质监测工作，自2014年底南水北调中线工程全面通水后，连续监测至今，大宁调蓄水库泵站北侧平台位置为水库水质监测取水点，监测频次为每月1次。大宁调蓄水库水生态监测频次为每月1次(部分月份因冰冻等原因停测)，汛期加密。水库泵站地下一层装有水质自动监测站，对水库COD、BOD5、TN、TP等7项指标进行实时监测，如发现异常，自动报警，有效保障了水库水质安全。

2.1.7 应急调水促流动

大宁调蓄水库泵站位于水库南端，总装机容量3200kW，安装潜水混流泵4台，水泵扬程8～12m，电压等级为10kV，输水采用两根直径为2.4m的钢管，最大工况输水流量可达20m3/s。

退水渠出口位于泵站东侧约300m位置，临近稻田水库进水闸，而进水闸附近高程较高，底板高程48m，此处水体较少且不易流动，结合前期水生态监测数据分析，该位置水生态监测指标在特定环境下可能发生突变。因此，适时启动水库泵站将水库南岸西侧的库水应急调至退水闸侧，有利于水库水质保护，也能在一定程度上促进水库水体流动，改善区域水环境。2018—2019年已累计启动水库泵站3次，累计运行56h。

2.2 大宁调蓄水库水质保护的远期规划

构建一个水草适度生长分布、鱼类多样性丰富、浮游生物数量适量的健康水生态系统，对于大宁调蓄水库来说非常重要。一个健康的水生态系统足以抵御低水位运行的威胁，甚至能够净化少量的入库污染物。现阶段大宁调蓄水库对于增殖放流的研究和实践较多，形成了一定的成果，积累了部分经验。下一步可尝试利用水库底部有较丰富泥沙的特点，恢复性地种植水草及一些沉水植物，如苦草、金鱼藻等，利用沉水植物在生长过程中吸收水体中的营养物质的特点，以及植物通过光合作用产生氧气，抑制有害藻类繁殖的能力，遏制底泥营养盐向水中的再释放。并定期收割沉水植物以转移水体中过量的营养物质，实现净化水体的积极作用。

从水库管理和城市供水保障的角度来说，水库调蓄洪水的次数和调蓄洪水的量越少，越有利于大宁调蓄水库饮用水水源地的水质保护。因此，加快推进小哑叭河改道工程建设，也有利于大宁调蓄水库未来的水质保护。

3 结 语

大宁调蓄水库是北京市重要的饮用水水源地，做好水源地的水质保护工作意义重大。 在城乡用水持续增长，生态补水力度持续加大的大背景下，预计未来3年，大宁调蓄水库还会经历2～3次较长时间的低水位运行期。这就要求水库管理部门及时总结经验，丰富技术手段，加大监测力度，保护水库水质安全。北京市南水北调河西支线工程建成后，大宁调蓄水库将成为河西支线工程的取水水源地，直接为门头沟、石景山、丰台河西地区数百万居民供水，多蓄水、多调水将成为水库未来发展的主线。而低水位期的水质保障措施仍将发挥其保护水源安全的重要作用。fffffb