浅析白云水库“异重流”对水质的影响

罗 丹，周良雄，曾 昱

（邵阳水文水资源勘测中心，湖南 邵阳 422000）

1 工程概况及水质状况

白云水库地处邵阳市城步县境内，为巫水梯级之首，属多年调节的“龙头水库”工程。白云水库地理坐标为东经110°20′，北纬26°20′，集雨面积556 km2。巫水发源于湘桂边界的金紫山脉，其上游为金紫山林场和十万古田次生原始林区，流经兰蓉、白毛坪、坪水等山间盆地后，注入白云水库。白云水库总面积9.6 km2，水路蜿蜒18 km，总库容3.6 亿m3、多年平均入库流量20 m3/s。白云水库坝高120 m，正常蓄水位540 m，装机容量54 MW，电站于1992 年3 月开始施工，1999 年建成。

湖南省河湖水质监测中心邵阳分中心在白云水库设有1 个水质监测断面，为白云水库断面，多年监测结果表明，白云水库常年水质良好，无超标项目，达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中的Ⅱ类标准。

2 水库“异重流”现象

2017 年6 月30 至7 月1 日，巫水白云水库以上流域发生特大暴雨洪水，洪水过后3～5 天水库来水逐渐变清，然后水库水开始出现明显分层现象。水库上层水开始变清，但中下层水仍然浑浊，形成白云水库暴雨洪水过后浑水异重流。

根据白云水库的实际情况，采用高扬程水泵抽水的方式确定水库浑水层的位置及厚度。在水库坝上布设4 个调查断面，分别为坝上180 m、坝上2 800 m、坝上8 150 m、坝上9 900 m。坝上180 m 和坝上2 800 m断面分别布设3 条垂线，坝上8 150 m 和坝上9 900 m断面在中泓处布设1 条垂线,垂线布设详见图1。

现场情况表明：各调查断面水体分层十分明显，其中，坝上180 m、2 800 m、8 150 m 3 个调查断面自上而下水体越来越浑浊，坝上9 900 m 调查断面自上而下水体先浑浊再变清。具体浑浊度情况见表1。

3 “异重流”过程中的水质分析

图1 监测断面与垂线布置示意图

表1 各调查断面水体浑浊度调查情况表

根据现场调查确定的白云水库浑水层的具体位置及厚度，分别在4 个断面、8 条垂线的各个水层采样，本次检测参数主要有水温、pH、浑浊度、镉、铝、铜、铅、锌、铁、锰、高锰酸盐指数、碳酸根、重碳酸根、总硬度、总碱度、钙、镁、钾、钠等24 个参数。

从4 个监测断面的检测结果来看，表层水样水质和往年的监测结果无明显变化，深水样品监测结果表明，较表层水样出现明显变化的参数主要有铝、浑浊度、铁、锰等；其中铝和浑浊度的变化最为明显，而且有明显变化的各参数都随水深的增加而增大，在浑浊度最大处检测值最大，随后，浓度值逐渐减小。各监测断面浑浊度、铝、铁监测结果变化趋势见图2～图4。

图2 各断面浑浊度变化趋势

图3 各断面铝测定值变化趋势

图4 各断面铁测定值变化趋势

4 结 论

根据以上结果分析，结合以往白云水库异重流现象的资料和现场调查的情况来看，由于白云水库属于深水型水库，夏季易形成稳定的热分层结构，而热分层期水库底部的厌氧环境促使水库沉积物中污染物的释放，对下层水体造成污染；加之暴雨径流易形成泥沙异重流，在异重流浑水层以下，高污染负荷的暴雨径流在异重流的作用下没有得到有效沉降，导致水库在浑水层重金属铁、锰、铝浓度出现不同程度增大，而中上层水体水质不易受到污染。城步县自来水厂取水口高程475 m，位于水面以下62 m 左右，正处于浑水层，取水口水浑且铁、铝等金属浓度增大，严重威胁了取水安全。建议新建1 座取水泵站或取水泵船进行分层取水，根据水库的水位变化，优化取水深度，抽取水质较好的中上层水体，避免因夏季热力学分层以及暴雨径流对水源水质产生影响。