丹江口水库170 m 蓄水期陶岔水域水质状况及其保障对策

2022-05-28何建刚吴佳敏

河南水产 2022年2期

杨孩，何建刚，吴佳敏，李楠＊

（中国南水北调集团中线有限公司渠首分公司，河南南阳 473000）

丹江口水库（32°36′～33°48′N，110°59′～111°49′E）位于汉江中上游，横跨鄂豫两省，由汉江库区和丹江库区组成，为南水北调中线工程水源地[1]。丹江口大坝加高工程自2013年竣工验收以来，水库水位从未蓄至正常蓄水位170米，因此丹江口水库在今年（2021年）秋汛来水有利于蓄水的形势下进行试验性蓄水，并于10月10日14时，丹江口水库水位蓄至170米正常蓄水位，本次成功蓄水为南水北调中线工程和汉江中下游供水提供了基础保障，也为丹江口枢纽工程整体竣工验收创效了有利条件。

陶岔水域的水质状况直接决定着南水北调的输水质量，因此本文基于陶岔监测站在丹江口水库水位抬升期间（160 m至170 m）水质监测成果，分析陶岔水域水质现状，分析水质变化原因，提出水质安全的保障对策建议，以期为丹江口库区的水环境治理提供参考。

1 研究范围与数据来源

1.1 研究范围

陶岔水域的陶岔坝前（S1）、陶岔坝后（S2）、姜沟（S3）三个监测位点，如图1所示。

图1 水质自动监测位点

1.2 数据来源

数据时间自2021年7月7日至10月10日，水位数据来源于湖北省水利厅官网；水质数据来源于生态环境部陶岔坝前自动监测站，陶岔渠首枢纽管理局坝后、姜沟自动监测站，水质指标包含水温、pH、电导率、浊度、溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮。

2 水质现状

整体来看，丹江口库区水位由160 m抬升至170 m期间，除陶岔坝后位点溶解氧在10月4日-7日期间为III类水外，陶岔水域水质基本保持在I～II类之间（河流总氮不参评）。三个监测位点温度和pH变化趋势相似，陶岔坝前位点电导率在8月后明显高于陶岔坝后和姜沟位点。各监测位点浊度较小，其中陶岔坝后和姜沟浊度低于陶岔坝前位点。溶解氧变化趋势相似，陶岔坝后位点在10月溶解氧浓度开始降低，并于5日下降至III类水水平。陶岔水域氨氮浓度均处于I类水水平，进入8月汛期后陶岔坝前显著高于坝后和姜沟位点。陶岔坝前在8月汛期前高锰酸盐指数高于坝后和姜沟位点，为II类水水平，汛期后三个站点浓度水平相近，为I类水水平。陶岔坝前、坝后两个站点总磷浓度在此期间处于波动状态，且处于I类水水平。陶岔坝前总氮在汛期前处于III～IV类水水平，汛期后和坝后处于相似水平处于II类水标准。

图2 丹江口库区水位及陶岔水域水质状况

3 溶解氧下降原因分析

溶解氧（DO）是水体经过与大气中的氧气交换或经过化学、生物化学等反应后溶解于水中的氧。统计数据表明，溶解氧与水温极显著的负相关[2]。这是由于温度越高，溶解的盐分越大，水中的溶解氧越低。溶解氧在垂直方向上因太阳辐射及水体热传导的作用呈现季节性的分层。春秋冬季，库水由于存在上下对流混合，上下层水体水温处于均温状态，溶解氧也基本相同；夏季因表层水体升温比下层快，形成了明显的温度分层结构和溶解氧分层结构，表层与空气充分接触，溶解氧较高，底层因有机质分解消耗氧和水体溶解氧得不到及时的补充，溶解氧较低。分析陶岔水域坝后溶解氧较低的原因可能有以下两个方面：

3.1 洪水扰动

水库蓄水后，淹没的土地和消落带中存在大量的腐殖质。丹江口库区上游秋汛期间，入库流量和流速增加，由于洪水的扰动，沉降在底泥中的腐殖质在水体中翻滚、悬浮。腐殖质是一类分子量在300-30000的一类有机物，含有大量的醇基、羧基、酚基、苯环等基团，在微生物分解的过程中需要消耗大量的氧气，造成水体溶解氧降低[3]。

3.2 水体未分层

10月为丹江口库区夏季向秋季的转换季节，进入秋季水体分层现象减弱或消失，水体上下处于均温状态，水流上下交换混合。由于交换作用，下层的低溶氧水体携带耗氧的腐殖质进入上层，消耗上层水体中的溶解氧；同时上层的浮游藻类也会被水流带入下层，由于下层光照较少，减弱了浮游藻类的光合作用，进一步减少溶解氧的产生，从而降低溶解氧水平[4]。