招远市城子水库水生态环境分析及对策

宋吉志

山东招远市自来水公司 山东 招远 265400

1 水库简介

城子水库位于招远市毕郭镇西城子村北，大沽河流域上游，控制流域面积120平方公里，是一座集防洪、灌溉、渔业养殖和城市供水于一体的中型水库。水库于1958年5月动工兴建，当年建成拦洪蓄水；2000年进行了除险加固，2005年竣工验收；2020年3月，按新的标准再次进行除险加固，2020年12月30日完工。经两次加固后，水库总库容达到4857万立方米，兴利库容2088万立方米，死库容112万立方米。

城子水库是招远市重要的城市饮用水水源地，自2001年开始向城区供水，平均年供水426万立方米。

山东省环境保护厅文件鲁环发【2010】124号《关于烟台市饮用水水源保护区划定方案的复函》规定，城子水库一级保护区水域范围为正常水位线以下的全部水域，陆域范围为城子水库正常水位线以上200m范围内的陆域；二级保护区水域范围为城子水库入库河流上溯3000m范围内的河道水域，陆域范围为陈子水库周边山脊线以内的汇水区域、入库河流上溯3000m范围内河岸纵深50m范围内区域。

2 水生态环境现状

2.1 城子水库水质

自来水公司对城子采取自检或外检的方式，每月对《地表水环境质量标准》GB3838—2002中基本项目24项和集中式生活饮用水地表水源补充项目5项进行检测，按照该标准三类标准限值进行合格性判断，本次着重分析2018年1月以来的水质情况。

自2018年1月到2022年1月49个月检结果，总氮有38个月超过标准限值1.0mg/L，平均值5.44mg/L,最大值15.9mg/L，出现在2022年1月；总磷有18个月超过标准限值0.05mg/L，平均值0.081mg/L，最大值0.55mg/L，出现在2020年1月；硝酸盐有5个月超过标准限值10mg/L,平均值4.55mg/L，最大值15.1mg/L，出现在2022年1月；高锰酸盐指数有2个月超过标准限值6mg/L，平均值4.34mg/L，最大值6.80mg/L，出现在2020年10月；化学需氧量有3个月超过标准限值20mg/L，平均值小于17.59mg/L，最大值27.7mg/L，出现在2020年10月；其余检测项均合格。

自2021年10月开始，城子水库硝酸盐氮一直在15.0mg/L以上。2022年3月，我们在水库中选择13个点取样检测，硝酸盐氮值最少的15.58mg/L、最大的是阎家河入口处达40.84mg/L、其中离大坝500米水库中心10米水深处取样点为15.68mg/L，说明水库水体均受到了污染，水环境恶化。

2.2 富营养化程度分析

水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河湖、水库和海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。

多数学者认为氮、磷等营养物质浓度升高，是藻类大量繁殖的原因，其中又以磷为关键因素。一般采用的指标是：水体中氮含量超过0.2-0.3ppm，磷含量大于0.01-0.02ppm。城子水库含氮量平均值5.44ppm、磷含量平均值0.081ppm，大大超过了富营养化指标，且总磷含量有时达到V类甚至劣V类。近几年，不时爆发的藻类物质的增多，充分说明了城子水库水体已富营养化。

3 污染原因分析

3.1 农业生产污染

农业生产污染主要来自农药和化肥使用形成的面源污染、畜禽养殖产生的粪便及污水[2]。城子水库上游属于丘陵区，非常适宜农作，区域内农业耕地面积10.9万亩，主要以粮田和果园为主，农业生产活动COD排放量为1090t，NH3—N排放量为218t；畜禽养殖场20余处，畜牧业折算成猪为5.0万头，年生产COD排放量为326t，NH3—N排放量为65.7t。农业生产过量N、P肥料及残留在土壤中的农药和化肥、畜禽粪便及污水随降雨径流进入水库污染水体。

3.2 农村生活污染

农村生活污染主要指生活污水和垃圾，城子水库坝址以上共有46个行政村，人口4.6万人，随着农村居民生活水平的提高，厨房废水和洗涤废水越来越多，每年产生生活废水35.18万吨，农村生活污水的特征是水质比较稳定，有机物和氮、磷等营养物含量较高，区域内农村居民生活年COD排放量为564t，NH3—N排放量为40.3t；农村生活垃圾也逐年增多，现在每年可产生生活垃圾25180 吨。这些废水、垃圾随地表径流进入水库，造成水体污染。

3.3 工业污染

城子水库上游工业污染，主要是农副产品加工产生的废水，区域内仅有4家企业，用水量较少，废水不外排。

3.4 水库底泥污染

水库建成以来，接纳了上游大量泥砂、农药、化肥、垃圾、动物粪便及动植物腐殖质等，堆积在库底。一旦受到扰动，底泥中的污染物便会释放到水中，污染水体。

3.5 水资源承载能力低

水资源承载能力就是在当地水资源保证生态用水和环境用水，维系良好生态系统的前题下，能够持续支撑国民经济发展（包括工业、农业、社会、人民生活等）的能力[1]。城子水库上游多年平均降水632mm，多年平均水资源量2184万m3，人均占有水资源量475m3。联合国有关部门研究认为，人均水资源量小于3000m3轻度缺水，小于2000m3为中度缺水，小于1000m3为重度缺水，小于500m3为极度缺水[1]。按此标准，城子水库以上流域属于极度缺水。而城子水库以上流域年平均用水多达1657万m3，占水资源总量的75.9%。因此，城子水库上游河道多数时间断流、干涸，基本没有生态环境用水，自然生态调节功能严重降低，大大减弱了河道的自净能力。

4 对策

作为城区主要的供水水源地，鉴于城子水库水生态环境现状，急需采取工程措施、生态措施和管理措施等对污染源加以控制、对污染物进行处理降解，不断提升水库水质，达到《地表水环境质量标准》III类标准。

4.1 合理开发利用水资源，保障生态环境用水

水资源不仅是自然资源，而且是对环境有相当制约的环境资源[2]。要使城子水库有一个良好的水生态环境，在水资源开发利用过程中，要充分考虑资源的持续供给能力，还要确保生态环境的长期承受能力，使资源、环境与经济得以协调发展[3]。要综合运用行政的、法律的和经济的手段来规范水资源开发利用中的人类行为，从而实现对有限水资源优化配置和合理利用[2]，保障生态环境用水。为了达成相关目标，可通过制定前期策划的形式来控制水资源的合理开发利用。当出现新的开发需求时，需充分分析该需求的应用必要性，同时通过加强监督审批的形式，避免不合规水资源开发的情况出现。要清晰的认识到生态环境与水资源之间的关联关系，对于开发可能造成生态环境破坏的需尽量避免。

4.2 采用污水生态处理技术，实行污水集中处理

污水生态处理技术就是利用土壤-植物-微生物复合系统的物理、化学、生物学和生物化学特征对污水中的水、肥资源加以回收利用，对污水中可降解污染物进行净化的工艺技术。根据农村水质、水量的特点，同时考虑到发展趋势，结合城子水库上游农田果园多，可进行污水灌溉和污泥用作农肥等便利条件，下一步应建立污水集中收集处理系统，采用污水生态处理技术，将污水处理与利用相结合，与保护和改善当地的生态环境和水环境相结合，实现区域性的生态环境和水资源的良性循环。

4.3 实施垃圾集中处理，减轻环境污染

农村垃圾主要由居民生活垃圾、村镇街道垃圾、商业、食品加工业与餐饮业等的废弃物构成。随着农村经济的迅速发展，农村居民的生活水平和生活方式逐步与城市靠近，村民生活垃圾成分主要以包装物和厨余垃圾为主，数量逐渐增多，对环境的污染越来越严重，急需收集后进行集中处理。

根据农村生活垃圾的实际情况，按处理与处置方式或资源回收利用的可能性把垃圾分为四类，每类所包含的成分及相应的处理方式见表1，垃圾按此分类收集好后，再分别有针对性地进行处理。

表1 农村生活垃圾的类型及处理方向

此外针对部分农民的垃圾处理意识不高、水资源保护未形成习惯的背景，可通过加强前期宣传教育，增加过程中引导，同时在进行水资源保护措施探索的过程中，充分发挥政府监管部门的强制能力。通过制度保障的约束，加以加强前期管理的形式，来提高农民的垃圾处理意识与环境保护意识。

4.4 发展有机农业，科学施肥用药

按照有机农业生产标准，通过不采用基因工程获得的生物及其产物，不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质，遵循自然规律和生态学原理，实施等高耕作、梯田耕作，降低径流水力坡度，减少土壤表层的为扰动，降低污染物进入水中的概率。

在农业发展过程中，化肥与农药的使用就目前来看还无法避免。探索通过一系列措施来减少施肥与用药过程对水资源造成的破坏。充分分析该水库的生物类型，尽量避免因施肥或用药造成的残留，破坏水库生物的稳定与多样平衡。

推广测土配方精准施肥，实施化肥减施，尽可能的减少化学制剂在农业耕种中的使用；通过精准化施肥技术和畜禽粪便、农村固体废弃物资源化利用，施用有机肥培肥地力，减轻农业生产对化学肥料的过度依赖，也能同步解决有机垃圾乱排乱放的问题。推广病虫综合防治技术，通过以低毒、低残留农药替代高毒农药，以生物防治、物理防治部分替代化学防治，减轻农药污染和用量。

4.5 科学规划养殖业，实施粪便无害化处理

城子水库饮用水源地一、二级保护区范围内划为禁养区，其他区域划为限养区。限养区应合理规划畜禽养殖场的结构和布局，新建、改建、扩建畜禽养殖场必须进行环境影响评价，办理有关审批手续，并严格执行“三同时”制度和“排污申报”制度，提倡生态养殖模式。污染防治设施和管理应符合《畜禽养殖业污染防治技术规范》（HJ/T81-2001）要求，各类污染物排放应达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）要求，实现污染物无害化率达到100%。畜禽粪便直接或通过加工成有机肥用于农业生产，畜禽污水达到零排放，保护生态环境。

对于所规定的养殖区需要加强管理。对于监管部门应增加对相关问题的监管力度，提出谁污染谁防治的方针，来约束附近的养殖户遵守养殖业规划规定。也可通过进行技术核心和主动引导的形式来实施养殖粪便的无害化处理。通过养殖业与种植业联动的形式，减少粪便对水资源的污染问题，同时也能减少对化学肥料的使用，真正实现一举多得。

4.6 设立库滨污染防治缓冲带，拦截周边污染

城子水库周边许多农田果园几乎与水面直接接触，径流挟带的大量农药化肥等不受阻拦的直接进入库中，污染水体，对于这种具有明显非点源特征的污染源可以通过让农田果园退出岸边一定距离，建设库滨污染防治缓冲带来解决。库滨污染防治污染防治缓冲带，包括截留系统、库滨带植被缓冲带、和挺水水生生态系统三部分。截留系统对面源污染有着较好的收集作用，尤其在湖库畔农田旁边设置截留系统，可以有效截留N、P、农药等物质，防止其流入水库。在库岸50m左右布设库滨带植被缓冲带，将农田与水体隔开，通过林灌木或草地过滤，可以有效地减少农田地表和地下径流带来的非点源污染物。挺水植物水生系统位于岸边及离岸边较近浅水区，其主要的功能就是吸附有机物、吸收营养盐、吸收重金属元素、对水质净化。

4.7 建立人工湿地，截留净化上游污染

湿地系统是将污水有控制地投配到土壤处于饱和状态且生长有湿生沼泽植物的土地上，污水在沿一定方向流动的过程中，在水生植物和土壤联合作用下得到净化的一种土地处理系统。人工湿地是一种由人工建造和监督控制的类似沼泽的系统，在一定长宽比、一定坡度的地块中，由土壤和填料组成填料床，使污水在床体的填料缝中或在床体表面流动，床体表面可种植芦苇、香蒲等植物，形成一个独特的动植物生态系统，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物作用来实现污水的净化，如在表面种植芦苇则称芦苇人工湿地处理系统。

在城子水库上游的河道、沟汊及坡面上，利用河道边低洼地带、天然洼地、荒地等适当地方修建人工湿地污水处理系统，对雨水径流带来的泥沙、有机物、氮、磷、化肥及农药等形成有效的截留和净化，可以有效地消减农村生活污水和农业非点源的污染。

4.8 实行底泥生态疏浚，减轻内源污染

底泥是水生态系统的重要组成部分，是水体营养物质循环的中心环节，也是水土界面物质(物理的、化学的、生物的) 积极交换带。城子水库底泥中富含的营养物是水体的内污染源，是造成城子水库水体富营养化和营养盐来源之一。因此，对城子水库底泥进行疏浚，可以清除沉积在淤泥中N、P、农药和化肥等污染物。

5 结语

本文针对招远市城子水库水生态环境展开研究。通过一系列的分析数据不难发现，当前该水库生态环境情况是有待提高的，而基于这一特性提出一系列管理措施十分必要。鉴于该水库处于农村位置，再进行生态环境管控和水资源管理的过程中也需考虑到农村经济发展。本文所提出的一系列管理对策均是具有一定实际价值的。通过一系列管理措施，旨在提高生态环境的稳定性，为实现可持续发展赋能。