梅山水库泄水水质及污染物通量分析

2022-11-02张杰茗万瑞容

治淮 2022年10期

张杰茗万瑞容

一、流域概况

梅山水库位于大别山腹地，地处淮河一级支流史河上游，坐落于有“红军故乡、将军摇篮”之誉的安徽省金寨县。梅山水库属河道型水库，水库坝址在金寨县梅山镇大小梅山之间的桂山口下游，是一座以防洪、灌溉为主，兼有航运、发电等综合效益的大型水利水电工程。水库上游主要支流有竹根河、白沙河、麻河、白水河等11 条山溪河流。梅山水库为多年调节水库，控制流域面积1970km2，占史河全流域面积的28.6%；库区多年平均降水量为1384mm，总库容23.37 亿m3，防洪库容11.39 亿m3，兴利库容7.96 亿m3，死库容4.02 亿m3。

二、泄水水质

（一）水质资料

收集1977—2021年梅山水库泄水口至下游皖豫省界断面之间河段水利、环保部门452 测次的水质监测资料进行梅山水库泄水水质变化分析，该河段常规水质监测项目由二十世纪七八十年代的8 项逐步增长到近年的23 项《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）基本项目中除菌群外的所有指标，监测频率也由季发展到月。从梅山水库坝下水质历史资料分析结果看到，23 项水质指标中长期稳定优于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅱ类水指标有13 项（其中Ⅰ类水为10 项），不能长期稳定达到Ⅲ类水的指标有7 项，分别是溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、挥发酚。依据各指标对水质影响及资料情况，选择高锰酸盐指数、氨氮、总磷三项主要指标进行水质变化分析，监测数据分别为441、430 和323 个。

（二）水质趋势

依据季节性Kendall 检验来判断水质趋势，该法是一种仅考虑数据相对排列的非参数检验，其主要优点是不受水质资料的非正态性、季节性变化、出现漏测值或小于检测限值等的影响。Kendall检验取显著性水平α 为0.1 和0.01 为限判别，即当α ≤0.01 时，说明检验具有高度显著性水平；0.01 ≤α ≤0.1 时，说明检验是显著的，否则不显著。依据国民经济历次五年计划的时段计算各水质项目浓度平均值，并据此用季节性Kendall 检验软件进行趋势分析（见表1），结果是梅山水库泄水中高锰酸盐指数、氨氮、总磷三项主要水质项目自二十世纪七十年代至今均无明显升降趋势。

表1 梅山水库泄水水质趋势表

（三）浓度分布

分别以高锰酸盐指数、氨氮、总磷三项主要水质项目各自的逐月历史数据进行分布频率分析，水质项目达到Ⅰ类水的频率分别为29.5%、54.0%和18.8%；达到Ⅱ类水的频率分别为94.4%、95.9%和91.2%；达到Ⅲ类水的频率分别为98.5%、99.7%和99.7%，累积频率见表2，分布频率见图1～图3。除总氮外的所有指标参评时，Ⅰ类水、Ⅱ类水的测次占比分别为10%和65.9%，达到Ⅲ类水测次占比为94.0%，Ⅳ类及劣于Ⅳ类水占比共为6.0%，主要定类水质项目为高锰酸盐指数、氨氮及挥发酚。

表2 主要水质项目浓度分布表（单位：mg/L）

图1 高锰酸盐指数浓度分布图

图2 氨氮浓度分布图

三、污染物通量

依据梅山水库泄水逐月平均流量资料与各测次水质资料分析泄水污染物通量及趋势，分析项目仍用高锰酸盐指数、氨氮、总磷。

（一）通量与模数

依据流量与主要水质项目浓度分析月通量，进而分析汛期、非汛期和全年各水质项目污染物通量，梅山水库泄水各水质项目汛期与非汛期浓度总体差异不大，通量主要因泄水流量变化而变化，高锰酸盐指数、氨氮、总磷多年平均通量分别为3446t/a、203t/a 和70.3t/a。其中汛期通量占80%左右；以梅山水库1970km2汇水面积分析，高锰酸盐指数、氨氮、总磷污染负荷平均模数分别为1749kg/a/km2、103kg/a/km2和35.7kg/a/km2，详见表3。

（二）通量分布

按照梅山水库实际年泄水总量多寡划分，丰水年高锰酸盐指数、氨氮、总磷通量分别为4852t/a、278t/a 和88.1t/a，平水年则分别为3208t/a、186t/a 和69.1t/a，枯水年则分别为2372t/a、143t/a 和44.5t/a。以年污染物通量为样本，各特征累积频率下高锰酸盐指数、氨氮、总磷通量值详见表4。