水库水面保洁效果分析

赵子群，支翔宇，王龙

（北京市密云水库管理处，北京 101512）

引言

水库是人类活动和自然环境交互作用的重要节点，不仅为供水、发电和灌溉等多种用途提供了重要的水资源，还具有调节水循环、防洪和保护生态环境等功能。然而，随着城市化和工业化的快速发展，水库面临着日益严重的水质问题，其中水面污染是一个普遍存在的挑战。水面污染包括废水排放、固体废弃物和农业非点源污染物等的污染，这些污染物的存在对水库的生态系统、水质和水生生物多样性造成了严重影响。此外，水面污染还会引发藻类爆发和氧化还原失衡等问题，导致水生生物死亡和富营养化现象的加剧。因此，水库水面保洁成为保护水质和维护水库生态健康的重要措施。通过有效的水面保洁措施，可以减少污染物的输入，改善水质，促进水生生物的恢复和保护。

1 水库水面保洁效果评价指标

1.1 水体透明度指标

水体透明度反映了水体中悬浮物质、溶解物质和浑浊度对光线透过程度的影响。透明度的测量通常通过测量光线透过水体的能力来进行，水体透明度指标的测量结果可用于评估水体的清澈程度和污染程度。高透明度值通常表示水体中悬浮物质和溶解物质较少，水质较清澈；相反，低透明度值表明水体中存在较多的悬浮物质和溶解物质，水质较为浑浊。透明度的变化可以帮助我们了解水体受到污染的程度以及可能的污染来源。相关人员通过比较水体在保洁前后的透明度变化，可以评估保洁措施的有效性。例如，如果保洁措施能够显著提高水体的透明度，说明措施有效减少了悬浮物质和溶解物质的含量，改善了水质清澈度；反之，如果透明度变化不明显或变化较小，可能需要重新评估所采取的保洁方法或调整其他环境管理措施[1]。

1.2 溶解氧浓度指标

溶解氧对于维持水体生态系统的健康至关重要，它是水中生物呼吸和氧化有机物的关键物质，对水生生物的生存和繁衍具有重要影响。水库水面的溶解氧浓度受多种因素的影响。首先，气体交换是影响水体溶解氧浓度的主要机制之一，当水体与大气接触时，氧气可以从大气中溶解到水中，同时水中的溶解氧也可以通过气体交换释放到大气中。因此，气候条件、水体混合和湍流程度等因素会对溶解氧浓度产生影响。其次，光合作用也是影响水库水面溶解氧浓度的重要因素，光合作用是水中植物和浮游生物利用光能的过程，通过光合作用产生的氧气可以增加水体中的溶解氧浓度。因此，水库水面的浮游生物密度和水中植物的分布情况会对溶解氧浓度产生直接影响。此外，水库水面的有机物和无机物质的含量也会对溶解氧浓度产生影响，有机物的分解和降解过程会消耗溶解氧，从而降低水体中的溶解氧浓度。同时，水中的无机物质如硫化物、亚硝酸盐和硝酸盐等也会与溶解氧发生反应，进一步影响其浓度。

1.3 水质重金属含量指标

重金属是一类对水体和生态系统具有潜在危害的污染物质，通过分析水库水面的重金属含量指标，可以评估保洁效果并监测水体的污染状况。表1是一个对重金属含量指标进行分析的示例，选择了几种常见的重金属元素，如铅（Pb）、镉（Cd）、铜（Cu）和锌（Zn）作为分析对象。采集水库不同位置的水样，并使用适当的分析方法（如原子吸收光谱法或电感耦合等离子体质谱法）进行重金属含量的测定。通过对重金属含量指标的分析，可以得出水库水面中重金属的污染程度。进一步的研究可以探索不同采样点的变化趋势，并与适用的水质标准进行对比，以评估水库水面保洁措施的有效性和改进方向[2]。

表1 水库水面样品中重金属元素的测定结果 单位：μg/L

2 影响水库水面保洁效果的因素分析

2.1 水库的水动力特性

水动力特性主要包括水流速度、湍流强度、湍流能量和水体混合程度等。这些特性与水体中污染物的分布、传输和去除密切相关。

2.1.1 水流速度

水流速度是衡量水体运动强度的指标之一，水库水面的流速直接影响污染物的运输速度和扩散范围，较快的水流速度有助于将污染物迅速带走，减少其在水体中的滞留时间，从而有利于水面的保洁效果。

2.1.2 湍流强度

湍流强度是指水体中湍流运动的程度，湍流强度越大，水体中的污染物混合效果越好，有利于污染物的均匀分布和降解。因此，合理控制水库的湍流强度可以提升水面保洁效果。

2.1.3 湍流能量

湍流能量的高低决定了水体中湍流产生和维持的能力，对水体的混合和污染物的分散起着重要作用，较高的湍流能量有助于增强水体的混合效果，促使污染物均匀分布，进而提升水面的保洁效果。

2.1.4 水体混合程度

水体的混合程度也影响着水面保洁效果，混合程度高意味着水体中各部分之间的物质交换更为频繁，污染物的扩散和降解速率也会增加，因此合适的混合程度可以改善水体的保洁效果。

2.2 邻近土地利用和水库周边环境

水库周边的土地利用类型和管理方式，可以直接影响水库水质的稳定性和净化效果。首先，若水库周边土地主要用于农业种植，特别是使用农药和化肥的集约化农业，农药和化肥残留物可能会通过径流进入水库，污染水质；相反，若周边土地主要为森林、湿地或自然保护区，这些地区的植被覆盖和生物多样性能够起到保护水库水面的作用，减少污染物输入。其次，水库周边环境的管理方式也会对水质起到一定的保护作用，有效的管理措施包括建立合理的水库保护区和生态修复区，限制工业和居民区的发展，加强对周边土地利用的规划和监管等。合理的管理可以减少水库周边区域的污染源输入，减少水体中的营养物质和有害物质含量，从而提升水库水面的保洁效果。此外，周边环境的土地侵蚀和土壤侵蚀也会对水库水面保洁产生重要影响，不适当的土地利用和管理方式可能导致土壤侵蚀，进而使大量泥沙和营养物质输入水库，影响水库水质。因此，采取有效的土壤保护措施和控制措施，如植被覆盖、防护林带建设等，对于减少泥沙和污染物输入至关重要。

2.3 水库管理与维护措施

有效的管理和维护策略有助于减少污染物的输入，维持水库水体的良好状态，并最大程度地提升水库水面的保洁效果。水库管理部门应建立健全管理和规章制度，制定水库保护政策和法规，并确保其得到有效执行，包括对水库周边土地利用和污染源进行监管和管理，确保其不对水库水面产生负面影响。还要定期进行水库水质监测和评估，通过监测水库水体的水质指标，相关人员可以及时了解水库的污染状况，判断保洁效果，并采取相应措施进行调整和改进。水库管理部门还应加强对水库周边环境的管理和维护，包括管理水库周边的土地利用，限制和控制非法的排污和倾倒行为，加强水库周边的生态环境保护和恢复工作，减少污染源的输入。另外，水库的维护和清洁工作也是保持水面保洁效果的重要措施，定期清理水库水面的浮游物、水生植物和垃圾，清理水库底部的淤泥和污染物，可以有效减少污染物的积累，提高水体质量。

3 水库水面保洁技术与方法

3.1 机械方法

机械方法是一种常用于水库水面保洁的技术手段，包括使用各种机械设备和工具来清理水库水面的污染物。机械方法的主要步骤包括收集、转移和处理污染物。在收集阶段，使用吸污船、挖掘机或网具等工具，将浮游物、漂浮物和沉积物从水面或水体中收集起来；在转移阶段，这些收集到的污染物可以通过运输船只、输送管道或抽水泵等工具转移到指定的处置地点；在处理阶段，对收集到的污染物进行处理可采用物理分离、化学处理或固化等方法，以达到减少污染物对水库水体影响的目的。机械方法的优点是操作相对简单，可以快速收集大量的污染物；此外，机械设备通常能够适应不同类型和规模的水体污染，具有较强的适应性。但机械方法也存在一些限制和挑战，例如，对于较大的水库，机械设备的成本和使用限制可能会增加；此外，在使用机械方法时，需要考虑设备对水库生态系统和水质的潜在影响，以及可能引起的噪音和振动等环境问题[3]。

3.2 生物修复方法

生物修复方法是一种有效的水库水面保洁技术，它利用特定的生物体来降解或吸收水体中的污染物质。生物修复方法的核心思想是利用生物多样性和生态系统的自我修复能力来改善水体质量，这些生物体可以是植物、微生物或水生动物。植物修复是生物修复方法的常见形式之一，适宜的水生植物，如浮萍、水葱和香蒲等，能够吸收水体中的营养物质和有机污染物，促进水体中氮、磷等营养物质的循环。同时，水生植物的根系也能够提供供微生物附着的表面，从而增加微生物的活性，有利于降解有机污染物。微生物修复是另一种常用的生物修复方法，许多微生物具有降解有机物和转化重金属的能力，通过注入特定的降解菌群，可以加速水体中有机污染物的分解过程。此外，某些微生物还能够吸附和沉淀重金属离子，从而降低水体的重金属浓度。水生动物也可以发挥重要的生物修复作用，例如，某些藻类和浮游生物能够吸附和沉淀悬浮物，净化水体。此外，某些水生动物如贝类和蚯蚓等能够通过摄食来吸收水体中的有机物质和营养物质，帮助净化水体。生物修复方法具有环境友好、成本低廉和可持续性的特点，然而其效果受到多种因素的影响，包括环境条件、生物种类选择和修复技术的操作管理等。因此，为了提升生物修复方法的效果，相关人员还需要进一步对其进行优化。

3.3 化学处理方法

化学处理方法通过添加特定的化学药剂，利用化学反应原理改善水库水体的水质状况。常见的化学处理方法包括投加净水剂、添加氧化剂和应用絮凝剂等。

3.3.1 净水剂

添加净水剂可以吸附和沉淀水中的悬浮物、浊度物质和胶体颗粒等，从而提高水质的透明度和净化效果。相关人员需根据水体中的主要污染物种类选择净水剂，如有机物、重金属离子等，以达到最佳的处理效果。

3.3.2 氧化剂

氧化剂能够氧化水体中的有机物、硫化物、亚硝酸盐等污染物，将其转化为较为稳定和易于处理的产物，常见的氧化剂包括氯气、臭氧、过氧化氢等。使用氧化剂需要控制剂量和反应条件，以避免对水体生态环境产生不良影响。

3.3.3 絮凝剂

絮凝剂能够与水体中的悬浮物、胶体和浑浊物质发生化学反应，形成较大的絮凝体，从而方便后续的沉淀或过滤处理。常见的絮凝剂包括聚合铝盐、聚合硅酸铁等。使用絮凝剂需要考虑水质特征、絮凝剂剂量和混合条件等因素。

3.4 综合应用方法

综合应用方法是指将多种水库水面保洁技术和方法相结合，以达到更好的保洁效果。该方法综合利用了机械方法、生物修复方法和化学处理方法等多种手段，并根据具体情况进行调整和优化。例如，在分析水质模型的基础上，可以根据模型结果选择合适的机械设备进行污染物的清理和吸附，同时引入生物修复手段促进自然生物降解作用的发挥。此外，还可以结合化学处理方法，如利用化学药剂定向处理和去除污染物。综合应用方法可以最大限度地发挥各种技术和方法的优势，提升水库水面保洁效果，并为水库管理和维护提供科学依据。综合应用方法对于实现水库水面的有效保洁具有重要的理论和实践意义。

4 结语

本文对水库水面保洁效果进行了理论分析，提出了以水体透明度、溶解氧浓度和重金属含量作为评价水库水面保洁效果的指标。本文还分析了影响保洁效果的因素，包括水动力特性、周边环境和管理措施等，介绍了机械方法、生物修复方法、化学处理方法和综合应用方法等水库水面保洁的技术与方法。综上所述，本文为水库水面保洁提供了理论分析框架，为进一步的研究和实践提供了基础。未来研究可以从优化保洁技术、改善管理措施和探索新型保洁方法等方面展开，以提升水库水面保洁效果并促进水环境的可持续发展。