小浪底水库运用对下游水污染分布影响研究

第２８卷第ｌ０期　人民黄河　Ｖｏ１．２８．Ｎｏ．１０　２００６年１Ｏ月　ＹＥＵＪ０Ｗ　ＲＩＶＥＲ　Ｏｃｔ．，２００６　【水资源】　小浪底水库运用对下游水污染分布影响研究　石俊营　，周艳丽　，穆伊舟　，张　宁　（１．水利部小浪底水利枢纽建设管理局，河南郑州４５００００；２．黄河流域水资源保护局，河南郑州４５０００４）　摘要：黄河小浪底库区及下游小浪底一花园口区间，是河南省沿黄地区和城市供水的主要水源地。通过对２００２年以　来小浪底库区及其下游小花区间水质监测资料的统计，从水质方面分析了小浪底水库运用初期对下游河道水环境的影　响；结合小浪底水库调水调沙运用方式，对调水调沙期间库区及下游河道水质变化、泥沙对污染物的影响进行了分析。　结果表明，调水调沙对小浪底库区水质的改善有利于优化下游河道的水体质量。　关键词：水污染影响；下游河道；调水调沙；小浪底水库　中图分类号：Ｘ５２４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００—１３７９（ｚｏｏ６）１０－４）０４１－０２　小浪底水利枢纽工程地处黄河中游最后一道峡谷段的出　口。该工程属一座综合开发利用工程，它的修建有利于控制黄　２　小浪底库区及下游“小花区问”水质评价　河洪水，调水调沙，减缓下游河道淤积。同时，还可增加水量用　于城市及工农业用水，并为生产、生活提供洁净的动力…。然　为了解黄河三花区间水质污染状况，以及小浪底水库调水　而，小浪底工程在给人们带来巨大社会、经济效益的同时，亦会　调沙对下游河道水环境的影响，选取三门峡坝下、沙沃、小浪底　对区域及下游的自然环境产生一定的影响。　坝下和花园口作为评价断面，以《地表水环境质量标准》　（ＧＢ３８３８－－２００２）为依据，采用单因子法进行评价，２００２年１月　１黄河三门峡至花园口区问基本概况　～２００５年８月三花区间水质变化情况见图１　。　根据河道水文及水环境特征、污染源分布状况和研究工作　的方便，将黄河三门峡一花园口区间（以下简称三花区间）分为　三门峡一小浪底区间和小浪底一花园口区间（以下简称小花区　间）两部分。　黄河三门峡一小浪底区间，干流长约１３０　ｋｍ。三门峡和小　浪底水库是黄河干流上两个相互衔接的梯级水库，小浪底水库　监测时间　的来水主要承接三门峡水库的下泄水量，三门峡出库径流量约　图１　２００２年１月一２００５年８月三花区间水质变化情况　占小浪底来水量的９８％，区间来水量仅占２％。所以，三门峡　２．１小浪底库区水质状况　水库的下泄水质决定着小浪底水库的水质，而三门峡水库的水　监测结果显示，小浪底库区的主要污染项目为氨氮、化学　质主要受控于黄河中游来水量和主要排污河流——渭河的污　需氧量和高锰酸盐指数。　染物浓度。　由统计结果可知，２００３年汛期之前，库区沙沃断面水质与　黄河小花区间，干流长１２８　ｋｍ，集水面积３．５９万ｋｍ　，它　入库断面三门峡坝下的水质状况基本一致，有时甚至比入库水　是河南省重要的取水河段，尤其是花园口附近有郑州市、新乡　质还差，多为Ｖ类或劣Ｖ类。究其原因：一是当时黄河中下游　市的城市用水取水口，对水质要求较高，因而小浪底水库的下　水质持续恶化，污染严重；二是水库处于蓄水运用初期，因淹没　泄水量和水质对下游水环境的影响具有重要意义。小花区间　土地或农田、村庄、矿藏、植被和各种可释放有机废物的场所，　汇入黄河的主要支流有伊洛河、蟒河和沁河。小浪底水库运用　使大量有机物进入水体造成污染。２００３年汛期至今，入库断面　前，其下游河道水质主要受干流径流量和区间支流水质影响；　三门峡坝下水质有所好转，而库区水质明显好于入库水质，多　水库运用后，库区水质状况、水库下泄流量变化对河道的冲刷　为Ⅲ类。分析主要原因：一是黄河流域水资源保护局针对污染　以及不同流量下河道水环境容量和承载能力的变化，均会引起　情况，采取切实有效的措施，向山西、陕西、河南三省人民政府　水质变化。在两岸汇入污染物量一定的情况下，下游水质由小　浪底下泄水量和水质决定。小浪底水库的运用对下游河道水　收稿日期：２００５—１２－０６　质的影响主要集中在小浪底至花园１５１河段。　作者简介：石俊营（１９６４一），男，河南郑州人，高级工程师。　维普资讯 http://www.cqvip.com

・４２・　人民黄河　２００６年　发出紧急通报，同时加大监测监视力度，促使黄河中下游水质　在一定程度上得到了改善；二是随着水库水量调度运用的进一　净功能；同时这一水文特征的变化更有利于化学需氧量、氨氮　等污染物的降解，使水库水质得到改善　］。　无疑，调水调沙对小浪底库区水质的改善有利于下游河道　的水体质量。然而，调水调沙对下游水质较显著的影响主要还　是集中在调水调沙初期，因为在调水调沙期间，小浪底下游河　道的水量和沙量都会发生很大的变化，而水、沙变化所引起的　污染物扩散、降解、沉积变化是水质变化的重要因素，流量变化　会影响污染物的稀释扩散。泥沙对黄河水质影响巨大，是黄河　居首的天然污染物，同时又对人为排入黄河的众多污染物（特　步深入，特别是每年一次的调水调沙，使得水流在库区停留时　问延长，造成大部分泥沙沉积于库底形成覆盖层，减缓了库底　有机物的释放。　总之，小浪底水库入库水质是一个动态变化过程，水质状　况随着黄河中游来水量大小、水库上游支流污染治理状况以及　水库运用方式的变化而变化。　２．２小浪底水库下游水质状况　由图１可以看出，小花区间污染较重，花园口的水质始终　别是重金属、有机物等）具有显著吸附效应而成为污染物的载　劣于小浪底的出库水质，通过分析知，污染项目主要为氨氮、化　学需氧量和高锰酸盐指数。２００３年汛期之前，由于小浪底水库　水质本身较差，因此下游花园口的水质亦很差，多为劣Ｖ类。　２００３年汛期以来，随着库区水质的好转以及水库的水量调度　（枯水期增大下泄流量）运用，花园口断面水质多为Ⅲ类或Ｉｖ　类，水质有了明显的好转。　３调水调沙对下游河道水质的影响　３．１　下游河道水质变化及原因　根据２００２年对首次调水调沙试验的实时监测　，调水调　沙对下游水沙条件产生了巨大影响。以花园口断面为例，试验　前，流量在８００　ｍ　／ｓ左右，含沙量小于２　ｋｇ／ｒｆｌ　；７月４日９时　试验开始后，人造洪峰于５日９时３６分抵达花园口，实测流量　２　９５０　ｍ　／ｓ，洪峰过后流量基本维持在２　６００　ｍ　／ｓ以上；含沙量　在８日之前不断增大至约３８　ｋｇ／ｍ　，随后呈下降趋势。　试验期间，小浪底下泄水流含沙量控制在１５—２０　ｋｇ／ｍ　，　小浪底以下由于冲刷河床，泥沙含量高于上述值，花园口在７　月８日就出现了３０　ｋｇ／ｍ　以上的含沙量。但高锰酸盐指数、总　磷、铜、锌等的变化过程与泥沙变化并不完全一致：在７月６—７　日就已经达到峰值，而在含沙量趋于最大的８日，各项指标却　已明显降低。这很可能与泥沙颗粒级配变化有关，因为泥沙吸　附污染物能力不仅与泥沙含量有关，更取决于泥沙颗粒级配。　试验前期，下泄泥沙主要是悬移质以及河床表层的细颗粒泥　沙；经过几天的冲刷，底质中较粗泥沙成为悬移质，悬移泥沙中　的粗沙部分相对增加。根据泥沙对污染物的吸附特性，泥沙越　粗，比表面积越小，吸附污染物的能力越弱，加上洪峰的沿程冲　刷已将大量污染物带至下游，因而以上指标测定值明显下降。　此外，库区及区间污染源的影响亦会在调水调沙初期显现　出来。主要体现在：①人造洪峰造成泥沙大量下泄，沿途冲刷　下游河道，沉积于河底的污染物被水流冲起，引起水质变化。　②受环境条件改变的影响，水库下泄及下游河床中被水流冲起　的泥沙将其吸附的污染物释放到水中，从而引起下游水质的变　化。③小浪底水库中长期积攒的污染物随库水流人下游河段，　引起下游水质变化。　３．２泥沙对污染物的影响　调水调沙试验期问随着水库水量的减少，水库的自净功能　减弱，使水库水质暂时发生改变。但是，随着调水调沙的进行，　利用人工形成的异重流，产生连续的泄流冲力，对水库及河道　泥沙进行冲刷，有效清理了库区原有的淤泥；调水调沙试验结　束后水库开始重新蓄水，水量逐渐增加，增强了库区水体的自　体。被吸附的污染物在水相中的浓度变化、毒性效应、迁移转　化过程受河流泥沙含量、时空分布、颗粒级配、冲淤输送过程的　影响与控制。　４对策与建议　（１）小浪底水库水质主要受控于三门峡水库水质状况，三　门峡水库的污染源又涉及到陕西、山西、河南等省，国家有关部　门应尽快制定黄河水源保护规划，强化污染源管理，加大治理　力度，降低污染负荷，以保证小浪底水库水质。　（２）切实加强水污染综合防治，保障沿黄城镇供水质量。　加强对小花区间主要入黄支流的管理，严格控制其两岸废污水　的排放，对其实施污染物浓度与总量双轨制控制措施，使之达　到地方政府在水环境功能区划中规定的水质目标。　（３）重视和解决乡镇企业发展带来的水污染问题。随着农　村经济政策放开和市场经济的发展，河南乡镇企业发展迅猛，　经济增长较快。由于规模较小，技术落后，带来的水污染问题　也较严重，因此必须加强其排污许可管理。对那些污染严重、　对社会和人民生活环境造成严重影响的乡镇企业，要限期治　理；对缺乏治理技术或经济实力的工厂坚决实行关、停、并、改、　转，下大力气解决乡镇企业，特别是小造纸、小制革、小化工等　“十五小”工业的水污染问题。另外，在进行区域或流域水污染　防治综合规划时，一定要考虑乡镇企业排污情况，把乡镇企业　纳入流域和地方综合防治规划与环境保护的大系统中去，做到　统一规划、统一管理、统一控制与治理。　（４）加大水环境保护投资力度，加快城市污水处理工程建　设。随着社会经济的高速发展，黄河小花区间城市化速度加　快，城镇人口增加，使得区域生活污水大量排放，加重了黄河水　质污染，除了加强工业废水的治理以外，建立城市污水处理厂，　是控制水质污染不可缺少的重要措施。因此，在抓好工业污染　源治理的同时，要加大投资力度，兴建一批城市污水集中处理　工程，减少城镇污水对地面水的污染。　（５）加强面污染源的研究和控制。水土流失及地面径流是　黄河主要面污染源。严重的水土流失带来的大量泥沙是黄河　水体中主要的面源污染物，地面径流也将农业大量施用的农　药、化肥等带入河流。面源吸附的污染物进入水体影响水质，　特别是小浪底水库泥沙经多年调节，其携带的污染物对水库水　质以及水库富营养化问题影响更大。因此，仅控制点源污染是　无法真正达到控制污染目标的，必须加强面源污染的研究与　治理。　（下转第５４页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

・５４・　人民黄河　２００６焦　灌水时间及灌水次数由实测土壤含水量控制，使各处理的　实测含水量不小于下限含水量。各处理的灌水次数及灌水定　额，见表３。　表３各处理的灌溉制度　２．２不同处理的耗水量　各处理耗水量用水量平衡方程式计算，即　ＥＴ＝ｒｉｏ一　＋Ｐ＋，ｎ＋　式中：ＥＴ为作物耗水量；Ｖ／ｏ为时段初计划湿润层储水量；　为　时段末计划湿润层储水量；尸为有效降水量；ｍ为灌水量；　为　地下水补给量，由于地下水埋深在１００　ｉｎ，故Ｋ＝０。　耗水量计算结果，见表４。　表４各处理的耗水量及产量　２．３耗水量与产量、水分生产效率的关系　为探讨花椒耗水量与产量及耗水量与水分生产效率　（ＷＵＥ）的关系，以便预测耗水量或产量，用ＭＡＴＬＢ工具箱对　以上两组数据进行拟合，耗水量与产量的关系为　Ｙ＝一０．０１　＋１３．９５Ｘ一９２０　（相关系数为０．９６２　５）　耗水量与水分生产效率的关系为　ＷＵＥ＝一０．０２　＋７．１８Ｘ一７２　（相关系数为０．８８１　８）　由拟合结果可以看出，花椒耗水量与产量及水分生产效率　之间有很强的相关性。　２．４耗水规律　由表４可以看出，花椒获得最高产量时全生育期的耗水量　为３９０ｍｍ左右，供水过多或过少，都不能获得高产。供水过　少，某个生长阶段遭受严重的水分胁迫而不能正常发育，影响　高产；供水过多，促使椒树生长过旺，抑制生殖生长，或使根系　缺氧，导致减产甚至死亡。　由表４还可以看出，水分生产效率随耗水量的增加，有一　个由小到大的变化过程，并且水分生产效率的最大值与产量的　最大值并不一致，相应于水分生产效率的最大值的耗水量为　２４０　ｍｍ，从经济观点出发，花椒生长期的耗水量应该在水分利　用率的最大值与产量最大值之间。　２．５非充分灌溉制度　由表４可以看出，干旱年份，为追求较高的产量，必然使灌　水量加大。由处理４及处理２看出，处理４的灌水量比处理２　多５０　ｍｍ，而获得的产量比处理２高出５６　ｋｇ／ｈｍ　；处理２为果　实膨大期的土壤水分下限达到０．　时即进行灌水，灌溉定额　为１５０　ｍｍ，比处理１灌水量增加了１００　ｍｍ，而产量增加了５０１　ｋｇ／ｈｍ　，增幅达３０％，而水分生产效率仅降低９％。这是由于　保证果实膨大期的水分供应，就可以减少生理落果的数量，从　而增加了花椒产量；若在整个生育期土壤水分下限达到０．６　时即进行灌水，灌水量比只满足膨大期的用水增加了５０　ｍｍ，　产量增加了５６　ｋｓ／ｈｍ　，增幅２．６％，而水分生产效率降低了　１０％。因此，满足果实膨大期的用水不仅可以获得较高的产　量，而且可以获得较高的水分生产效率。　３结论　（１）花椒耗水量与产量、水分生产效率的相关性较好。　（２）花椒获得最高产量时全生育期的耗水量为３９０　ｍｍ左　右，供水过多或过少都不能获得高产。　（３）满足果实膨大期的用水不仅可以获得较高的产量，而　且可以获得较大的水分生产效率。　参考文献：　［１］　向立．韩城市花椒护埂调查研究［Ｊ］．中国水土保持，　１９９１，（１１）．　［２］朱健．地埂花椒生态系统的结构及其功能研究［Ｊ］．陕西　林业科技，１９９９，（３）．　［３］　李孟楼，曹支敏，王培新．花椒栽培及病虫害防治［Ｍ］．西　安：陕西科学技术出版社，１９８９．　［４］　王忠林，薛智德．渭北黄土塬区地埂花椒林的水土保持作　用与生态经济效益调查研究［Ｊ］．中国水土保持，１９９５，　（６）．　【责任编辑赵宏伟】　＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜　（上接第４２页）　（６）维持河道合理流量，保证河道环境用水。根据《水污染　防治法》的规定，在开发、利用和调节、调度水资源时，应当统筹　兼顾，维持江河的合理流量，保证水体的自净能力；合理安排河　道生态环境用水，以谋求人类与其他生态系统的协调发展。因　此，在小浪底水库调度运用中应考虑非汛期小花区间河道水环　境需水量，伺机加大下泄流量，以保证该段城镇居民生活供水　质量　参考文献：　解新芳，尚宇鸣，张宏安，等．黄河小浪底工程环境保护　实践［Ｍ］．郑州：黄河水利出版社，２０００．　［２］　黄河流域水资源保护局．黄河水资源质量公报［Ｒ］．郑　州：黄河流域水资源保护局，２００２—２００５．　［３］　李淑贞，周艳丽，李韶旭，等．小浪底水库运用对下游河　道水污染分布及城市水源地水质影响研究［Ｒ］．郑州：黄　河流域水资源保护局，２００２．　［４］　周兵利，务宗伟，王万祥，等．调水调沙试验对小浪底水　库水质影响研究［Ｊ］．中国水利，２００５，（１１）．　【责任编辑王琦】