蔡臨明，勞國民，何錫君，孫國敏

（1.浙江省水文局，310009，杭州；2.浙江省臺州市水文站，318000，臺州）

長潭水庫位于浙江省臺州市黃巖區(qū)永寧江上游，流域面積443.1km2，總庫容7.32億m3，正常庫容4.57億m3，供水能力 94 萬 m3/d（P=95%），年供水量26932萬m3。

長潭水庫作為浙江省典型的集中式生活飲用水水源地，供應臺州市近300萬人口的生活、生產(chǎn)用水，其水質(zhì)好壞直接影響臺州市社會穩(wěn)定、經(jīng)濟發(fā)展和人民身體健康。近年長潭水庫水質(zhì)呈現(xiàn)夏季富營養(yǎng)化程度加重趨勢，深入開展水庫入庫營養(yǎng)鹽控制研究十分必要。

一、長潭水庫水質(zhì)監(jiān)測情況

根據(jù)《浙江省水功能區(qū)水環(huán)境功能區(qū)劃分方案》，長潭水庫及上游庫區(qū)劃定為源頭水保護區(qū)，水體水質(zhì)應達到 《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）Ⅱ類水標準。

1.水質(zhì)監(jiān)測

長潭水庫在飲用水水源取水口處設有水質(zhì)自動監(jiān)測站，具有pH值、DO、CODMn、NH3-N 等多參數(shù)在線監(jiān)測功能。

為開展深入研究，對水庫水域新增設立體布點監(jiān)測，分別在水庫主要入口、中心區(qū)、飲用水水源取水口、水庫出水口布設水質(zhì)采樣斷面，各斷面均按表層、中層、深層分別采樣，代表水庫內(nèi)不同位置、不同深度的水質(zhì)；在7條主要入庫支流柔極溪、永寧溪、日溪、上洋溪、小坑溪、洞外岙溪和龍騰溪均布設水質(zhì)采樣斷面。

每月人工采集水樣一次，一年12次。利用采集的水樣，開展地表水環(huán)境質(zhì)量標準基本項目和集中式生活飲用水地表水源地補充項目全分析，同時進行Chl-a、SD、藻類監(jiān)測。

2.水功能區(qū)達標率情況

長潭水庫現(xiàn)狀水功能區(qū)達標率不高。長潭水庫現(xiàn)狀水質(zhì)：TN不參加評價時，Ⅰ類水占4.3%，Ⅱ類水占66.5%，Ⅲ類水占27.5%，劣于Ⅲ類水質(zhì)占1.7%，水庫水質(zhì)以Ⅱ類為主；TN參加評價時，Ⅱ類水占37.2%，Ⅲ類水占58.9%，劣于Ⅲ類水質(zhì)占3.9%，水庫水質(zhì)以Ⅲ類為主。水庫水質(zhì)在時間上（指同一站點年內(nèi)變化），枯水期水質(zhì)略優(yōu)于豐水期；水功能區(qū)不達標的時段主要出現(xiàn)在夏季，表層、中層水pH值超標率為12.5%，pH最大值達10.6，表層DO達11.1 mg/L，TP和TN為Ⅳ類水，SD明顯降低，Chl-a和藻類總數(shù)明顯高于枯水期，水體呈富營養(yǎng)化。

7條入庫支流現(xiàn)狀水質(zhì)：柔極溪、日溪、龍騰溪為Ⅱ類水；永寧溪、上洋溪、小坑溪、洞外岙溪為Ⅲ類水。

水功能區(qū)主要不達標項目是TP、TN、pH值，說明長潭水庫的水環(huán)境問題主要體現(xiàn)在水體富營養(yǎng)化方面。

3.水庫富營養(yǎng)化評價

水庫營養(yǎng)狀態(tài)評價選擇Chl-a、TP、TN、SD、CODMn五個項目， 評價方法采用《地表水資源質(zhì)量評價技術規(guī)程》（SL 395—2007） 中規(guī)定采用的營養(yǎng)化評分分類指數(shù)法；評價時段為2000—2009年。水庫富營養(yǎng)化評價結果見表1。

由表1可知，10年間長潭水庫富營養(yǎng)化程度總體上加重。4—9月營養(yǎng)狀態(tài)評分值全部大于年平均值，每年4—9月水庫水體隨氣候變暖、浮游生物的繁衍，有利于富營養(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生，這種現(xiàn)象屬水庫特性。其中，2003—2005年長潭水庫曾發(fā)生藍藻水華事件，直接影響臺州市的供水安全。

二、污染源調(diào)查分析

通過對長潭水庫集雨區(qū)的生活污染源、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)田面源、工業(yè)污染源和旅游污染源等調(diào)查并分類匯總，采用源強系數(shù)、排放率和入庫系數(shù)，計算得出各污染物排放量和入庫量。長潭庫區(qū)年廢污水排放總量為227.59萬t，其中生活污水219.00萬t，農(nóng)業(yè)污染源（畜禽尿）1.69萬 t，工業(yè)污水6.71萬t，游客生活污水0.19萬t。年污染物排放總量4 956.76 t，年污染物入庫總量1 587.56 t，主要為農(nóng)業(yè)和生活污染源。

表1 2000—2009年長潭水庫富營養(yǎng)化評分表

表2 長潭水庫主要污染物負荷綜合評價

采用等標排放量評價法，對影響長潭水庫水環(huán)境的農(nóng)業(yè)污染源、生活污染源、工業(yè)污染源和旅游污染源進行綜合評價。由表2可知，庫區(qū)2008年主要污染物總等標排放量為2 257.79 t，其中 CODCr、TN 和 TP 的等標排放量分別達48.05 t、1 641.26 t和568.48 t，污染率指數(shù)分別為2.1%、72.7%和25.2%。氮和磷是水體污染的主要貢獻者。

三、水庫主要營養(yǎng)物質(zhì)的環(huán)境容量分析

為有效保護長潭水庫水環(huán)境，必須科學地評價其水環(huán)境容量。水環(huán)境管理中最為常用的水環(huán)境容量通常指水體在設計水文條件、規(guī)定環(huán)境保護目標下，所能容納的最大污染物量。

1.控制指標

根據(jù)長潭水庫現(xiàn)狀水質(zhì)和庫區(qū)污染源調(diào)查結果，營養(yǎng)鹽主要控制指標確定為 TP、TN、CODCr。

2.計算模型選擇

長潭水庫所在水功能區(qū)為山區(qū)性河流及水庫本身，結合其實際情況，采用數(shù)學模型為山區(qū)性河流一維均勻混合模型和水庫零維模型。

（1）山區(qū)性河流一維均勻混合模型

對于山區(qū)性河流而言，一維均勻模型假定污染物濃度僅在河流縱向上發(fā)生變化，主要適用于同時滿足以下條件的河段：①寬淺河段；②污染物在較短的時間內(nèi)基本能混合均勻；③污染物濃度在斷面橫向方向變化不大，橫向和垂向的污染物濃度梯度可以忽略。

表3 綜合衰減系數(shù)的確定值

表4 長潭水庫庫體污染物總量控制成果表

污染物一般沿河岸分多處排放，每一河段內(nèi)可能存在多個污染源，采用概化的方法，即認為污染物排放口在同一功能區(qū)內(nèi)沿河均勻分布，污染源分布是一種平均狀況；混合過程也假定在排污口斷面瞬時完成均勻混合。假定一段河流，污染源考慮在同一功能區(qū)內(nèi)沿河均勻分布，則可得如下公式：

式中：W 為水環(huán)境容量 （t/a），CS為下斷面污染物濃度（mg/L），C0為上斷面來水污染物濃度 （mg/L），K為綜合衰減系數(shù)（1/s），L 為河段長度（m），U 為設計流速（m/s），Q 為設計流量（m3/s），α為不均勻系數(shù)。

（2）水庫零維模型

W=31.536×α×[Q0×（CS-C0）+KVCS/86400]式中：Q0為進口斷面的入流流量（m3/s），V 為水體體積（m3），其余字母同上式含義。

（3）綜合衰減系數(shù)、不均勻系數(shù)的選擇

根據(jù)《浙江省水功能區(qū)納污能力核定報告》，本次長潭水庫所在水功能區(qū)綜合衰減系數(shù)選定如表3。

由于水庫水體較深且水面面積較大，而污染物主要由岸邊排入，因此水庫水體不能全部參與污染物的稀釋、降解，需加入不均勻系數(shù)B。根據(jù)《浙江省水功能區(qū)納污能力核定報告》，結合長潭水庫水面面積，確定不均勻系數(shù)為0.20。

3.入庫營養(yǎng)鹽總量控制方案

根據(jù)上述計算模型、選用參數(shù)及水文設計條件，計算長潭水庫功能區(qū)50%、75%、90%水量條件下的CODCr、TN、TP 的納污能力， 結合現(xiàn)狀污染物調(diào)查分析成果，分別核定長潭水庫庫體 CODCr、TN、TP的入庫污染物削減量、削減率、入庫控制量，見表4。

由表4可知，長潭水庫庫區(qū)現(xiàn)狀CODCr在 50%、75%、90%設計水文條件下，都能滿足功能區(qū)目標水質(zhì)要求。水庫現(xiàn)狀TP、TN入庫量遠遠大于其納污能力。在50%設計水文條件下，水庫現(xiàn)狀TN入庫量的削減率為42.3%，現(xiàn)狀TP入庫量的削減率為60.8%；按75%設計水文條件，水庫現(xiàn)狀TN入庫量的削減率為61.5%，現(xiàn)狀TP入庫量的削減率為74.0%；按90%設計水文條件，水庫現(xiàn)狀TN入庫量的削減率為71.2%，現(xiàn)狀TP入庫量的削減率為80.1%。

四、結 語

①長潭水庫富營養(yǎng)化分析結果表明，每年4—9月營養(yǎng)狀態(tài)評分值全部大于年平均值，10年間水庫富營養(yǎng)化程度總體加重，應引起重視。

②水庫現(xiàn)狀水質(zhì)和庫區(qū)污染源分析調(diào)查結果表明，水庫主要污染源為農(nóng)業(yè)和生活污染，主要污染物為TN、TP、CODCr。

③主要營養(yǎng)物質(zhì)水環(huán)境容量數(shù)學模型分析結果表明，不同設計水文條件保證率下，現(xiàn)狀CODCr都能滿足功能區(qū)目標水質(zhì)要求；現(xiàn)狀TP、TN入庫量遠遠大于其納污能力，長潭水庫營養(yǎng)化控制的主要指標，第一是控磷，第二是控氮。

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