高少澤,權(quán) 全,寇曉梅,萬 帆,牛 樂

(1.西安理工大學(xué)，陜西 西安 710048;2.中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710061)

0 引言

為滿足人類生產(chǎn)生活的需求，大量的水利樞紐工程拔地而起，土地需求量、河道開發(fā)利用程度不斷加大，一系列的生態(tài)環(huán)境問題隨之凸顯，尤其是水生態(tài)環(huán)境方面的問題。隨著我國社會經(jīng)濟實力不斷增強，人們的思想不再停留于只搞“大開發(fā)”，而是開始著眼于“大保護(hù)”，生態(tài)文明建設(shè)意識不斷增強，大型水利工程樞紐所帶來的生態(tài)環(huán)境安全的破壞受到了重視，生態(tài)修復(fù)成為熱點話題。

引漢濟渭工程對生態(tài)環(huán)境的影響范圍較廣，其水源工程黃金峽水庫、三河口水庫淹沒占地及其主體工程占地，秦嶺輸水隧洞的工程占地，水源工程和輸水工程移民安置區(qū)等，其總占地面積約為20 km2。該水資源配置系統(tǒng)工程，難度系數(shù)極大，牽涉面極廣，影響因素也眾多。在這種情況下，必然會對生態(tài)環(huán)境以及生物多樣性造成一系列的不利影響。

針對水源地工程，水庫富營養(yǎng)化是在水庫運行期最大的威脅[1]。水體富營養(yǎng)化預(yù)測是新建水庫的環(huán)境影響評價的重點，對水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，掌握水質(zhì)變化趨勢，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義[2]。由于水位的季節(jié)性波動變化，濕地中的植被頻繁受到不同程度的水淹影響，導(dǎo)致了對水位變化不適應(yīng)的植被大量消亡，造成該濕地區(qū)域植被群落減少，破壞了環(huán)境的穩(wěn)定性，使得如水土流失，水質(zhì)惡化現(xiàn)象等損害生態(tài)系統(tǒng)的問題多次出現(xiàn)[3]。近些年來，發(fā)現(xiàn)我們對水庫消落區(qū)的研究僅僅體現(xiàn)在減少水土流失、維持岸坡穩(wěn)定、元素能量的循環(huán)轉(zhuǎn)化等方面，對消落區(qū)濕地植被的研究不是很多，未引起重視。本文根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，在對三河口水庫開展富營養(yǎng)化趨勢預(yù)測分析的基礎(chǔ)上，對高風(fēng)險概率的區(qū)域提出合理化的管理和防治建議，為三河口庫區(qū)水體污染治理提供理論支持和科學(xué)依據(jù)。

1 概況

三河口水利樞紐是引漢濟渭工程的重要水源之一，也是整個引漢濟渭工程中具有較大水量調(diào)節(jié)能力的核心項目。樞紐位于整個引漢濟渭工程調(diào)水線路的中間位置，是整個工程的調(diào)蓄中樞。 樞紐位于佛坪縣與寧陜縣境交界、 漢江一級支流子午河中游峽谷段，壩址位于大河壩鄉(xiāng)三河口村下游約2 km 處，公路里程北距西安市約 170 km，南距漢中市約120 km，東距安康市約 140 km，北距佛坪縣城約 36 km，東距寧陜縣城約 55 km，南距安康市石泉縣城約 53 km，西距洋縣縣城約60 km。三河口水利樞紐主要由包括攔河大壩、泄洪放空系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和連接洞等組成。水庫總庫容為 7.1 億 m3，調(diào)節(jié)庫容 6.5 億 m3，死庫容 0.23 億 m3。

三河口水庫水源區(qū)包括有溪河回水約 21 km 江段，蒲河回水約 18 km 江段，汶水河回水約 30 km 江段。水庫壩下游評價范圍延伸至子午河入漢江口，約 55 km 江段。水庫調(diào)水運行后壩前水位平均升高 97.39 m，枯水期水位升幅明顯，壩后河段水位降低 0.06 m～0.78 m，庫區(qū)水流流速減緩，由河道急流變?yōu)楹淳徚?，壩下游流速減小幅度為 0.01 m/s～0.15 m/s。建庫后，庫內(nèi)泥沙淤積較慢，對河段輸水量影響不大。

2 設(shè)計水平年污染源及水質(zhì)預(yù)測

2.1 污染源預(yù)測

三河口水庫無點源污染，影響區(qū)主要面源來源的農(nóng)蓄牧業(yè)至規(guī)劃水平年期間繼續(xù)增長，但受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的限制，增長速度會放慢，考慮到影響區(qū)將采取退耕還林和水土保持等措施，使化肥施用量有所下降，同時部分生活面源轉(zhuǎn)化為點源，在不考慮其他因素的情況下， 2025 年和 2030 年影響區(qū)面源產(chǎn)生量仍以現(xiàn)狀年為準(zhǔn)。

2.2 水質(zhì)預(yù)測

陜西省引漢濟渭工程環(huán)境影響報告書中，2011 年子午河三河口庫區(qū)及壩下5 個監(jiān)測斷面各水期水質(zhì)均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足《陜西省水功能區(qū)劃》規(guī)定的水質(zhì)目標(biāo)要求。2025 年預(yù)測結(jié)果表明，各水平年各斷面在豐水年、平水年、枯水年和特枯年，高錳酸鹽指數(shù)和氨氮濃度調(diào)水后呈增加的趨勢;不同代表年枯水期濃度變幅最大，豐水期濃度變幅最小。各水平年預(yù)測結(jié)果均不改變該河段水體現(xiàn)狀水質(zhì)類別，即滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GH 3838-2002)中Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，符合《陜西省水功能區(qū)劃》中該河段Ⅱ類水質(zhì)目標(biāo)要求。因此，工程運行對三河口庫區(qū)河段總體水質(zhì)影響不大，三河口水庫總體水質(zhì)良好。

3 水庫富營養(yǎng)化預(yù)測與評價

3.1 模型選擇及參數(shù)確定

三河口水庫富營養(yǎng)化預(yù)測采用狄龍(Dillon)模型[4]，分別對水體中的高錳酸鹽指數(shù)、總磷和總氮的濃度進(jìn)行預(yù)測。模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下:

式中:C為水庫水體中氮、磷濃度，mg/L;E為水庫單位面積氮、磷負(fù)荷量，g/m2;R為氮、磷滯留系數(shù);H為水庫平均深度，m;ρ為水力沖刷系數(shù)。

單位面積氮、磷負(fù)荷量E計算公式如下:

氮、磷滯留系數(shù)R計算公式如下:

其中Qi公式如下:

水力沖刷系數(shù)ρ計算公式如下:

式中:Qin為入流流量，m3/s;Pin為輸入水庫的總磷、總氮濃度，mg/L;A為水庫表面積，m2;Qi為單位面積水量負(fù)荷，m;Q為入庫水量，m3;V為水庫庫容，m3。

3.2 水庫富營養(yǎng)化評價

經(jīng)預(yù)測，三河口水庫建成后，高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮濃度均能達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[5]。預(yù)測結(jié)果見表1。

表1 三河口水庫各指標(biāo)預(yù)測結(jié)果

參照湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)表(見表2)。三河口水庫全庫全年總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)為貧營養(yǎng)狀態(tài)，入庫支流汶水河、椒溪河以及蒲河各指標(biāo)均為貧營養(yǎng)狀態(tài)。

表2 湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)

由于三河口水庫為多年調(diào)節(jié)水庫，蒲河、汶水河回水區(qū)水體流動緩慢，夏季水溫較高等特點，分析認(rèn)為，三河口水庫運行期出現(xiàn)整體富營養(yǎng)化的可能性不大，但由于水體總磷、總氮本底濃度較高，加上水庫蓄水初期被淹植物殘體氮、磷的釋放，在水庫蓄水后的3 年～5 年內(nèi)，水庫中死水區(qū)、庫汊的水體，不排除出現(xiàn)富營養(yǎng)化的可能。且直接容納較多點源排放的污染物，會出現(xiàn)水質(zhì)變差、有機污染物及營養(yǎng)物濃度增加的趨勢，夏季適宜條件下有富營養(yǎng)化的可能。

4 結(jié)論與建議

(1)三河口水庫為年調(diào)節(jié)水庫，調(diào)節(jié)性能較強，水庫水交換緩慢，尤其是支流及庫灣水流流速緩慢。由于水體總磷、總氮本底濃度較低，三河口水庫運行期出現(xiàn)整體富營養(yǎng)化的可能性不大，但水庫死水區(qū)、庫汊的水體以及支流(椒溪河、汶水河、蒲河)等庫區(qū)主要支流在夏季適宜條件下不排除有富營養(yǎng)化的可能，故在植被修復(fù)時需要考慮到植被的水質(zhì)凈化作用。

(2)三河口庫區(qū)消落帶植被重建的物種篩選仍將集中在當(dāng)?shù)匚锓N的擇優(yōu)選取，應(yīng)該依據(jù)庫區(qū)消落帶的實際調(diào)水節(jié)律和反復(fù)淹水的特點進(jìn)行長期的篩選試驗，除了通過測定植物的生長情況和光合特性等方面隨著水位漲落的變化來判斷其耐淹耐旱程度，研究時還將考慮物種在非生長季的淹水情況，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的影響，以及種間和群落關(guān)系等多方面因素。