蘆秀青，劉偉，馬志剛，陳莎莎，吳曉

摘要：為探究三峽庫(kù)區(qū)典型支流水質(zhì)污染現(xiàn)狀和水資源生態(tài)承載力，以童莊河、神農(nóng)溪、大寧河、漢豐湖和草堂河為對(duì)象，于2020年9月（蓄水前）和10月（蓄水后）進(jìn)行水樣采集和分析，并通過(guò)綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)。同時(shí)依據(jù)流域所在區(qū)縣2020年的統(tǒng)計(jì)年鑒、水資源公報(bào)和生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)對(duì)流域水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進(jìn)行分析。結(jié)果表明：三峽庫(kù)區(qū)典型支流9月份水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)水，而在10月份其評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)水，兩個(gè)月份均以大寧河水質(zhì)最佳。5個(gè)典型支流均為生態(tài)盈余狀態(tài)，其中大寧河的生態(tài)盈余最大（796.42萬(wàn)hm2），其余依次為神農(nóng)溪（774.08萬(wàn)hm2）、草堂河（724.26萬(wàn)hm2）、漢豐湖（384.90萬(wàn)hm2）和童莊河（352.17萬(wàn)hm2）。草堂河和漢豐湖水資源負(fù)載系數(shù)分別為2.739和4.383，等級(jí)為Ⅲ級(jí)，水資源利用程度和開(kāi)發(fā)程度均為中等，而其余3個(gè)典型支流的負(fù)載系數(shù)對(duì)應(yīng)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，水資源利用程度較低，水資源開(kāi)發(fā)較容易。研究結(jié)果可為三峽庫(kù)區(qū)典型支流水資源的開(kāi)發(fā)和管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，支撐流域保護(hù)的重大戰(zhàn)略。

關(guān)鍵詞：典型支流； 水質(zhì)評(píng)價(jià)； 生態(tài)足跡； 生態(tài)承載力； 三峽水庫(kù)

中圖法分類(lèi)號(hào)：X171.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.03.016

文章編號(hào)：1006-0081（2024）03-0096-08

0引言

自2010年10月三峽水庫(kù)試驗(yàn)性蓄水成功達(dá)到正常蓄水位175 m以來(lái)，庫(kù)區(qū)的支流由天然河流變?yōu)樗畮?kù)型河流，水體自?xún)暨^(guò)程受阻，支流富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象頻發(fā)［1-2］。水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)量輸入，從而導(dǎo)致水體碳、氮、磷元素超標(biāo)，引起浮游藻類(lèi)的過(guò)度生長(zhǎng)。此外，變成水庫(kù)型河流后，水體更新周期變長(zhǎng)，自?xún)糇饔脺p弱，水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，極易受到水污染的影響。因而，分別于豐水期和蓄水期對(duì)三峽庫(kù)區(qū)支流的水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，有利于對(duì)其富營(yíng)養(yǎng)化的預(yù)警和預(yù)防。

水質(zhì)參數(shù)評(píng)價(jià)是水污染狀況評(píng)估的基礎(chǔ)，研究者們開(kāi)發(fā)了一系列方法來(lái)進(jìn)行水質(zhì)評(píng)估［3-6］，包括單因素評(píng)估法（SF）、綜合污染指數(shù)法（CPI）、水質(zhì)指數(shù)（WQI）和綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法（CWQII）。在這些方法中，CWQII不僅可以對(duì)被評(píng)估水體進(jìn)行分類(lèi)，還可對(duì)同一類(lèi)別水體的水質(zhì)進(jìn)行定量比較［4］。此外，CWQII主要依據(jù)GB 3838-2002《國(guó)家地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行分類(lèi)。因此，該方法可在時(shí)空尺度上對(duì)水質(zhì)進(jìn)行比較。

已有研究主要集中在三峽庫(kù)區(qū)支流的水環(huán)境狀況、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)時(shí)空變化和水質(zhì)污染影響因素分析［7-9］，而少有研究關(guān)注三峽庫(kù)區(qū)典型支流的水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的大小。許典子等［10］研究了三峽庫(kù)區(qū)2002～2016年的水資源生態(tài)足跡的時(shí)空變化趨勢(shì)。通過(guò)水資源生態(tài)足跡模型可分析重要經(jīng)濟(jì)區(qū)域和流域的水資源生態(tài)狀況［11-13］，從而為重要的水利工程如三峽工程和南水北調(diào)工程提供數(shù)據(jù)支撐。此外，水資源生態(tài)足跡還可作為引江濟(jì)淮工程水源地生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的重要參考［14］。水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力研究可為水利戰(zhàn)略規(guī)劃和方案提供參考，因而有必要對(duì)三峽庫(kù)區(qū)支流的生態(tài)承載力進(jìn)行研究，從而為流域保護(hù)、修復(fù)和管理提供支撐。

1研究區(qū)概況

1.1典型支流選取

根據(jù)《長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)》，2011～2020年發(fā)生水華的支流維持在12條左右，其中包括童莊河、神農(nóng)溪、大寧河、草堂河等典型湖盆型流域［15］。此外，巴東縣神農(nóng)溪為國(guó)家5A級(jí)旅游景區(qū)、引江補(bǔ)漢工程的比選源頭之一，開(kāi)州區(qū)漢豐湖是三峽庫(kù)區(qū)最大的庫(kù)中湖，也是開(kāi)州區(qū)三峽庫(kù)區(qū)移民安置重點(diǎn)區(qū)域。

綜合考慮治理緊迫性（水華發(fā)生頻率）、功能重要性（自然保護(hù)區(qū)、重要水源地）和利益相關(guān)性（重要移民安置區(qū)）等方面，本次選取秭歸縣童莊河、巴東縣神農(nóng)溪（平陽(yáng)壩濕地）、巫山縣大寧河（大昌湖）、奉節(jié)縣草堂河（草堂湖）、開(kāi)州區(qū)漢豐湖等5條典型湖盆型流域?yàn)閷?duì)象，開(kāi)展流域水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查和水資源生態(tài)承載力分析。

1.2典型支流概況

童莊河流域位于秭歸縣南部、長(zhǎng)江西陵峽南岸、三峽工程壩上庫(kù)首，童莊河發(fā)源于郭家壩鎮(zhèn)云臺(tái)荒北麓羅家坪村桃樹(shù)埫，河道全長(zhǎng)36.9 km，流域面積248 km2。流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛。

神農(nóng)溪流域位于巴東縣正北側(cè)，為長(zhǎng)江左岸的一級(jí)支流，發(fā)源于神農(nóng)架林區(qū)南麓下谷坪的石門(mén)洞，干流全長(zhǎng)60.6 km，流域面積1 047 km2［8］。流域?qū)賮啛釒Т箨懶约撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，具有明顯的垂直分布差異，多年平均降雨量1 400 mm。

大寧河為長(zhǎng)江左岸一級(jí)支流，發(fā)源于大巴山東段南麓巫溪與城口交界的光頭山一帶，流域全長(zhǎng)181 km，總面積4 366 km2。流域?qū)賮啛釒瘽窦撅L(fēng)氣候區(qū)，多年平均降雨量1 124 mm［16］。

草堂河屬長(zhǎng)江一級(jí)支流，發(fā)源于奉節(jié)與巫溪二縣交界處山岡，干流全長(zhǎng)33.3 km，流域面積394.8 km2［17］。流域?qū)賮啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫和年降雨量分別為19.1 ℃和1 151.2 mm。

漢豐湖位于開(kāi)州區(qū)小江烏楊橋水位調(diào)節(jié)壩以上，是三峽水庫(kù)蓄水后形成的人工湖，流域面積2 534.70 km2［9］。流域?qū)賮啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降雨量1 385 mm［18-19］。

2研究方法

2.1污染現(xiàn)狀分析和評(píng)價(jià)

2.1.1樣品采集和分析

分別于2020年9月（豐水期）和10月（蓄水期）對(duì)童莊河、神農(nóng)溪、大寧河、草堂河和漢豐湖進(jìn)行表層水樣采集，其中，草堂河流域設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)，其余4個(gè)流域均設(shè)置4個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)的位置和分布如圖1所示。將采集好的水樣保存于100 mL的塑料瓶中，然后立即帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。分析的水質(zhì)指標(biāo)包括水溫（WT）、pH、溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、葉綠素a（Chla）、總氮（TN）、總磷（TP）和氨氮（NH+4-N）。其中，WT、pH和DO通過(guò)水質(zhì)多參數(shù)YSI Professional Plus水質(zhì)分析儀測(cè)量。水樣CODMn通過(guò)GB 11892-1989《水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)的測(cè)定》酸式滴定管（50 mL）滴定的方法測(cè)定。水樣Chla（SL 88-2012《丙酮提取-分光光度法》）、TN（HJ 636-2017《堿性過(guò)硫酸鉀消化-紫外分光光度法》）、NH+4-N（HJ 535-2009《納氏試劑分光光度法》）、TP（GB 11893-1989《鉬銻抗分光光度法》）的濃度經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)方法預(yù)處理后用紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)測(cè)定。

2.1.2污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

本研究采用綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法［20-21］對(duì)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，評(píng)價(jià)指標(biāo)為綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)（P），其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照顧曉昀等［22］的研究，即當(dāng)1.0≤P≤2.0時(shí)為Ⅰ類(lèi)水，2.07.0為劣Ⅴ類(lèi)且黑臭。

2.2水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力分析

2.2.1分析方法

2.2.1.1水資源生態(tài)足跡

水資源生態(tài)足跡反映了在特定時(shí)間內(nèi)人類(lèi)生存發(fā)展對(duì)水資源的消耗量，通過(guò)將其轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)性土地面積來(lái)量化，一般可分為水污染生態(tài)足跡和淡水生態(tài)足跡兩個(gè)部分。其中，淡水生態(tài)足跡可分為生產(chǎn)用水、生活用水和生態(tài)用水3個(gè)部分，計(jì)算公式參照黃林楠等［23］的研究。水污染生態(tài)足跡包括對(duì)COD、NH+4-N和TP降解所需的水資源量，取其最大值，計(jì)算參照洪輝等［24］和劉子剛等［25］的研究。其中，COD的綜合降解系數(shù)取0.01 d-1，NH+4-N和TP的綜合降解系數(shù)均取0.008 d-1［26-27］，COD、NH+4-N和TP的目標(biāo)濃度分別為20，1.0和0.2 mg/L（湖庫(kù)0.05 mg/L）。

2.2.1.2生態(tài)承載力

水資源生態(tài)承載力反映了在特定時(shí)間特定區(qū)域內(nèi)水資源量供當(dāng)?shù)厝丝?、?jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的承載能力，根據(jù)相關(guān)研究，其占水資源量的上限為40%［23，28］。

2.2.1.3生態(tài)盈虧

通過(guò)生態(tài)盈虧即生態(tài)承載力與生態(tài)足跡的差值，反映流域水資源利用狀況［10］。正值表明生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡，為生態(tài)盈余，水資源可持續(xù)利用；負(fù)值表明生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力，為生態(tài)赤字，水資源短缺，發(fā)展不可持續(xù)。

2.2.1.4萬(wàn)元GDP水資源生態(tài)足跡

萬(wàn)元GDP水資源生態(tài)足跡為水資源生態(tài)足跡與GDP的比值［13］，主要用于衡量水資源利用效率，其數(shù)值越大，表明當(dāng)?shù)厮Y源利用效率越低；反之，則表明當(dāng)?shù)厮Y源利用效率越高。

2.2.1.5水資源負(fù)載系數(shù)

水資源負(fù)載系數(shù)綜合考慮了地區(qū)的水資源總量、降水、人口和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值，其值可反映當(dāng)?shù)氐乃Y源利用狀況，并能對(duì)未來(lái)的水資源開(kāi)發(fā)難易程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式參照岳晨等［11］和賈詩(shī)琪等［12］的研究。

2.2.2數(shù)據(jù)來(lái)源

水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力評(píng)價(jià)所用的數(shù)據(jù)均來(lái)源于童莊河、神農(nóng)溪、大寧河、漢豐湖和草堂河流域流經(jīng)的重慶、恩施、宜昌3個(gè)城市2020年的統(tǒng)計(jì)年鑒、水資源公報(bào)和生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)，采用內(nèi)插法和平均法來(lái)補(bǔ)全個(gè)別缺失的數(shù)據(jù)。

3結(jié)果與討論

3.1水質(zhì)狀況和評(píng)價(jià)

3.1.1水質(zhì)狀況

各典型流域不同月份的水質(zhì)指標(biāo)如圖2所示，各流域的透明度范圍為20～130 cm，10月份的透明度均高于9月份，其中神農(nóng)溪和草堂河透明度提升明顯，分別提高了81.25 cm和49 cm，其余3個(gè)流域則在兩個(gè)月份均保持較高的透明度。各流域的水溫范圍為21.2～33 ℃，9月份水溫則均高于10月，其平均溫差為6.4 ℃。5個(gè)流域的pH范圍為7.6～8.9，水質(zhì)均呈弱堿性，其9～10月的pH變化無(wú)明顯規(guī)律。各流域的DO范圍為5.2～8.9 mg/L，DO均處于較高值，且有的位點(diǎn)甚至達(dá)到DO過(guò)飽和狀態(tài)；10月份的DO值相對(duì)于9月份有所波動(dòng)，但均不超過(guò)0.6 mg/L。各流域的Chla濃度范圍為4.2～12.7 μg/L，9月份各流域的平均Chla濃度均高于10月份。各流域CODMn濃度范圍為1.1～18.8 mg/L，9月份和10月份的CODMn濃度相差不大，其變化量均小于0.9 mg/L。各流域TN、TP和NH+4-N的變化范圍分別為0.36～3.36 mg/L，0.01～0.88 mg/L和0.04～1.5 mg/L，各指標(biāo)9月份的濃度均小于10月份，其中神農(nóng)溪TN濃度增長(zhǎng)幅度最大，平均增加了0.92 mg/L。對(duì)于TP和NH+4-N濃度，童莊河9月到10月的增長(zhǎng)幅度較大，其平均值分別增加了0.57 mg/L和0.23 mg/L。

相比于9月份，10月份透明度明顯提升，而Chla濃度明顯下降，表明透明度的提升部分依賴(lài)于藻類(lèi)的減少。此外，隨著溫度的下降，飽和DO呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，而本研究中，10月份相對(duì)于9月份其DO出現(xiàn)波動(dòng)而無(wú)明顯變化規(guī)律，表明DO不僅受到溫度影響，還與其他因素有關(guān)。當(dāng)?shù)乇硭瓹OD濃度較高時(shí)，其自?xún)艚到庑枰母嗟娜苎?，因而CODMn濃度的變化一般與DO相反，在本研究中，除童莊河流域外，其余流域均呈現(xiàn)出此種趨勢(shì)，表明地表水DO也受到CODMn濃度影響。各流域NH+4-N濃度在TN中的占比在9月份和10月份分別為16.32%和16.96%，表明地表水中NH+4-N占比較低。9，10月份NH+4-N占比最低的分別為童莊河（9.26%）、神農(nóng)溪（5.08%）。此外，從9月到10月，TN和TP濃度的升高還可能與Chla濃度的下降相關(guān)，藻類(lèi)的降解會(huì)直接導(dǎo)致地表水中TN和TP濃度的升高。

通過(guò)不同水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析（圖3），可以發(fā)現(xiàn)水溫與透明度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（-0.454，P=0.003），這可能是由于較高的水溫適宜于浮游動(dòng)植物生存，從而導(dǎo)致透明度的下降，然而水溫與Chla的相關(guān)關(guān)系不顯著（P=0.238）。Chla與TP（-0.433，P=0.004）和NH+4-N（-0.371，P=0.016）呈顯著的負(fù)相關(guān)，這主要是由于浮游藻類(lèi)降解后，N，P釋放到水體中，從而提高了地表水TP和NH+4-N含量。此外，水溫與TN（-0.455，P=0.002）和TP（-0.638，P<0.01）呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這主要因?yàn)檩^高溫度下，水生植物生長(zhǎng)旺盛，營(yíng)養(yǎng)鹽消耗較高，微生物的降解作用也較強(qiáng)，促進(jìn)了營(yíng)養(yǎng)鹽在生物體內(nèi)的循環(huán)；而在溫度較低時(shí)，營(yíng)養(yǎng)鹽消耗較慢，此時(shí)水體中的微生物降解作用也減弱，導(dǎo)致此時(shí)TN，TP濃度較高。

3.1.2水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法，各流域9月和10月的評(píng)估結(jié)果如圖4所示。其中，9月份各流域的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化范圍為2.35～3.30，主要為Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)水，其中大寧河水質(zhì)最佳。10月份，各流域的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化范圍為3.06～4.32，分別為Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)水，其中以大寧河水質(zhì)最佳，其次為神農(nóng)溪，漢豐湖，童莊河和草堂河。相比于9月份，10月份各流域水質(zhì)惡化一個(gè)級(jí)別。

根據(jù)GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，9月份各流域評(píng)價(jià)為Ⅳ類(lèi)水及其以下級(jí)別的點(diǎn)位占76.19%，其中評(píng)價(jià)為Ⅴ類(lèi)水的點(diǎn)位占23.81%，評(píng)價(jià)為劣Ⅴ類(lèi)水的點(diǎn)位占19.05%。10月份各流域評(píng)價(jià)為Ⅳ類(lèi)水以及其以下級(jí)別的點(diǎn)位占100%，其中評(píng)價(jià)為Ⅴ類(lèi)水的點(diǎn)位占19.05%，評(píng)價(jià)為劣Ⅴ類(lèi)水的點(diǎn)位占71.43%，且主要污染指標(biāo)為T(mén)N，TP。對(duì)于綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)，9月評(píng)價(jià)為Ⅲ類(lèi)水及其以上級(jí)別的點(diǎn)位占95.24%，其中評(píng)價(jià)為Ⅱ類(lèi)水的點(diǎn)位占61.90%，評(píng)價(jià)為Ⅰ類(lèi)水的點(diǎn)位占4.76%。10月份評(píng)價(jià)為Ⅲ類(lèi)水及其以上級(jí)別的點(diǎn)位占61.90%，其中評(píng)價(jià)為Ⅲ類(lèi)水的點(diǎn)位占38.10%，評(píng)價(jià)為Ⅱ類(lèi)水的點(diǎn)位占23.81%。9月和10月的平均水質(zhì)級(jí)別分別為Ⅱ類(lèi)（2.85）和Ⅲ類(lèi)（3.76）。由此可見(jiàn)，單一的水質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)與綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。相比于單一的水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)綜合考慮了多項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，且能在不同流域間進(jìn)行定量比較，因而其評(píng)價(jià)結(jié)果優(yōu)于單一的指標(biāo)評(píng)價(jià)。面對(duì)日益復(fù)雜的流域環(huán)境，水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)逐漸成為優(yōu)先選擇［29-30］。

3.2水資源生態(tài)足跡和生態(tài)承載力分析

3.2.1水資源生態(tài)足跡分析

三峽庫(kù)區(qū)典型支流的生態(tài)足跡如表1所示，在淡水生態(tài)足跡中，生產(chǎn)用水生態(tài)足跡最高（占比59.12%～76.60%），其次為生活用水（占比21.67%～39.78%）和生態(tài)用水（占比1.10%～1.76%）。水資源生態(tài)足跡中，以水污染生態(tài)足跡為主，其占比為68.91%～87.14%。在各個(gè)典型流域中，漢豐湖的水資源生態(tài)足跡最大（310.12萬(wàn)hm2），其次為草堂河（58.93萬(wàn)hm2）和大寧河（35.77萬(wàn)hm2），神農(nóng)溪的水資源生態(tài)足跡最?。?3.45萬(wàn)hm2）。淡水和水污染生態(tài)足跡在流域間的變化趨勢(shì)與水資源生態(tài)足跡一致，即漢豐湖的淡水和水污染生態(tài)足跡最大，分別為39.88萬(wàn)hm2和270.24萬(wàn)hm2，其次為草堂河（16.70萬(wàn)hm2和42.23萬(wàn)hm2）、大寧河（10.45萬(wàn)hm2和25.32萬(wàn)hm2）、童莊河（9.98萬(wàn)hm2和22.90萬(wàn)hm2）和神農(nóng)溪（7.29萬(wàn)hm2和16.16萬(wàn)hm2）。

對(duì)比湖北省水生態(tài)足跡［12］，其水資源生態(tài)足跡以淡水生態(tài)足跡為主，其淡水生態(tài)足跡甚至比水污染生態(tài)足跡高100倍，這主要與其較高的生產(chǎn)用水量和較大的污染物綜合降解系數(shù)相關(guān)。本研究中的5個(gè)流域均位于三峽庫(kù)區(qū)，工業(yè)生產(chǎn)較為薄弱，因而生產(chǎn)用水較少。此外，受到三峽蓄水的影響，其污染物綜合降解系數(shù)也受到較大削減［27］，從而導(dǎo)致本研究中水資源生態(tài)足跡以水污染生態(tài)足跡為主。許典子等［10］的研究也發(fā)現(xiàn)三峽庫(kù)區(qū)各縣區(qū)2002～2016的淡水生態(tài)足跡以生產(chǎn)用水生態(tài)足跡為主，然而其淡水生態(tài)足跡卻高于水污染生態(tài)足跡，這與其相對(duì)較高的COD綜合降解系數(shù)取值（0.1 d-1）相關(guān)，而在小江和漢豐湖的相關(guān)研究中其取值分別為0.007～0.016 d-1和0.004 d-1［26-27］。本研究綜合考慮三峽水庫(kù)蓄水的影響，COD綜合降解系數(shù)取值為0.01 d-1，因而導(dǎo)致其與本研究中淡水和水污染生態(tài)足跡數(shù)量關(guān)系呈相反的趨勢(shì)。

水資源生態(tài)足跡在流域間的變化趨勢(shì)與縣區(qū)的GDP變化相一致，同時(shí)其人口在流域間的變化趨勢(shì)也與淡水生態(tài)足跡較一致，僅童莊河和神農(nóng)溪的變化趨勢(shì)相反，表明淡水生態(tài)足跡與流域人口和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有密切關(guān)系。漢豐湖流域人口最多，GDP最高，且為湖泊型流域，因而其TP目標(biāo)濃度更低，所需的稀釋水量最大，水污染生態(tài)足跡最高。同時(shí)重慶庫(kù)區(qū)流域的水資源生態(tài)足跡均高于湖北庫(kù)區(qū)流域，這與重慶的人口和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平相關(guān)。此外，本研究中計(jì)算水污染生態(tài)足跡時(shí)選取的污染物指標(biāo)包括COD、NH4+-N和TP，綜合考慮了有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)鹽的稀釋降解情況，其結(jié)果更具有科學(xué)意義和價(jià)值。

3.2.2水資源生態(tài)承載力和生態(tài)盈虧分析

根據(jù)水資源總量和產(chǎn)水模數(shù)，得到典型流域的水資源生態(tài)承載力（表2），其中大寧河的水資源生態(tài)承載力最高（832.19萬(wàn)hm2），其次為神農(nóng)溪（797.53萬(wàn)hm2），草堂河（783.19萬(wàn)hm2）和漢豐湖（695.02萬(wàn)hm2），童莊河的水資源生態(tài)承載力最?。?85.05萬(wàn)hm2），由于除童莊河外，各流域的水資源總量相差不大，因而水資源生態(tài)承載力的變化趨勢(shì)主要與產(chǎn)水模數(shù)密切相關(guān)，流域間產(chǎn)水模數(shù)的變化趨勢(shì)為大寧河（11 560 m3/hm2）>神農(nóng)溪（10 850 m3/hm2）>草堂河（9 540 m3/hm2）>漢豐湖（9 131 m3/hm2）>童莊河（8 690 m3/hm2）。對(duì)5個(gè)流域進(jìn)行水資源生態(tài)盈虧分析發(fā)現(xiàn)均為生態(tài)盈余狀態(tài)，這與許典子等［10］的研究結(jié)果一致。對(duì)湖北省水資源的生態(tài)盈虧分析發(fā)現(xiàn)，其從2005～2018年均處于生態(tài)盈余的狀態(tài)［12］，表明三峽庫(kù)區(qū)水資源生態(tài)承載力較大，水資源豐富。

3.2.3萬(wàn)元GDP水資源生態(tài)足跡和水資源負(fù)載系數(shù)分析

典型支流的萬(wàn)元GDP水資源生態(tài)足跡如表2所示，漢豐湖的萬(wàn)元GDP水資源生態(tài)足跡最大（0.579 hm2），而草堂河的萬(wàn)元GDP水資源生態(tài)足跡最低（0.182 hm2），表明漢豐湖流域水資源利用效率最低，而草堂河的水資源利用效率最高。對(duì)于水資源負(fù)載系數(shù)，草堂河和漢豐湖負(fù)載系數(shù)分別為2.739和4.383，等級(jí)為Ⅲ級(jí)，水資源利用程度和開(kāi)發(fā)程度均為中等，而其余3個(gè)典型流域的負(fù)載系數(shù)對(duì)應(yīng)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，水資源利用程度較低，水資源開(kāi)發(fā)較容易，表明大寧河、神農(nóng)溪和童莊河水資源豐富，具備較大的開(kāi)發(fā)潛力，應(yīng)加大對(duì)其水資源的開(kāi)發(fā)和利用。

4結(jié)論

（1） 三峽庫(kù)區(qū)典型支流的Chla濃度范圍為4.2～12.7 μg/L，CODMn濃度范圍為1.1～18.8 mg/L，TN、TP和NH+4-N的變化范圍分別為0.36～3.36 mg/L，0.01～0.88 mg/L和0.04～1.5 mg/L。

（2） 三峽庫(kù)區(qū)典型支流9月份綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化范圍為2.35～3.30，評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)水，而在10月份，各流域的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)變化范圍為3.06～4.32，評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)水，兩個(gè)月份均以大寧河水質(zhì)最佳。

（3） 三峽庫(kù)區(qū)典型支流水資源生態(tài)足跡以水污染生態(tài)足跡為主（68.91%～87.14%）。從支流分布上看，漢豐湖的水資源生態(tài)足跡最大（310.12萬(wàn)hm2），神農(nóng)溪的水資源生態(tài)足跡最?。?3.45萬(wàn)hm2）；而大寧河的水資源生態(tài)承載力最高（832.19萬(wàn)hm2），童莊河的水資源生態(tài)承載力最?。?85.05萬(wàn)hm2）。

（4） 對(duì)于萬(wàn)元GDP水資源生態(tài)足跡，漢豐湖的萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡最大（0.579 hm2），而草堂河的萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡最低（0.182 hm2）。對(duì)于水資源負(fù)載系數(shù)，草堂河和漢豐湖負(fù)載系數(shù)對(duì)應(yīng)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，水資源利用程度和開(kāi)發(fā)程度均為中等，而其余3個(gè)典型流域的負(fù)載系數(shù)對(duì)應(yīng)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，水資源利用程度較低，水資源開(kāi)發(fā)較容易。

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（編輯：李晗）

Water pollution status and ecological capacity of typical tributaries in Three Gorges Reservoir area

LU Xiuqing，LIU Wei，MA Zhigang，CHEN Shasha，WU Xiao

（ChangJiang Ecology （Hubei） Technology Development Co.，Ltd.，Wuhan 430071，China）

Abstract：?To explore the water pollution status and ecological capacity of typical tributaries in Three Gorges Reservoir area，water samples from Tongzhuang River，Shennong River，Daning River，Hanfeng Lake and Caotang River in September （wet season） and October （impoundment season） in 2020 were collected and analyzed.The water quality was evaluated by comprehensive water quality identification index method.The ecological footprint and ecological capacity of the basin were analyzed according to the 2020 yearbook，water resources bulletin，ecological environment statistical bulletin of the county near the basin was located.The results showed that the water quality of typical tributaries in the Three Gorges Reservoir area were Class Ⅱ and Class Ⅲ in September，and Class Ⅲ and Class Ⅳ in October.The water quality of Daning River was the best.All the five river basins had ecological surplus，among which Daning River had the largest ecological surplus of 7.96 million hectares，followed by Shennong River （7.74 million hectares），Caotang River （7.24 million hectares），Hanfeng Lake （3.85 million hectares） and Tongzhuang River （3.52 million hectares）.Among the five typical tributaries，the water resources load index of Caotang River and Hanfeng Lake were 2.739 and 4.383，respectively，the grades were classified as Class Ⅲ，and the degree of water resources utilization and development was medium，while the other three typical tributaries have load indexes corresponding to class Ⅱ which indicated low degree of water resources utilization degree and easy water resources development.The results can provide basic data for the development and management of typical tributaries in Three Gorges Reservoir area，and support the major strategy of watershed protection.

Key words：?typical tributaries； water quality assessment； ecological footprint； ecological capacity； Three Gorges Reservoir