综合水质标识指数法在水库季节性污染时空分布评估中的应用

2018-03-29张洁

水利技术监督 2018年2期

张洁

(辽宁省朝阳县水务局，辽宁朝阳 122000)

水库水质受水量季节性影响，呈现较为明显的季节变化特征，丰水期来水量较大，水库水质整体良好，而在枯时期、平水期受水量减少影响，水库污染度增加。这点在北方水库体现更为明显。而对于供水水库而言，对水库季节性污染特征进行评估，有利于供水水库的生态保护。当前，对于供水水库水体污染评估的研究较多，但大都只对水库年变化特征进行评估，而对水库水质季节变化特征研究还较少。其次在水质评估方法上，水体水质评估方法也逐步从单一指标过渡到综合指标的识别，为此本文结合综合水质标识指数法对辽宁西部某供水水库水质季节性时空变化进行评估，并对其水质变化特征进行污染源的追踪分析，探讨其水质变化成因。

1 区域概况与分析方法

1.1 区域概况

本文以辽宁西部某大型供水水库为研究实例，该水库主要功能为防汛和供水，年供水量约为5亿m3，水库水质主要污染指标为氨氮、总磷、BOD5、COD以及富营养化指数。污染主要来源为城市点源污染排放以及农业面源污染。

1.2 水样采集及测定方法

为对水库水质沿程季节性时空变化特征进行评估，沿水库纵向每隔10km设置一个水质监测断面，在水库上游共设置10个监测断面，此外为对其上游水功能区水质进行分析，在其水功能区内设置2个排污口监测断面。从2016年1月到2017年1月，每月中上旬进行监测断面的水质采样，并结合四参数水质传感仪器对水体pH值以及浑浊度进行测定。每个采样样本在进行现场酸化处理后，进行冷冻保存，进行其他监测指标的测定。

1.3 综合指数评价方法

目前，对于水质综合评价的方法较多，但这些水质综合评价方法共同的缺陷在于不能对水质超标个数及水质达标率进行有效评价。综合水质标识指数方法的优点在于可对水体进行定性定量评价的同时，对水质进行合理的综合评价。综合水质标识指数由整数位、小数点后三位或四位有效数字构成，其表达式为：

IWQ=X1X2X3X4

(1)

式中，IWQ—综合水质标识指数；X1—水质的综合级别；X2—该级别水质在标准变化区间所处的位置；X3—单向评价指标中低于水功能区水质标准的指标数目；X4—水质评价类别与水功能区水质标准之间的比较结果。

综合水质标识指数方法主要计算X1、X2，这两个参数的计算方程为：

(2)

式中，m—评价区域水质不达标数目；Pj′和Pk′—评价区水质不达标和达标的单因子指数；s—评价区域水质达标数目。

2 水库pH值和浑浊度季节性变化特征

水库水体pH值以及浑浊度是水库水化学特征表征指标，pH值可间接反映水库富营养化的程度，而浑浊度则是直观反映水库水体状态的特征指标。结合各监测断面pH值和浑浊度现场测定结果，分析水库丰水期、枯水期、平水期pH值以及浑浊度的季节变化特征，结果见表1和图1。

表1 各监测断面pH值和浑浊度不同季节的监测值

图1 水库pH值和浑浊度季节变化

水库监测断面pH值影响水库内的藻类生长，而藻类生长则直接反映了水库的富营养化程度，一般而言水体pH值越高，水体中的藻类数量越大，水库富营养化程度增加。从表中可看出，在丰水期，各监测断面pH值总体高于枯水期和丰水期，更利于水库藻类生长，使得丰水期水库水体富营养化程度较高，而在平水期和枯水期，各监测断面pH值较丰水期都有所递减，pH值的降低，也会使得库区水体内的藻类数目有所减少，降低水库富营养化程度，因此在枯水期和平水期，水库发生富营养化程度的几率一般低于丰水期。水体浑浊度直观反映水体水质情况，从表中和图中可以看出，在各时期，水库水体浑浊度总体均小于3NTU，水库水体浑浊度总体指标降低，可满足国家水质关于浑浊度的标准，但也呈现较为明显的季节性变化特征，丰水期由于水量较大，对水库具有一定的冲刷作用，使得浑浊度较低，而在平水期和枯水期，由于水量较小，污染物沉积增多，水库在平水期和枯水期的浑浊度较大。

3 水库季节污染特征评估结果

3.1 监测断面不同季节水质评估结果

结合GB 3838- 2002《地表水环境质量标准》，采样综合水质标识指数方法对各断面氨氮、BOD5、总磷的季节特征进行评估，见表2。

表2 供水水库季节污染特征评估结果

供水水库在丰水期水质总体可达到II类水标准，各断面总体达标率为80%以上，而在枯水期和平水期，各水质监测指标总体可到III类水标准，总体达标率低于70%，基本满足城市供水要求。从各断面水质状况可看出，靠近排污口的11#和12#断面在各时期的水质污染程度较高，基本达到中度和重度污染的情况。可见，在枯水期和平水期，应较大水库的生态调水，调整下游断面的水质状况。从表中可看出，各断面氨氮的变幅大于其他几个指标。可见，供水水库氨氮是其主要的污染成分，而氨氮主要污染源来自于城市生活污水的排放，可见，当区域农业面源污染得到有效控制后，城市点源的生活污染排放成为供水水库主要的污染排放源。

3.2 各监测断面综合水质标识指数(IWQ)空间变化度

为对供水水库水体季节空间变化特征进行评估，结合综合水质标识指数空间变化度来分析区域水质空间变化，见表3及图2。

表3 各监测断面综合水质标识指数沿程空间变化度

从断面沿程水质空间变化度可看出，丰水期，供水水库沿程污染指数变幅在7.5%～8.3%之间，而枯水期和平水期其沿程污染指数变幅在9.6%～11.5%之间。从上游断面到下游断面，沿程的污染指数逐步增加，这主要是因为从上游到下游，污染源增多，进入水体的污染物也有所增加，致使区域沿程的污染指数逐渐增加，这点从图3中也可看出，区域不同季节污染指数空间变化较为明显，从上到下逐步扩散，污染指数呈现上到下逐步加剧的空间变化趋势。