山口岩水库水源地水环境分析与保护措施

王敬斌;邓香平;杨永生

【摘 要】本文从江西省萍乡市山口岩水库水源地周边环境现状和存在的问题入手,在此基础上对水源地保护区的污染负荷进行预测,计算相应的水环境容量,提出相关保护措施和建议.

【期刊名称】《江西水利科技》 【年(卷),期】2013(039)001 【总页数】5页(P21-25)

【关键词】山口岩水库;水源地;水环境;措施;建议 【作 者】王敬斌;邓香平;杨永生

【作者单位】江西省水利科学研究院,江西南昌 330029;江西省水土保持科学研究院,江西南昌 330029;江西省水利工程技师学院,江西南昌 330013 【正文语种】中 文 【中图分类】TU991.11 0 前言

山口岩水库位于江西省萍乡市芦溪县境内，2012年6月21日已开始下闸蓄水。萍乡市地处湘江与赣江的分水岭，境内无大的过境河流，水资源严重不足。2006年，萍乡市作为全国严重缺水城市被列为全国节水型社会建设试点城市。山口岩水库建成后，将作为萍乡市及芦溪县的主要饮用水源地之一，为萍乡市的经济社会发

展提供重要的水资源支撑。为此，萍乡市市委市政府高度重视山口岩水库的水资源保护工作，在山口岩水库处于建设时期，就提出开展水库饮用水水源地水资源保护的相关工作，为保护好山口岩水库的“一库清水”做好前瞻性的规划。 1 水源地周边环境现状及存在的问题 1.1 现状 1.1.1 人类活动

水库建成蓄水后，库区周边主要的人类活动有两：一是生活在库区周边及水库上游村民的生活生产活动；二是前往武功山风景区观光旅游的游客。据资料统计，库区周边及上游分布有张家坊乡的10个村庄和新泉乡的21个村庄，人口总数为38812人，耕地面积为2017.6 hm2[1]。区域耕地以种植谷物为主，每年两季，同时还种植豆类、薯类、油料作物、棉花、蔬菜瓜果及其他作物，使用的化肥以复合肥、氮、磷和钾肥为主。区域内畜禽养殖业相对较发达，在水库保护区周边两个乡镇的养殖户数量达到66户，主要养殖鸡、鸭、牛、羊、猪。此外，还有相当一部分村民以散养的方式养殖家禽。沿着通往武功山的旅游公路旁边零星分布着一些私人餐馆，由此而产生的油烟废气、生活垃圾、生活污水和油污水都会对库区环境和水质形成破坏和污染。在水库的源头——武功山，将会有大量游客上山旅游观光，而且库区路段是上山的必经路段，这些人为活动在水库蓄水运行后必定会发生。 1.1.2 水体水质

（1）水源地水质状况。据2008年萍乡市环境监测中心站对袁水在山口岩断面（即未来库区水质）的例行监测数据（枯、丰、平水期各一次），监测所得的大部分指标均能满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅱ类水体的要求。但其中也存在少数指标超标的现象，在平水期所测得的总氮超标，其原因可能是在平水期袁河水流速不大，且水量也一般，而当地附近的生活污水、农田残留化肥和农药以及散落的畜禽粪便一旦进入河流内，使总氮物质的浓度升高，最终导致水体

总氮超标的现象。另一超标的指标是粪大肠菌群数，无论是枯水期还是丰水期，该项指标均超标。其原因可能是山口岩周边及上游附近村民的生活污水未经任何处理，直接排入到袁水，加之随地表径流带入的禽畜粪便和生活垃圾等污染物，使大量的粪大肠菌群进入水体，导致袁河山口岩断面粪大肠菌群数超标。

（2）入库水体水质状况。据《江西省萍乡市山口岩水利枢纽工程环境影响报告书》中对坑口上游200 m处的监测断面（袁水西南支）的监测数据（丰、平、枯水期各一次），所得的大部分指标均能满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅱ类水体的要求。但在丰水期和枯水期所测得的粪大肠菌群数都超标。分析其原因可能也是生活污水、生活垃圾以及畜禽粪便未得到有效处理直接进入水体所致。 1.2 存在的主要问题

1.2.1 农村生活污水和垃圾处置不到位

由于目前库区内所涉及到两个乡镇都没有建设生活污水处理设施，只是经地表浅沟随意排放；加之水源地周围均为农村，没有设立相应的垃圾收集站，生活垃圾随地乱倒现象较为严重，达不到无害化处置的要求。长此以往，农村生活污染源必将给水库水质安全带来隐患。

1.2.2 库区周边农田过度使用化肥、农药

由于追求“高投入、高产出”的生产模式，当地农民在农田中施入大量化肥，一方面造成土壤肥力过剩，有机氮、无机氮比例失调，氮素转化率低，雨期大量肥力流失，给水体造成污染；另一方面造成土壤有机质降低，土壤板结，土壤理化性状变劣。同时化肥在空中的逸失，给空气带来污染。农药的大量使用，一是遗洒在空气中对人和其它动物造成危害；二是对土壤和水体造成污染；三是促使物种多样性减少，造成生态平衡失调。 1.2.3 水库周边畜禽养殖污染

经调查，当地村民为增加经济收入，农村畜禽养殖业发展较为迅速，且其养殖方式

和设施均未规范化。库区周边畜禽养殖方式主要包括小型规模化养殖和分散式养殖，产生的污染物都没有得到有效的处理，在雨水的冲刷下，随地表径流流入库区内，极易对水体产生污染。

1.2.4 库区周边普遍存在旅游餐馆污染

库区内上武功山的公路旁建有不少的私人餐馆，且均未建有相应的油污处理设施，也没有生活垃圾收集装置，厨房油烟也没有任何净化装置，这些污染物的任意排放都将影响到库区的环境和水质。 1.2.5 旅游公路建设后遗留的问题

虽然沿水库一旁的旅游公路已通车运行，但公路在建设过程中所开挖山体还存在大量的裸露地带，相应的水土保持措施也没有完全到位，如此会造成大量的水土流失并进入库区，破坏生态系统。且在修建公路时存有大量余土弃渣倒入河中的现象，堵塞河道，既影响防洪，又污染水质。 1.2.6 存在森林乱砍滥伐活动现象

库区内森林存在乱砍滥伐的现象，尽管政府已经实施了封山育林政策，但由于早期没有形成保护森林资源的意识，一直是“靠水吃水、靠山吃山”，随意从山上攫取资源，且屡禁不止，导致在保护森林资源方面难以取得显著成果。一旦森林资源遭到过度砍伐，不仅会破坏森林生态系统，更会降低森林涵养水源的能力，造成水土流失，形成恶性循环。

1.2.7 上游汇水河道缺乏有效管理

水库上游的汇水河道缺乏有效管理，存在采石挖沙现象，这种情况须得到有效地制止，否则长此以往势必污染水体，破坏汇水河道的水生态系统，降低水体的自净能力。

2 水源地保护区污染负荷测算 2.1 生活污染源污染负荷测算

水源地周边村民人口数量为38812人（2009年），并对2015年人口进行预测，选取人口年均增长率约为6‰，那么未来2015年人口数将达到为40230人。据此，可测算出相应的生活污染物量的增长情况。经计算得出，2015年山口岩水库库区上游周边乡村外排生活污水约93.98万t。考虑到生活污水在随地表径流进入到水库之前，存在部分污染物被土壤吸附和溶虑，那么污染物量必有所减少，因此取入库系数为0.8。计算结果详见表1。 表1 生活污染物排放量一览表t/a? 2.2 农田种植业污染源污染负荷测算

库区周边总计田亩数为2017.6 hm2，每年的氮肥、磷肥施用量分别为 332.9 t和 95.9 t，农药的用量为 13.9 t。经有关资料统计，每hm2田地每年将产生180 kg的CODCr。此外，氮肥、磷肥和农药能够被农作物吸收利用的比例有限，其余部分基本上均属于流失量，但其流失量并不等于全部进入水体，经地表渗漏、淋溶及土壤吸附沉淀和各种化学反应后，仅有部分氮素、磷素和农药进入水体。每年农药化肥污染物排放量详见表2。

表2 农田种植业污染物排放量一览表 t/a?

考虑短期内当地耕地面积基本上不会发生较大变化，且施肥量和农田径流条件均较为稳定，故农田径流所致的污染物排放量大体上保持不变。 2.3 畜禽养殖业污染源污染负荷测算

据统计，2009年水库周边总的畜禽养殖数量为鸡5580只、鸭2100只、牛410头、羊1900只以及猪4300头。结合当地情况，考虑周边畜禽数量的增长率取经验值来计算，那么大型畜禽（如牛、马等）的年增长率取为1%，小型畜禽（如猪、羊、鸡、鸭等）则取为3%。从而可计算出2015年周边畜禽养殖数量为鸡6663只、鸭2508只、牛435头、羊2269只以及猪5135头。根据畜禽粪便中污染物平均含量（见表3）与畜禽排泄系数（见表4），可以计算出库区周边畜禽产生的

污染物总量，计算结果见表5。 表3 畜禽粪便中污染物平均含量 kg/t? 表4 畜禽粪尿排泄系数?

表5 2015年畜禽粪便污染物排放量一览表t/a注：对畜禽废渣以回收等方式进行处理的污染源，按产生量的12%计算污染物流失量。? 3 水源地保护区水环境容量计算 3.1 计算模型的选取

考虑到山口岩水库水文参数不充分，水文条件难以确定，且水库所在地以面源污染为主，难以实现污染源的点化工作。此次分析从总体宏观角度出发，把复杂的水文地质情况作进一步简化，利用质量守恒定律，采用完全混合模型（即零维稳态模型）计算山口岩水库水源地保护区水环境容量。假设进库与出库水量平衡，按照质量平衡得到的模型的表述式为：

式中：CE、C—分别为流入和流出湖库的污染物浓度（mg/L）； Q—流入湖库的水量（m3/s）； K1—一级反应速率常数（1/d）； V—湖库库容（m3）；

（2）式为水库水源地理想水环境容量的计算公式，其左边第一项为外界进入库区的污染量，第二项为库区水体自净容量，第三项为水库排出容量。 水库允许纳污量计算公式可由上式导出：

式中：W—容许排污量（t/a）； CS—规定的水质标准（mg/L）。 3.2 计算参数的选取

依据 《饮用水水源地保护区划分技术规范》（HJ/T338-2007）的相关规定，此次计算拟定水质目标为《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅱ类水质标准。鉴于山口岩水库所在地理位置及地形地貌，类比相关经验参数，本次计算选用的各污染物指标的降解系数K1值分别为：化学需氧量的综合降解参数（反应速率常数）取值为 0.1、总氮和总磷则均取值为 0.02。 3.3 计算结果及削减要求分析

根据所选定的水质模型，计算水库环境容量还需要确定水库的库容、水库每年的进出水流量以及各污染物指标所对应的标准值。本计算取设计报告中的正常蓄水位以下库容，即 0.945×108 m3；水库每年的进出水流量取建库后坝址处的平均流量，其值为7.43 m3/s，即 2.343×108 m3/s；最终将上述各参数及数值代入到（3）式，得出2015年水库环境容量值，具体见表6。

表6 2015年山口岩水库保护区各类污染物总量控制方案 t/a?

通过水源地保护区各污染物的水环境容量和排放量分析，至2015年的COD、总氮均剩有较大的环境容量，但总磷却没有足够的环境容量，且超出水源地的环境容量1.05 t，故建议削减污染物总磷的排放量，使其满足水库的环境容量，以保障水质达标。

4 水源地水资源保护措施与建议 4.1 水资源保护措施 4.1.1 面源污染治理措施

针对山口岩水库以面源污染的为主的情况，建议在库区周边的农村建造化粪池，防止村民生活污水的随意排放；对具有一定养殖规模的养殖户，按照一户一池的原则建造沼气池。在居民相对较集中的地方设置相应的生活垃圾收集站，并相应建造生活垃圾中转站，推行“村收集、乡转运、县处理”的城乡垃圾一体化处理模式。农业面源污染可利用当地的坑、塘、池等天然工程措施，减少径流冲刷和土壤流失，

或者对其实行导托沟渠控制工程。设置相应的隔离防护设施，采取物理隔离设施（如护栏、围网等）和生物隔离设施（如防护林带等）相结合的方式，以防止人类活动等对水源地保护的干扰，拦截畜禽和污染物直接进入水源保护区。 4.1.2 水源地保护区生态保护与修复

对保护区所有主、支干流进行基底的修复，对污染较重河段进行清淤，严禁将河道硬化，建设沿岸绿色长廊，在饮用水水源地周边建立绿林体系的生态屏障，减少农田径流、生活污水、生活垃圾以及畜禽粪便等非点源对湖库水体的污染，减轻波浪的冲刷影响，减缓湖库周围的水土流失。在库区适当位置种植优质芦苇、芦竹、香蒲、苦江草等水生植物，吸收水源地内总氮等污染物；每年放养草鱼、鲢鱼、鳙鱼等水生动物，形成完整的食物链，完善湖库内生态系统结构，提高水体净化能力。 4.1.3 建设水源地环境预警监控体系

建设环境预警监测体系是为了保证保护区管理机构能够实时监测、控制水源地的水质、水量安全状况，提高预警预报能力，适应饮用水水源地保护的管理需求。包括建立水源地纵横监测网络及科学运行机制，构建水源地监控技术装备体系和质量管理体系，完善技术规范体系，构成饮用水水源地安全信息管理系统。 4.1.4 水源地环境管理能力建设

为保障饮用水源地的后续管理，需制定一套完善的饮用水源地环境管理能力方案，包括保护区的警示界牌设施（水源保护区界标、水源保护区交通警示牌、水源保护区宣传警示牌等）的建设；监督管理能力（监督管理考核体制和激励机制等）的建设；饮用水源监控信息系统（饮用水源数据库、数据采集和传输系统、数据管理系统及监控管理中心等）的建设。 4.2 建议

4.2.1 统筹规划区内乡镇发展

保护区内的乡镇建设发展，应在满足山口岩水库水源地水质不受污染的前提下统筹

规划。严禁在生活供水取水点上游保护区内设置工业区或引进工矿企业，也不宜发展居住小区，切实控制保护区的污染源。 4.2.2 加强管理，严格控制污染源

（1）生活污染源控制。尽快落实各乡村集聚地的生活垃圾收集站，并选择合适的地块建设生活污水处理设施以及在散户住处设置化粪池。

（2）农田污染源控制。在保护区边缘的农业种植，建议建设导托沟渠控制地表径流，严格控制耕地面积，规范耕作制度和方式，化肥建议使用生态肥料。 （3）畜禽污染源控制。规范水库保护区周边畜禽养殖方式，尽可能以圈养方式为主，并充分回收利用畜禽粪便作为农家肥。

（4）库区旅游餐饮服务业污染源控制。针对库区内私人开设的旅游餐饮服务业的污染源，已建成的责令其关停搬迁，同时有条件地限制在保护区内新建其他旅游服务设施，保证相关旅游建设项目进入库区后，其相应的环保设施须做到 “三同时”，并确保各污染物指标达标排放，建议在坝址下游（保护区外区域）选择合适地段设置服务于风景区的住宿、餐饮等设施。 4.2.3 实行生态保护性开发武功山风景区

对于水源地保护区范围内（武功山风景区）的旅游开发工作，建议坚持在开发与保护并重的原则下进行，并以生态保护的模式来开发各项旅游景点，尽可能地将风景区的开发工作对生态环境的影响降低至最轻。 4.2.4 完善库区周边水土保持工作

为方便武功山风景区的旅游，沿着库区建设了旅游公路，但公路两旁还存在较多裸露地段，为使水库周边拥有良好的生态环境，防止水土流失进入水库影响水质和堵塞河道，建议对上述地段落实并完善水土保持措施，增强其对水源的涵养能力，改善库区周边生态环境。 4.2.5 全力保护水源地森林资源

建议对流域区内全面实行封山育林，取消木材采伐计划，取缔木材加工企业，全面禁止采伐林木，停止在水源地保护区内一切形式的森林砍伐等活动；通过建立生态保护补偿机制，保护森林植被面积，提高水源涵养能力，使良好生态优势逐步转化为经济优势。

4.2.6 建立水库水源保护发展基金

通过开征自来水水资源费、水源地保护费等渠道，筹集资金建立水源地保护发展基金。基金主要用于：扶持保护区调整农业结构，发展生态农业补助；对水源涵养林建设予以补偿；对农民使用有机肥料、无磷洗涤剂、低毒农药给予补贴；生活垃圾集中处置；应急水污染事故处理等。 4.2.7 强化水库水源地保护立法及监管工作

建议尽快出台《萍乡市中心城市区饮用水水源保护管理办法》，划定山口岩水库饮用水源保护区范围，加强对水库水资源保护和水污染工作的监管力度，成立专门机构，配备执法队伍，确定执法主体，加大执法巡查力度，依法严查各类违法案件，强化管理，防止水污染事件发生，保护水库饮用水源。

【相关文献】

[1］江西省萍乡市芦溪县统计局.芦溪县2008年统计年鉴[R].2008.