威海市崮山水庫(kù)流域城市化對(duì)水生態(tài)的影響初探

李 瑋 田仙言 張少峰 張 杰

威海市崮山水庫(kù)流域城市化對(duì)水生態(tài)的影響初探

李 瑋 田仙言 張少峰 張 杰

1 區(qū)域概況

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)不斷衰退，已成為城市工業(yè)發(fā)展的制約因素。全國(guó)七大流域水質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果表明，河湖水體質(zhì)量最差的是城市范圍或城市近郊工礦區(qū)附近的河段和湖泊。城市化程度提高、人口及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)城市水環(huán)境質(zhì)量的影響巨大。

崮山水庫(kù)是威海市重要的飲用水水源地，近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，大量工礦企業(yè)落戶該流域。從2002年起威海市水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心開始對(duì)崮山水庫(kù)水質(zhì)每月監(jiān)測(cè)一次，對(duì)水庫(kù)上游的西支流（溫泉橋西）、東支流（溫泉橋東）及流域內(nèi)的冶口水庫(kù)等3處斷面每年分三次（5、8、11月）進(jìn)行監(jiān)測(cè)（崮山水庫(kù)流域境內(nèi)站點(diǎn)分布見圖1）。2002年至2007年對(duì)排入五渚河西支流的溫泉1號(hào)溝（位于溫泉立交橋下）排污口每年6個(gè)頻次進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2008年以后由于城市排污管道調(diào)整，該排污口取消，停止監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，隨著開發(fā)程度的不同，兩支流的水環(huán)境質(zhì)量有著不同程度的變差趨勢(shì)，水庫(kù)流域水生態(tài)系統(tǒng)受到一定的影響。開展崮山水庫(kù)流域城市化對(duì)水生態(tài)的影響研究可以為整個(gè)威海市城市供水水源地城市化對(duì)水生態(tài)的影響研究起到典型示范的作用。

2 城市化對(duì)水環(huán)境影響

隨著流域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和社會(huì)不斷進(jìn)步，對(duì)流域防洪安全、水資源供給的保障能力、維持良好的河流生態(tài)等要求也不斷提高。在防洪安全方面，隨著流域經(jīng)濟(jì)總量的快速增長(zhǎng)、城市化進(jìn)程的加速，防洪保護(hù)區(qū)內(nèi)人口和社會(huì)財(cái)富也快速聚集，洪澇災(zāi)害可能造成的經(jīng)濟(jì)損失和風(fēng)險(xiǎn)程度將同步增長(zhǎng)，對(duì)防洪保護(hù)區(qū)的防洪安全保障和抵御洪水風(fēng)險(xiǎn)能力的需求將逐步提高。在飲水安全方面，隨著流域人口問題增加，城市化水平的增長(zhǎng)，城鄉(xiāng)人民生活質(zhì)量的不斷提高，對(duì)供水水量、水質(zhì)的要求也在不斷提高。在生態(tài)安全方面，逐步減輕水污染程度、防止重大水污染事件發(fā)生，建立水生態(tài)系統(tǒng)安全保障體系，減輕人類活動(dòng)對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響，保護(hù)與修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)，維護(hù)生物多樣性，改善人居環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，是保障流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。

2011年，中央一號(hào)文件和山東省水利廳《關(guān)于強(qiáng)化水資源統(tǒng)一管理的意見》相繼頒布實(shí)施，都把水環(huán)境治理提到了嶄新的高度。開展水庫(kù)流域城市化對(duì)水生態(tài)的影響研究，可以為實(shí)現(xiàn)城市防洪排澇和供水安全、水環(huán)境質(zhì)量明顯改善的健康城市水生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據(jù)，為生態(tài)城市的建設(shè)和管理提供科學(xué)技術(shù)支撐，從而保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

開展水庫(kù)流域城市化對(duì)水生態(tài)的影響研究，可以為實(shí)現(xiàn)城市防洪排澇和供水安全、水環(huán)境質(zhì)量明顯改善的健康城市水生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據(jù)，為生態(tài)城市的建設(shè)和管理提供科學(xué)技術(shù)支撐，從而保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

3 主要研究思路

3.1 威海市水庫(kù)流域城市化水生態(tài)影響研究系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)城市防洪排澇、供水、水域安全納污三個(gè)模塊，來研究水庫(kù)流域城市化對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的水安全影響程度。在原有的威海市水環(huán)境信息管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將水文局的水文信息平臺(tái)上的水文資料、GIS圖、數(shù)據(jù)列表等多元化水質(zhì)資料相整合，動(dòng)態(tài)反映水量與水質(zhì)變化、供水能力與需求變化、各行業(yè)用水與需水情況變化，探討城市污染源的形成機(jī)理及城市化后水體的易污因子、水體污染的主控因子，從而綜合表現(xiàn)水庫(kù)流域城市化后的水生態(tài)系統(tǒng)情況。研究的技術(shù)路線圖如圖2。

3.2 監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的布設(shè)與實(shí)施

在崮山水庫(kù)入庫(kù)溫泉東、西兩支流，特別是入河排污口、人口密集區(qū)所在的河段增加水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面4處，在崮山水庫(kù)入庫(kù)口及庫(kù)中增加水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面2處，全年每月10日定期對(duì)9處水質(zhì)斷面取樣監(jiān)測(cè)，每月20日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，以掌握崮山水庫(kù)水質(zhì)動(dòng)態(tài)及污染來源與污染程度。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中的20個(gè)基本項(xiàng)目，崮山水庫(kù)內(nèi)的三處斷面增加硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽氮、鐵、錳5個(gè)補(bǔ)充項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)方法采用標(biāo)準(zhǔn)中的水質(zhì)分析和采樣方法。

在崮山水庫(kù)入庫(kù)溫泉東、西兩支流設(shè)點(diǎn)定期監(jiān)測(cè)流量，特別是5月份的初雨和汛期要增加監(jiān)測(cè)頻次，及時(shí)掌握雨洪產(chǎn)匯流等水量。崮山水庫(kù)的蓄水量通過水文局內(nèi)部的水文信息平臺(tái)可以查到。

在流域內(nèi)進(jìn)行入河排污口拉網(wǎng)式普查，對(duì)確定的入河排污口每年進(jìn)行核查，每月對(duì)入河排污口進(jìn)行水量水質(zhì)同步測(cè)量，監(jiān)測(cè)因子包括流量、水溫、pH、總氮、總磷、氨氮、五日生化需氧量、化學(xué)需氧量、揮發(fā)酚等9項(xiàng)，每月1次測(cè)流取樣與監(jiān)測(cè)。水量采用水文測(cè)流要求規(guī)定的方法，水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法按照《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的水質(zhì)分析和采樣方法進(jìn)行，水量、水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)排污口入河廢水量和入河污染物量。每年根據(jù)每月的數(shù)據(jù)進(jìn)行水量加權(quán)平均計(jì)算年入河廢水量和入河污染物量。通過對(duì)河流水體的水量監(jiān)測(cè)，分析城市水文條件的改變而引起的產(chǎn)匯流變化規(guī)律。

4 預(yù)期成果

4.1 城市化對(duì)流域產(chǎn)匯流的影響

隨著城市的發(fā)展，大量的不透水地面、廣場(chǎng)和樓房取代了原來的綠地、林木和自然下墊面，當(dāng)遇到暴雨時(shí)，降水下滲減少，很小的降水即可形成徑流，從而使得流域的徑流匯流量時(shí)間變短，同樣的降水所形成的徑流量也將變大。暴雨所帶來的洪水破壞也將增大，而產(chǎn)匯流的變化直接影響著進(jìn)入水體中所攜帶的污染負(fù)荷，所以研究水庫(kù)流域城市化過程中產(chǎn)匯流的變化規(guī)律、影響因素是研究城市中水環(huán)境質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

4.2 城市化對(duì)流域水污染的影響

造成城市河流、湖庫(kù)水環(huán)境質(zhì)量下降的原因是多方面的，主要原因是工業(yè)廢水、居民生活污水、城市降雨徑流及其他污染物進(jìn)入水體。雖然近年來我國(guó)各個(gè)城市加大了對(duì)點(diǎn)源的治理力度，但工業(yè)廢水和生活污水在污染的構(gòu)成上仍然占據(jù)較大的比重。據(jù)排污量發(fā)展趨勢(shì)研究表明，生活污水已逐漸成為水域污染的重要成因，尤其在城市范圍內(nèi)的河道中，生活污水在污染中所占比例高達(dá)60%，在城市范圍內(nèi)，短歷時(shí)、高強(qiáng)度的暴雨徑流對(duì)城市水環(huán)境也造成了嚴(yán)重的危害。初雨徑流的水質(zhì)非常惡劣，容易在短期內(nèi)對(duì)水體產(chǎn)生較大的影響。城市郊區(qū)的農(nóng)田化肥及農(nóng)藥隨著徑流進(jìn)入水體環(huán)境，也會(huì)給城市水生態(tài)系統(tǒng)的安全帶來嚴(yán)重影響。另外，城市中大量的固廢物質(zhì)及垃圾場(chǎng)也會(huì)對(duì)城市范圍內(nèi)的水體環(huán)境造成巨大的環(huán)境質(zhì)量威脅。因此，從上述幾方面來開展崮山水庫(kù)污染成因分析研究，分析水體的易污因子、水體污染的主控因子和水庫(kù)流域點(diǎn)、面污染源的污染負(fù)荷。

4.3 建立城市水生態(tài)系統(tǒng)最大安全納污容量計(jì)算模型

環(huán)境目標(biāo)、生態(tài)環(huán)境特性及污染物特征是特定水域安全納污容量的三個(gè)重要影響因素。由于目前多數(shù)水體受到不同程度的污染，所以一般采用水中污染物作為納污量的下限值；污染物的種類、排放口位置及布置方式、排放規(guī)律等都會(huì)影響水體的安全納污容量值。城市水生態(tài)系統(tǒng)安全的重要標(biāo)志是水域必須達(dá)到安全的水環(huán)境質(zhì)量，安全水環(huán)境質(zhì)量必須要實(shí)現(xiàn)水域的安全納污量。建立城市水生態(tài)系統(tǒng)最大安全納污容量計(jì)算模型是控制污染物排放總量、實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理制度的技術(shù)保障措施。

4.4 根據(jù)崮山水庫(kù)的污染狀況，制定水環(huán)境保護(hù)和生態(tài)修復(fù)方案

城市水環(huán)境質(zhì)量是城市水生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)最重要的組成部分，是系統(tǒng)維持正常循環(huán)的必要保障。城市水生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量保護(hù)的關(guān)鍵是必須首先查明造成污染的原因，分析其主控因子；然后依據(jù)城市水功能區(qū)劃的成果和要求，對(duì)城市不同河流的不同污染成因采取相應(yīng)的措施進(jìn)行治理和恢復(fù)。水環(huán)境質(zhì)量改善的總體思路應(yīng)是“減污—控源—截留—輸導(dǎo)—修復(fù)”。首先針對(duì)污染成因進(jìn)行源頭控制，減少進(jìn)入水體的污染物質(zhì)總量；對(duì)已受到污染的水體則根據(jù)污染狀況，采取適合的物理、化學(xué)、生物處理技術(shù)及生態(tài)工程措施進(jìn)行強(qiáng)化凈化，達(dá)到改善水環(huán)境質(zhì)量的目的，實(shí)現(xiàn)城市水生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。

5 前景展望

威海市崮山水庫(kù)流域城市化對(duì)水生態(tài)影響可為城市化后防治城市水庫(kù)，特別是供水水源地水質(zhì)污染提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

項(xiàng)目從防洪排澇、供水、水域安全納污三方面探討了對(duì)水生態(tài)的影響。項(xiàng)目所建立的威海市水庫(kù)流域城市化水生態(tài)系統(tǒng)影響評(píng)價(jià)系統(tǒng)，研究的水環(huán)境保護(hù)和生態(tài)修復(fù)方案，城市化后水體的易污因子、水體污染的主控因子，城市水生態(tài)系統(tǒng)最大安全納污容量計(jì)算模型，城市化不同開發(fā)程度對(duì)水體中的點(diǎn)、面污染源中的污染負(fù)荷比重及對(duì)水環(huán)境的污染程度的相關(guān)性研究等可面向社會(huì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，提供監(jiān)測(cè)、查詢等服務(wù)產(chǎn)品。

項(xiàng)目成果可為威海市其他的重要供水水源地如米山水庫(kù)、在建的泊于水庫(kù)等流域的污染源成因分析及進(jìn)行水環(huán)境治理、進(jìn)行水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)等提供參考依據(jù)。同時(shí)也可以為威海市生態(tài)城市的建設(shè)和管理，城市河流、水庫(kù)的水環(huán)境質(zhì)量的進(jìn)一步改善提供科學(xué)技術(shù)支撐，保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)

山東省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心威海分中心 264209）