六盤水市雙橋水庫錳超標(biāo)原因分析及處理措施

何清波

摘 要：我國(guó)水庫水中錳含量超標(biāo)問題普遍存在，特別是飲用水源地，探索如何解決水庫錳含量超標(biāo)問題顯得尤為重要。本文主要利用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、取樣檢測(cè)等方法進(jìn)行分析，查找雙橋水庫錳含量超標(biāo)的原因，并提出解決水源地錳含量超標(biāo)問題的處理措施，為解決水源地錳超標(biāo)問題提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：雙橋水庫;錳含量超標(biāo);處理措施

中圖分類號(hào)：TU991.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）34-0087-03

Cause Analysis and Treatment Measures of Manganese Exceeding

Standard in Shuangqiao Reservoir of Liupanshui

HE Qingbo

（Liupanshui Jiangyuan District Electric Power Co.， Ltd.， Shuangqiao Reservoir Management Office，Liupanshui Guizhou 553000）

Abstract： The problem of excessive manganese content in reservoir water is common in our country， especially in drinking water source area. It is very important to explore how to solve the problem of excessive manganese content in reservoir water. This paper mainly used the methods of field investigation， sampling and testing to analyze， find out the reasons of the manganese content exceeding the standard in Shuangqiao reservoir， and put forward the treatment measures to solve the problem of the manganese content exceeding the standard in the water source area， so as to provide reference for solving the problem of the manganese content exceeding the standard in the water source area.

Keywords： Shuangqiao Reservoir;excessive manganese content;treatment measures

1 研究背景

錳元素（Mn）廣泛分布于地質(zhì)環(huán)境中，如巖石、土壤或沉積物等自然介質(zhì)均含有錳元素。該元素也是人體代謝必不可少的微量元素，每天攝入量為2～5mg，而人體的吸收率為5%～10%，主要通過食物和飲用水等攝入。錳可促進(jìn)骨骼的生長(zhǎng)發(fā)育，保護(hù)細(xì)胞中細(xì)粒體的完整，保持正常的腦功能，維持正常的糖代謝和脂肪代謝，可改善肌體的造血功能。若人體缺錳，可能會(huì)影響生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致畸形。但攝入過多，會(huì)造成錳中毒，損害人體的運(yùn)動(dòng)機(jī)能和神經(jīng)系統(tǒng)，嚴(yán)重者可能出現(xiàn)帕金森綜合癥和男性生殖系統(tǒng)疾病[1]。水是生命之源，安全潔凈的飲用水源是地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是人民對(duì)美好生活向往的一項(xiàng)重要保障指標(biāo)。若飲用水源錳含量超標(biāo)，可能會(huì)導(dǎo)致各種疾病發(fā)生。此外，錳的氧化物會(huì)在輸水管道內(nèi)壁慢慢沉積，對(duì)供水管網(wǎng)造成影響，錳元素超標(biāo)還會(huì)增加水廠水處理工藝的難度和處理成本。

2 基本情況

2.1 水庫基本情況

雙橋水庫位于貴州省六盤市鐘山區(qū)保華鎮(zhèn)境內(nèi)的珠江流域?yàn)踅等砗幼蟀兑患?jí)支流的阿勒河下游雙橋村，總庫容9 140萬m3，興利庫容8 272萬m3，正常蓄水位1 614.5m，對(duì)應(yīng)庫容8 830萬m3，汛限水位1 612.5m，對(duì)應(yīng)庫容7 985.55萬m3。壩頂高程1 617m，壩高65.5m，溢洪道底板高程1 604.5m，位于大壩右岸，取水口進(jìn)口底板高程1 575m，沖沙底孔高程1 572m，均布置于大壩右岸。水庫工程規(guī)模為中型，壩體為混凝土面板堆石壩，生態(tài)放水洞布置于大壩左岸（兼發(fā)電進(jìn)水口），發(fā)電進(jìn)水高程有1 575m和1 595m兩個(gè)。因新建水庫庫底清理不徹底，存在安全隱患，常用進(jìn)水發(fā)電高程為1 595m。該水庫是貴州省六盤水市中心城區(qū)“一城七片”的重要供水水源地，因水庫海拔較市中心城區(qū)低，因此供水模式采用二級(jí)泵站提水，提水揚(yáng)程319.8m。年可供水量為8 889萬m3（P=97%）;解決下游保華鎮(zhèn)2萬人及3 000頭大牲畜飲水，年供水175萬m3/a（P=95%）;2011年11月9日開工建設(shè)，2015年10月19日下閘蓄水。

2.2 錳超標(biāo)調(diào)查情況

雙橋水庫為新建水庫，2017年首次開始向市中心城區(qū)調(diào)試間歇供水，2017年和2018年供水時(shí)間均為4月至5月。因城區(qū)建設(shè)發(fā)展，用水需求增加，2019年正式投入運(yùn)行，5月開始正常供水，7月水廠工作人員發(fā)現(xiàn)源水顏色泛黃，初步判斷水質(zhì)可能受到污染，隨后立即開展水質(zhì)檢測(cè)工作。檢測(cè)結(jié)果表明：進(jìn)廠水錳含量超標(biāo)嚴(yán)重，達(dá)到0.236mg/L。我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中規(guī)定飲用水Mn含量限值為0.1mg/L。通過查閱相關(guān)資料并結(jié)合水庫實(shí)際情況，開始對(duì)庫區(qū)上游兩個(gè)進(jìn)水支流不同河段有代表性的點(diǎn)進(jìn)行取樣檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，錳指標(biāo)均在限值0.1mg/L以內(nèi)，可見，兩支流不存在顯著的錳污染源，且?guī)靺^(qū)周邊不存在廠礦企業(yè)，可排除人為活動(dòng)污染。另外，通過對(duì)大壩附近水域左岸、壩中、右岸不同深度的水樣進(jìn)行檢測(cè)，取樣時(shí)水庫水位約為1 610m，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

由表1可以得出以下結(jié)論。

第一，壩區(qū)中間水域錳元素富集最多，右岸取水口水域所含錳元素次之，左岸生態(tài)取水口水域錳元素富集最少。這可能是因?yàn)槔米蟀渡鷳B(tài)洞長(zhǎng)期放水發(fā)電，且下放發(fā)電水流量遠(yuǎn)大于供水流量，從而使左岸生態(tài)洞附近水域淺層水體較右岸取水口附近淺層水體更容易得到更新;也可能是因?yàn)槔米蟀渡鷳B(tài)洞放水比利用右岸取水口供水帶走的錳元素多導(dǎo)致的。此外，而壩區(qū)中間特別是底部水質(zhì)流動(dòng)較慢，難以得到更換，造成錳元素富集較左、右兩岸都多。

第二，水庫錳含量呈垂直分層變化，水體上層錳含量底，下層錳含量高，且高濃度錳主要集中在水庫庫底。錳的分布規(guī)律以距水面約16m的深度為分界點(diǎn)，深度在16m附近時(shí)，錳含量在國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)限值附近波動(dòng);距水面16m內(nèi)，水中錳含量符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn);超過距水面16m，水中錳含量檢測(cè)為超標(biāo)。

第三，水體pH值與水深呈正相關(guān)性。水面表層pH值約在7.71，距水面16m時(shí)pH值約為7.68，庫底pH值約在7.51?？梢?，水庫pH值隨水體深度增加而降低。這可能是因?yàn)闇\層水體藻類等水生植物光合作用產(chǎn)生氧氣，導(dǎo)致淺層水體溶解氧多，庫底光合作用弱，加上厭氧菌消耗氧氣造成溶解氧少。

3 水庫錳超標(biāo)原因

3.1 地質(zhì)環(huán)境污染

貴州省六盤水市素有“江南煤都”之稱，地質(zhì)條件復(fù)雜。雙橋水庫庫區(qū)地質(zhì)巖性情況是碳酸鹽巖為主夾碎屑巖、碎屑巖及煤層及表層紅黏土等，這幾種巖性均含有錳元素，特別是煤層。巖石風(fēng)化后，在暴雨的沖刷作用下，易造成水土流失，含有錳的泥、沙極有可能隨水流進(jìn)入庫區(qū)。此外，在地質(zhì)環(huán)境的作用下，地下暗河水中含有錳元素，在枯水期側(cè)向滲入補(bǔ)給水庫，可能造成庫水錳含量超標(biāo)。

3.2 庫底有機(jī)物腐爛污染

因貴州地形多為高原，且林木較多，雙橋水庫的主要特點(diǎn)是在兩條支流交匯處筑壩攔截而成，兩岸及庫底存在較多喬木、灌木。因歷史原因，在雙橋水庫下閘蓄水前，未進(jìn)行有效的庫底清理，自蓄水之后，隨著時(shí)時(shí)間推移，庫底灌木、喬木等有機(jī)物在水體浸泡和細(xì)菌作用下相繼腐爛，可能會(huì)導(dǎo)致有機(jī)物體內(nèi)含的錳元素析出進(jìn)入水體。另外，庫底有機(jī)物腐爛后，厭氧菌活動(dòng)會(huì)消耗氧氣，排除有機(jī)酸，使得庫底pH值降低，破壞原有平衡[2]。

3.3 內(nèi)源錳釋放

針對(duì)水庫錳含量呈垂直分層變化這一現(xiàn)象，查閱相關(guān)文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)很多水庫都發(fā)現(xiàn)了水溫分層引起的水體錳含量超標(biāo)的情況，且污染多發(fā)生在夏秋季節(jié)[3]。雙橋水庫錳超標(biāo)問題亦發(fā)生于夏季，而夏季氣溫較高，在陽光照射和水體垂直對(duì)流較差條件下，水庫水溫會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，導(dǎo)致淺層水體氣溫較高，深層水體氣溫較低。藻類等水生植物在陽光的照射下進(jìn)行光合作用，釋放出氧氣。因淺層水光照充足，藻類等水生植物較多，且光合作用強(qiáng)，從而溶解氧較高;深層水因陽光照射不足，藻類等水生植物較少，光合作用差，溶解氧較少，厭氧菌活動(dòng)頻繁，分解有機(jī)物釋放CO2。這就導(dǎo)致淺層水呈氧化環(huán)境，深層水呈還原環(huán)境，庫底的難溶物Mn4+被還原為Mn2+溶于水中，導(dǎo)致水體錳濃度增高[2]。2019年7月，雙橋水庫因供水時(shí)取水口距水面約35m，從而判斷為類似原理導(dǎo)致取水口附近水體錳濃度偏高。

3.4 汛期暴雨影響

因水庫水流動(dòng)較慢，底部長(zhǎng)期沉積大量錳物質(zhì)。當(dāng)水庫集雨區(qū)面積內(nèi)遭遇大暴雨時(shí)，會(huì)導(dǎo)致水庫水位急劇上升，造成水體在垂直方向上產(chǎn)生波動(dòng);同時(shí)，在強(qiáng)風(fēng)的作用下，會(huì)造成水平方向的水體波動(dòng)，在垂直方向和水平方向的共同外力作用下，從而使沉積在庫底的錳物質(zhì)和錳元素附著在質(zhì)量較輕的膠體、懸浮物上向上涌動(dòng)、漂浮，短時(shí)間難以沉降，造成水體中錳濃度較高[4]。

4 處理措施

因雙橋水庫為六盤水市中心城區(qū)重要的供水水源地，必須及時(shí)從源頭解決錳含量超標(biāo)問題，保障飲水安全，具體的處理措施如下。

4.1 加強(qiáng)退耕還林，開展清理工作

加強(qiáng)對(duì)水源保護(hù)區(qū)周邊水源涵養(yǎng)林的建設(shè)，積極支持有關(guān)部門退耕還林，做好重點(diǎn)區(qū)域的水土保持工作;同時(shí)，要盡可能處理出露水面的樹枝，及時(shí)清理庫區(qū)周邊的枯枝落葉，打撈庫面漂浮物，防止植物繼續(xù)腐爛成為具有還原特性的有機(jī)質(zhì)或生成腐植酸[5，6]。另外，建設(shè)庫區(qū)周邊生活污水集中收集處理裝置，確保生活污水不排入庫區(qū)。

4.2 置換庫底水

因水庫右岸沖沙底孔高程較取水口高程低，可利用沖沙底孔進(jìn)行泄洪，利用左岸生態(tài)洞進(jìn)行發(fā)電，若來水量充足，還可同時(shí)利用溢洪道進(jìn)行泄洪。讓上、下層庫水對(duì)流，盡量沖走庫底淤泥，從而降低庫水錳含量濃度[7]。雙橋水庫錳超標(biāo)事件發(fā)生后，立即分析研究，果斷采取該方式一周后，水廠進(jìn)廠水（水庫源水）濃度由原來的0.236mg/L降低到0.130mg/L，保證了正常供水，降低了水廠水處理難度。事實(shí)證明，該方法是最實(shí)用最有效的處理方式之一，但會(huì)造成棄水較多，影響其應(yīng)有的社會(huì)效益。

4.3 根據(jù)錳濃度分布規(guī)律分層取水

因雙橋水庫取水口高程較低，若不改變?nèi)∷绞?，在保證水量的前提下，很難有效解決錳含量超標(biāo)的問題。可在保留原取水口的情況下，增設(shè)取水塔，提高取水高程，優(yōu)化分層取水，取水庫淺層水，確保水廠始終能取到錳含量達(dá)標(biāo)的源水，在保障人民群眾飲水安全的同時(shí)，降低水處理成本。

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