西安黑河金盆水库污染物的主要来源及影响分析

王雪真郝文博焦若禺

（陕西省水利电力勘测设计研究院陕西710001）

摘要:通过对西安市黑河金盆水库周围污染源调查及现有水温分层现象的相关资料入手，分析水体分层过程与季节性水质迁移分布的内在动态变化情况，确定西安黑河金盆水库污染物的主要来源。分析水温分层现象可见：水库周期性结构失稳带来的水质突发性污染风险将伴随水库运行时间的延长而上升；并且扬水曝气技术对金盆水库水质的改善具有积极作用。

关键词：金盆水库；内源污染；水温分层

1.概述

黑河金盆水库是一项以供水为主，兼顾灌溉、发电、防洪等综合利用的大（II）型水利枢纽。黑河峪口以上控制流域面积1481km2，多年平均径流量6.67亿m3。水量丰富，水质良好，是西安市城市用水和灌溉用水的主要地表水源。水库的修建改变了天然河道的演变特性，促使水环境出现类似于天然湖泊的“湖沼学反应”过程[1-2]，而水体热分层效应就是其中较为突出的问题之一。随着金盆水库使用年限的不断增加，水质污染及富营养化问题逐渐显现。

通过调查发现，金盆水库上游水质长期保持良好(达1-I类水质，优于同期库区)，外源输入性污染负荷极低(即便是暴雨径流期)；内源污染是引发当前金盆水库季节性水质不良变化的主导原因[3]。金盆水库现状水质整体符合地表水I类水质限值要求。然而近几年来，氮浓度阶段性超标等水质问题愈发突出[4]。

2.外源污染影响

2.1黑河流域水质现状

近年来，随着我国水污染治理工程的大力推进，周至县黑河流域的水环境状况得到了显著提高。黑河峪口上游区地处秦岭北麓，水源涵养条件好，各类污染源较轻。黑河峪口下游河段，两岸无较大工业企业和城镇生活集中排污口，入渭口断面水质达到地表水Ⅲ类标准，满足河段水质目标要求。

2.2保护区建设

1999年6月陕政办发【1999】33号文件批准成立了黑河金盆水库水源保护区，保护区范围为黑河金盆水库上游全部流域，面积总共1481km2。自水源地保护区成立以来，西安市政府非常重视饮用水源地的保护工作，严格按照《西安市黑河饮用水管理保护条例》（2017.3.30修正）等相关规定执行水库运行及安全检查。对黑河金盆水库水源地进行围网隔离防护，设置警示、标志牌和界桩；成立了水源地保护监察大队，不定期地开展巡视和检查工作，确保设备及时得到维护，发现安全隐患及时排除，杜绝不安全事故的发生。同时，西安市水务局和西安市环境保护局两单位下属的环境监测部门定期对水源地水质进行常规和特定项目监测，逐步完善水库管理信息化、大坝安全监测自动化信息建设，有效确保了饮用水源地水质达标，不受外界人为环境因素干扰破坏。

随着黑河金盆水库水源保护区周围农家乐等旅游新兴项目增加，保护区水质监测数据存在一定范围的浮动。针对此类活动可能造成的负面影响，黑河流域各县区依据流域规划以及秦岭北麓环境专项保护计划，逐步安排完善水环境治理的各项类保护措施。增加区域内的污水集中处理设施和垃圾回收处置设备；逐步增加黑河监测断面，加强对流域保护区的管理力度；加大对村民环保知识的宣传力度。

针对可能造成西安黑河金盆水库污染的外部影响因素，现有的具体措施及安排，已经有效避免了外源污染造成重大负面影响的情况发生。并且对陆域入河污染源的防控、入河排污口的监管等措施正在逐步完善，黑河流域水环境质量稳步提升。

3.內源污染影响

3.1水温分层现象

西安黑河金盆水库水温年度变化：表层水温的变化与气温变化的趋势基本相同，但进度上稍有滞后；底层水温基本保持稳定，年度变化极小[4]。水温分层现象的具体表现：每年春季，金盆水库分层结构并不明确无界限，变温层和温跃层之间平稳衔接。每年夏季，大气温度升高使水库表面的热通量不断增加，上层库水温度增长迅速，底层增长速度缓慢；7-8月，由于持续的高温天气，造成了“双温跃层”分布的现象，具体表现是在表层很薄的水体中，形成了新的“次温跃层”。每年秋季，大气温度降低与水体逐步热交换，表层水体不断冷却，同时密度增大逐层下潜，与下层水体进行交换；这段时期变温层温度梯度不断减小，温跃层范围逐步压缩。每年冬季，水库垂向温差继续逐步缩小，待1月初时库内水体温度已经基本达到均匀。

3.2水温分层造成的污染

水库热分层时期，库内会出现季节性缺氧的状态，库底沉积物周围的氧化还原电位降低，造成不同形态的氮组分逐渐释放进入水体，并向上层水体扩散；随着库底厌氧程度加大，氮各组分在热分层后期保持在高浓度范围，并一直保持稳定。同温混合阶段，库内水体呈现好氧状态，氮组分释放频率降低，高浓度污染物向上层水体扩散并混合均匀，水体整体增大的氮营养盐浓度，会造成水体结构失稳带来水质突发性污染。

3.3內源污染分析

金盆水库水体水温每年3-12月间逐渐形成并保持热分层状态，水温梯度的稳定存在加速了库底向厌氧状态过渡；水体进行同温混合在1-2月期间，分层结构破坏；不同年份出现了极端气温，较高的环境气温会使水体提前进入热分层状态。金盆水库氮营养盐浓度沿水深加大增长迅速，库底污染程度加深；沉积物在混合期暂停向上覆水体扩散氮组分，此时周期性结构失稳会带来的水质突发性污染，此风险将伴随水库运行时间的延长而上升。

4.结论

通过以上分析可见，外源污染并不是导致当前金盆水库水质季节性不良变化的直接诱因。随着季节性水体水温出现分层状态，是造成水库水质周期性失稳的主因。并且金盆水库底层水体存在污染物不同程度的超标，现在并未表征为中上层水质的重度污染，但是伴随金盆水库年复一年的运行，沉积物污染层的覆盖厚度、面积增大，水体上层污染物的浓度也将随水温分层的情况不断增大。一旦内源污染积累的负荷超过库内水环境整体的容量，库水混合作用无法有效缓解污染，随着季节变化，水体分层结构改变造成水质突发性污染额的风险将会增大，对城市供水系统的安全也会产生将难以估量的负面影响。

参考文献：

[1]董哲仁，河流形态多样性与生物群落多样性[J]。水利学报，2003（11）；1-6。

[2]王春雨，朱骏，马梅，等。西南峡谷型水库的季节性分层与水质的突发性恶化[J]。湖泊科学，2006，17（1）；54-60。

[3]马越，黄廷林，谭盼，等。分层型城市水源水库水质污染及成因分析[J]，价值工程，2011，30（34）；327-329。

[4]彭芳，水处理系统中藻类监测及去除实验研究[D]。西安；西安建筑科技大学，2008。