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[摘 要] 汤河水库是辽阳、鞍山两市的重要饮用水水源地,近年污染有所加剧,尤其在2008年出现了底层水质异常情况,通过水质监测、污染源调查和综合分析,水质异常的主要原因是流域内入库污染物增加积累所致。根据汤河水库底层水异常的成因调研分析,针对汤河水库的污染情况,提出了控制污染源、实施分层取水、加强水质监测与预警、制定水源保护条例等汤河水库水源的保护对策。
[关键词] 汤河水库;水源保护;对策
一、汤河水库概况
汤河水库建成于1969年,是一座以防洪、工业及城市生活供水为主,兼顾灌溉、发电、养鱼等综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。工程按百年一遇洪水设计,可能最大洪水校核,总库容7.07亿m3,防洪库容3.68亿m3,兴利库容3.59亿m3。
汤河水库位于辽河流域太子河支流汤河干流上,坐落在辽阳市弓长岭区汤河乡境内。汤河是太子河中游左岸的一条较大支流,全长90.9公里,流域面积1460平方公里。汤河水库控制流域面积1228平方公里,占汤河流域面积的84%,占太子河流域面积的9%。汤河流域有东西两大支流,西支发源于辽阳县吉洞乡韩家岭,东支分东西两股,东股发源于辽阳县河栏镇样子岭,西股发源于辽阳县塔子岭乡熊洞沟。汤河上游东西两支于坝址前龙山脚下相汇。水库流域内有汤河、二道河、郝家店三个水文站及隆昌、塔子、吉洞、上麻屯、花红沟五个雨量站。其中二道河和郝家店为入库站,汤河站为出库站,两入库站控制的流域面积分别为:二道河子523平方公里,郝家店431平方公里,两入库站至坝址区间流域面积274平方公里。
汤河水库上游共有6个乡镇:下达河乡、河栏镇、八会镇、吉洞峪乡、隆昌镇、甜水乡,109个自然村,总面积1228平方公里。
为保证辽阳、鞍山两城市的工业和城市生活用水,在1998年和2007年又分别建成了兰河引水工程和引细入汤工程。
兰河引水工程是引兰河水入汤河水库,经汤河水库调节,向鞍山市城市供水,缓解鞍山市城市供水紧张局面的一项引水工程。该工程位于辽阳县甜水乡谢家堡子村下游500m的兰河干流上,经6.15km的引水隧洞,将水引至辽阳县河栏乡城沟河上游汇入汤河水库。兰河引水工程枢纽控制流域面积234.9平方公里,隧洞洞径为2.5×2.5m,最大设计引水流量7m3/s,设计多年平均年引水量1830万m3,经汤河水库调节后,与汤河水库弃水配合,增加供鞍山用水保证率为95%时的多年平均年供水量为3020万m3。
引细入汤工程是指引细河水入兰河,再由引兰入汤工程引入汤河水库的跨流域引水工程,工程枢纽控制流域面积545.7平方公里,工程取水头部在本溪市下马塘镇附近,工程输水隧洞长15.4km,出口设在引兰入汤进水口上游约1000m处,最大引水流量6m3/s,平均每年从细河引水5310万m3,每年可给鞍山市增加供水5410万m3。
汤河水库目前负责向中国石化辽阳分公司、鞍钢工厂岭矿业公司、辽阳自来水公司以及鞍山市自来水公司供水。工业和城市生活供水的年可供水量为230.4×106m3,其中辽阳市自来水公司36.5×106m3、中国石化辽阳分公司43.5×106m3、鞍山自来水公司127.1×106m3、鞍山弓长岭矿业公司23.7×106m3,水库除直供工业和城市生活用水户外,还补偿下游区间农业缺水75.5×106m3。
二、 汤河水库水质状况及面临的问题
根据常规水质监测汤河水库库区上层(水深在20米以上)水质近年来尽管有机物有所增加,但还能达到国家地表水环境质量标准Ⅱ类标准,基本符合生活饮用水卫生标准。但在2008年9月,汤河水库出库水体出现异味,水质异常。汤河水库管理局和辽宁省水环境监测中心为查明汤河水库水体异常的成因,保障城市供水安全,进行了库区水质普查与监测、流域内污染源调查与水质监测、取水口水质监测、库区底泥监测以及汤河水库水体异常分析等工作。
分析结果表明,汤河水库水质异常,主要是库区低层水(水深在20米以下)硫化物、铁、锰等超标所致,最根本的原因是入库污染物增加积累所致。经评价,水库总体处于中营养状态,污染源(面源、点源)入库量大大高于污染物允许入库负荷量。
(1)工矿、餐饮企业排污对水库水质产生直接或间接影响。流域内有140余家企业,每年废水排放量560.7万吨,COD入河量372.9吨,氨氮入河量19.1吨,总磷入河量7.29吨,总氮入河量34.2吨。
(2)面污染源对水库水质产生重大的影响,面污染源主要表现为农村生活污染、农村固体废弃物流失、农业化肥农药流失、畜禽粪便的排放等,面污染源估算入河量为COD1179吨,氨氮14吨,总氮416吨,总磷215吨。总氮、总磷大大高于水库允许负荷量。
(3)温跃层的形成是引起水体异常的外部条件,由于温跃层的形成,造成水体底层水严重缺氧,积累作用下有机物浓度升高,使细菌繁殖的速度加快,促使反硫化作用加快,导致硫化物浓度升高。
(4)内污染源的释放是引起水体异常的重要原因,随着时间的推移,水库水体底泥中沉积了大量的锰、铁等金属元素,在反硫化作用下,高价锰被还原成低价锰释放因其浓度升高,铁离子与硫化物反应形成硫化铁沉淀,水中铁含量降低。但内源增加的根本原因仍是外源所致,即开矿活动导致金属元素进入库区。
2008年汤河水库水质异常,深层水部分水质指标严重超标,个别指标超出了国家地表水环境质量标准Ⅴ类标准。汤河水库通过泄流底孔放掉底层水3000余万立方米,自来水厂也采取了应急处理措施,才保证了辽阳、鞍山110万饮用汤河水的居民的用水安全。但汤河水库水污染状况如不能及时遏制,汤河水库的水质将进一步恶化,在不远的将来将面临由于水质问题,不能再承担城市生活供水任务,这将给辽阳、鞍山两市的社会和经济发展带来巨大损失。因此,必须加强汤河水库水源保护和水污染防治对策,确保汤河水库的水质满足生活用水水质标准。
三、汤河水库水源保护和水污染防治对策
要做好汤河水库水源保护和水污染防治,一是对流域内的现状污染源进行及时治理;二是分析可能出现的潜在污染源,通过采取一系列工程和非工程防治措施,控制污染物入库量,使污染物入库量低于水库水环境容量。
(一)加强污染源控制,减少污染物输入
1、控制库区矿业的生产规模,改变粗放式的开矿方式,避免和减少重金属和硫化物的入库量。加强治理库区内矿山的生态修复。避免尾矿水进入库内。限制和控制引起水库水体富营养化的企业(如化工厂等)的规模,加强氮、磷的处理。
2、控制库区面源污染,推广高新农业生产技术,粗放型农业逐步过渡到精细农业,提高肥料利用率,减少废料流失。合理施肥,优化施肥,减少化肥、农药的施用量。水田改种旱田,减少化肥、农药入河量。加强农村废水和固体废弃物(生活垃圾)处理,减少污染物入库量。
3、按照《中华人民共和国水污染防治法》规定:在饮用水水源保护区内,禁止设置排污口;禁止在饮水水源一级保护区内新建、改建、扩建与供水设施无关的建设项目;已建成的与供水设施和保护水源无关的建设项目,由县级以上人民政府责令拆除或者关闭;禁止在饮用水水源一级保护区内从事网箱养殖、旅游、垂钓或者其他可能污染饮水思源用水水体的活动;禁止在饮水思源用水水源二级保护区内新建、改建、扩建排放污染物的建设项目;已建成的排放污染物的建设项目,由县级以上人民政府责令拆除或者关闭;在饮用水源二级保护区内从事网箱养殖、旅游等活动的,应当按照规定采取措施,防止污染饮用水水体。因此对库区内的旅游、游泳、垂钓、餐饮等营业和娱乐活动坚决予以取缔。
4、优化养鱼种类、规模,避免有机物的积累。控制养鱼规模,合理投放鲢鱼、鳙鱼、草鱼等鱼苗的比例,利用鱼类摄习性预防止水体富营养化。
(二) 实施分层取水,保证供水安全
汤河水库局部水体出现异常,是水库水体受到污染的具体体现,水库底层水及底泥污染更为严重,在一定的条件下,局部水体出现异常现象仍可能发生。污染控制产生的效应对水库水体来讲是一个长期的过程,底泥污染目前还没有有效的治理措施,水库上层水水质相对还是比较好的,因此,在水质安全仍然存在隐患的情况下,需要改变取水方式,实施分层取水,保证城市用水安全。同时,做好城市应急水源的建设工作,保证其确实起到应急备用的作用。
(三)加强水库水质监测与预警水体异常现象的产生,与流域污染源的源强有关,与藻类等水生生物生长有关,与温跃层的形成有关,与水温、溶解氧、硫化氢等参数的变化过程有关。因此,要加强水库水质监测工作,从入库口开始监控水质的变化过程,入库口以及库上断面以藻类、营养盐(氮、磷)、叶绿素a为重点,坝前区(辽化、辽阳取水口)以监控水温、溶解氧、硫化物、锰的变化为主。
当水质出现异常预警时,结合水质监控工作,通过水库调度,合理控制输水洞的下泄水量,使水质变化朝着有利的方向发展。
(四)制定水源保护条例、加大执法力度
汤河水库作为辽阳、鞍山两市的集中供水水源,良好的水质是促进经济社会发展、稳定社会秩序的基本条件,是实现经济社会可持续发展、构建和谐社会、落实科学发展观的基础。保护汤河水源涉及到流域内辽阳、本溪两市内部分县区及各类企业,不是某一个市和某一个部门就能协调和办好的,必须依靠针对性强、操作性强的法规做后盾,这就需要辽宁省政府主持制定《汤河水库水源保护管理条例》,通过政策法规的出台,划定水源保护区,制定水源保护措施,加强执法队伍建设,加大水源保护的执法力度,同时也要出台相应的惠民政策,使水库周边百姓在保护水源的同时得到一定的实惠,从主观意识上调动库岸周边百姓爱水、洁水的积极性、主动性,才能真正做好汤河水库水源的保护工作。 ■
[关键词] 汤河水库;水源保护;对策
一、汤河水库概况
汤河水库建成于1969年,是一座以防洪、工业及城市生活供水为主,兼顾灌溉、发电、养鱼等综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。工程按百年一遇洪水设计,可能最大洪水校核,总库容7.07亿m3,防洪库容3.68亿m3,兴利库容3.59亿m3。
汤河水库位于辽河流域太子河支流汤河干流上,坐落在辽阳市弓长岭区汤河乡境内。汤河是太子河中游左岸的一条较大支流,全长90.9公里,流域面积1460平方公里。汤河水库控制流域面积1228平方公里,占汤河流域面积的84%,占太子河流域面积的9%。汤河流域有东西两大支流,西支发源于辽阳县吉洞乡韩家岭,东支分东西两股,东股发源于辽阳县河栏镇样子岭,西股发源于辽阳县塔子岭乡熊洞沟。汤河上游东西两支于坝址前龙山脚下相汇。水库流域内有汤河、二道河、郝家店三个水文站及隆昌、塔子、吉洞、上麻屯、花红沟五个雨量站。其中二道河和郝家店为入库站,汤河站为出库站,两入库站控制的流域面积分别为:二道河子523平方公里,郝家店431平方公里,两入库站至坝址区间流域面积274平方公里。
汤河水库上游共有6个乡镇:下达河乡、河栏镇、八会镇、吉洞峪乡、隆昌镇、甜水乡,109个自然村,总面积1228平方公里。
为保证辽阳、鞍山两城市的工业和城市生活用水,在1998年和2007年又分别建成了兰河引水工程和引细入汤工程。
兰河引水工程是引兰河水入汤河水库,经汤河水库调节,向鞍山市城市供水,缓解鞍山市城市供水紧张局面的一项引水工程。该工程位于辽阳县甜水乡谢家堡子村下游500m的兰河干流上,经6.15km的引水隧洞,将水引至辽阳县河栏乡城沟河上游汇入汤河水库。兰河引水工程枢纽控制流域面积234.9平方公里,隧洞洞径为2.5×2.5m,最大设计引水流量7m3/s,设计多年平均年引水量1830万m3,经汤河水库调节后,与汤河水库弃水配合,增加供鞍山用水保证率为95%时的多年平均年供水量为3020万m3。
引细入汤工程是指引细河水入兰河,再由引兰入汤工程引入汤河水库的跨流域引水工程,工程枢纽控制流域面积545.7平方公里,工程取水头部在本溪市下马塘镇附近,工程输水隧洞长15.4km,出口设在引兰入汤进水口上游约1000m处,最大引水流量6m3/s,平均每年从细河引水5310万m3,每年可给鞍山市增加供水5410万m3。
汤河水库目前负责向中国石化辽阳分公司、鞍钢工厂岭矿业公司、辽阳自来水公司以及鞍山市自来水公司供水。工业和城市生活供水的年可供水量为230.4×106m3,其中辽阳市自来水公司36.5×106m3、中国石化辽阳分公司43.5×106m3、鞍山自来水公司127.1×106m3、鞍山弓长岭矿业公司23.7×106m3,水库除直供工业和城市生活用水户外,还补偿下游区间农业缺水75.5×106m3。
二、 汤河水库水质状况及面临的问题
根据常规水质监测汤河水库库区上层(水深在20米以上)水质近年来尽管有机物有所增加,但还能达到国家地表水环境质量标准Ⅱ类标准,基本符合生活饮用水卫生标准。但在2008年9月,汤河水库出库水体出现异味,水质异常。汤河水库管理局和辽宁省水环境监测中心为查明汤河水库水体异常的成因,保障城市供水安全,进行了库区水质普查与监测、流域内污染源调查与水质监测、取水口水质监测、库区底泥监测以及汤河水库水体异常分析等工作。
分析结果表明,汤河水库水质异常,主要是库区低层水(水深在20米以下)硫化物、铁、锰等超标所致,最根本的原因是入库污染物增加积累所致。经评价,水库总体处于中营养状态,污染源(面源、点源)入库量大大高于污染物允许入库负荷量。
(1)工矿、餐饮企业排污对水库水质产生直接或间接影响。流域内有140余家企业,每年废水排放量560.7万吨,COD入河量372.9吨,氨氮入河量19.1吨,总磷入河量7.29吨,总氮入河量34.2吨。
(2)面污染源对水库水质产生重大的影响,面污染源主要表现为农村生活污染、农村固体废弃物流失、农业化肥农药流失、畜禽粪便的排放等,面污染源估算入河量为COD1179吨,氨氮14吨,总氮416吨,总磷215吨。总氮、总磷大大高于水库允许负荷量。
(3)温跃层的形成是引起水体异常的外部条件,由于温跃层的形成,造成水体底层水严重缺氧,积累作用下有机物浓度升高,使细菌繁殖的速度加快,促使反硫化作用加快,导致硫化物浓度升高。
(4)内污染源的释放是引起水体异常的重要原因,随着时间的推移,水库水体底泥中沉积了大量的锰、铁等金属元素,在反硫化作用下,高价锰被还原成低价锰释放因其浓度升高,铁离子与硫化物反应形成硫化铁沉淀,水中铁含量降低。但内源增加的根本原因仍是外源所致,即开矿活动导致金属元素进入库区。
2008年汤河水库水质异常,深层水部分水质指标严重超标,个别指标超出了国家地表水环境质量标准Ⅴ类标准。汤河水库通过泄流底孔放掉底层水3000余万立方米,自来水厂也采取了应急处理措施,才保证了辽阳、鞍山110万饮用汤河水的居民的用水安全。但汤河水库水污染状况如不能及时遏制,汤河水库的水质将进一步恶化,在不远的将来将面临由于水质问题,不能再承担城市生活供水任务,这将给辽阳、鞍山两市的社会和经济发展带来巨大损失。因此,必须加强汤河水库水源保护和水污染防治对策,确保汤河水库的水质满足生活用水水质标准。
三、汤河水库水源保护和水污染防治对策
要做好汤河水库水源保护和水污染防治,一是对流域内的现状污染源进行及时治理;二是分析可能出现的潜在污染源,通过采取一系列工程和非工程防治措施,控制污染物入库量,使污染物入库量低于水库水环境容量。
(一)加强污染源控制,减少污染物输入
1、控制库区矿业的生产规模,改变粗放式的开矿方式,避免和减少重金属和硫化物的入库量。加强治理库区内矿山的生态修复。避免尾矿水进入库内。限制和控制引起水库水体富营养化的企业(如化工厂等)的规模,加强氮、磷的处理。
2、控制库区面源污染,推广高新农业生产技术,粗放型农业逐步过渡到精细农业,提高肥料利用率,减少废料流失。合理施肥,优化施肥,减少化肥、农药的施用量。水田改种旱田,减少化肥、农药入河量。加强农村废水和固体废弃物(生活垃圾)处理,减少污染物入库量。
3、按照《中华人民共和国水污染防治法》规定:在饮用水水源保护区内,禁止设置排污口;禁止在饮水水源一级保护区内新建、改建、扩建与供水设施无关的建设项目;已建成的与供水设施和保护水源无关的建设项目,由县级以上人民政府责令拆除或者关闭;禁止在饮用水水源一级保护区内从事网箱养殖、旅游、垂钓或者其他可能污染饮水思源用水水体的活动;禁止在饮水思源用水水源二级保护区内新建、改建、扩建排放污染物的建设项目;已建成的排放污染物的建设项目,由县级以上人民政府责令拆除或者关闭;在饮用水源二级保护区内从事网箱养殖、旅游等活动的,应当按照规定采取措施,防止污染饮用水水体。因此对库区内的旅游、游泳、垂钓、餐饮等营业和娱乐活动坚决予以取缔。
4、优化养鱼种类、规模,避免有机物的积累。控制养鱼规模,合理投放鲢鱼、鳙鱼、草鱼等鱼苗的比例,利用鱼类摄习性预防止水体富营养化。
(二) 实施分层取水,保证供水安全
汤河水库局部水体出现异常,是水库水体受到污染的具体体现,水库底层水及底泥污染更为严重,在一定的条件下,局部水体出现异常现象仍可能发生。污染控制产生的效应对水库水体来讲是一个长期的过程,底泥污染目前还没有有效的治理措施,水库上层水水质相对还是比较好的,因此,在水质安全仍然存在隐患的情况下,需要改变取水方式,实施分层取水,保证城市用水安全。同时,做好城市应急水源的建设工作,保证其确实起到应急备用的作用。
(三)加强水库水质监测与预警水体异常现象的产生,与流域污染源的源强有关,与藻类等水生生物生长有关,与温跃层的形成有关,与水温、溶解氧、硫化氢等参数的变化过程有关。因此,要加强水库水质监测工作,从入库口开始监控水质的变化过程,入库口以及库上断面以藻类、营养盐(氮、磷)、叶绿素a为重点,坝前区(辽化、辽阳取水口)以监控水温、溶解氧、硫化物、锰的变化为主。
当水质出现异常预警时,结合水质监控工作,通过水库调度,合理控制输水洞的下泄水量,使水质变化朝着有利的方向发展。
(四)制定水源保护条例、加大执法力度
汤河水库作为辽阳、鞍山两市的集中供水水源,良好的水质是促进经济社会发展、稳定社会秩序的基本条件,是实现经济社会可持续发展、构建和谐社会、落实科学发展观的基础。保护汤河水源涉及到流域内辽阳、本溪两市内部分县区及各类企业,不是某一个市和某一个部门就能协调和办好的,必须依靠针对性强、操作性强的法规做后盾,这就需要辽宁省政府主持制定《汤河水库水源保护管理条例》,通过政策法规的出台,划定水源保护区,制定水源保护措施,加强执法队伍建设,加大水源保护的执法力度,同时也要出台相应的惠民政策,使水库周边百姓在保护水源的同时得到一定的实惠,从主观意识上调动库岸周边百姓爱水、洁水的积极性、主动性,才能真正做好汤河水库水源的保护工作。 ■