高庄水库清淤对水质提升的影响.pdf
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1、第49 卷第5期2023年10 月D0I:10.3969/j.issn.1004-4701.2023.05-08江西水利科技JIANGXIHYDRAULICSCIENCE&TECHNOLOGYVol.49 No.50ct.2023高庄水库清淤对水质提升的影响王珊,魏代伟,王露露,王辉,杨乐乐3(1.南京市江宁区水务局,江苏南京,2 1110 0;2.中交隧道工程局有限公司,江苏南京,2 1110 2;3.江宁街道水务管理服务站,江苏南京,2 1116 2)摘要:为提升高庄水库水质,同时提高水库防洪和调蓄能力,对高庄水库实施了水库生态清淤工程,并分析水库底泥及水库清淤前后水质监测数据。结果表明:
2、高庄水库清淤前水质有下降趋势,断面等级的主要控制因素主要是总磷含量、高锰酸盐指数和氨氮含量;底泥中的总氮含量主要来源于干物质,土壤综合污染程度不高,表现为尚清洁;底泥重金属具有同源性,表明其污染来源相同;清淤后水库水质断面等级提高明显,可降低水体中高锰酸盐指数和总磷含量,但作用不如降低氨氮含量明显;不同水期水质污染因子含量存在差异,主要表现为高锰酸盐指数汛期略高于非汛期,氨氮含量汛期低于非汛期,总磷含量汛期高于非汛期;为提高水库清淤效益,建议本次清淤10 年后开展新一轮的清淤疏浚。关键词:高庄水库;清淤;水质提升;底泥分析中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:10 0 4-47 0 1(2
3、 0 2 3)0 5-0 358-0 784.00万m,死库容5万m,总库容12 0.37 万m,属小0 引 言水库一般具有防洪、蓄水灌溉、供水等功能。水库淤积不仅减少了有效库容,而且由于污染物的大量沉积,对水库水质产生了一定的影响。通过水库清淤,可以达到贮水、泄洪、改善景观等目的,同时有利于恢复水库原有功能和生态环境,有效改善湖库水质状况,增大水体环境容量。良好的湖库生态环境对带动周边的经济和社会发展起到关键作用。由于清淤疏浚可以有效清除库底表层沉积物中的污染物,因而被较多地应用于湖泊治理中 1-3,如我国的太湖、巢湖、玄武湖、滇池等。高庄水库地处长江流域,属于山丘区水库,以灌溉、防洪为主,
4、设计灌溉面积16 0 hm(2 40 0 亩),影响着下游3个社区约12 0 0 0 人。坝址位于江苏省南京市江宁区江宁街道,周边主要是农田、村庄,水库汇水面积0.9km,干流长1.33km,水库设计水位2 2.0 6 m,汛限水位2 1.50 m,兴利水位2 1.50 m,死水位16.0 0 m。兴利库容收稿日期:2 0 2 3-0 1-13作者简介:王珊(19 8 7-),女,硕士,工程师.(1)型水库。库区雨量在年际、季节之间差异较大,丰枯明显,降雨量分布不均。据多年的资料统计,多年平均降雨量为10 12.1mm,丰水年高达2 0 15.2 mm(19 9 1年),枯水年仅有47 9.8
5、 mm(19 7 8 年),汛期雨量占全年总降水量的6 0%左右。自2 0 19 年1月开始,江宁区江宁街道办事处按月采集库区水样进行水质分析。本文利用高庄水库2 0 19 2 0 2 1年三年水质监测成果资料,分析水库清淤前后水质情况,并结合底泥分析,评估水库清淤效果,以期为江宁区“河长制”考核及水质提升提供依据。1材料与方法水样分析检测pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷等化学指标,沉积物检测pH值、总氮、总磷、汞、砷、镉、铅、铜、镍、锌等指标,其具体检测分析方法见表1。第49 卷第5期表1水质及沉积物指标分析方法序号检测项目1pH(水质)2溶解氧3高锰酸盐指数4氮氮5总磷(水质)6p
6、H(沉积物)7总氮8总磷(沉积物)9汞砷101112131415采样时间1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月王珊等高庄水库清淤对水质提升的影响分析方法2水库水环境现状特征便携式pH测定法当前,高庄水库的水环境问题主要表现在:(1)存便携式溶解氧测定仪法在淤积现象,致使水库无法正常发挥防洪、灌溉效益,酸式滴定法降低了水库调蓄能力;(2)水库水环境日益恶化,水质纳氏试剂分光光度法有变差趋势,沉积物中的污染物长期淤积再次释放容钼酸铵分光光度法易造成内源污染。NY/T1337-20072.1水环境质量现状凯氏法通过对2 0 19 年高庄水库每月水质采样分析,结果钼酸铵分光光度法如表2
7、 所示。选pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总原子荧光法磷共5个主要水化指标 4,5分析,可以看出,高庄水库水质为地表水环境质量标准IV类-V类水质,且有变差趋原子荧光法势。断面等级的主要控制因素是总磷含量、高锰酸盐指镉石墨炉原子吸收分光光度法铅石墨炉原子吸收分光光度法铜火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法锌火焰原子吸收分光光度法表2 2 0 19 年水库水质检测数据pH值溶解氧/(mg/L)7.596.97.628.417.588.27.547.98.568.38.639.18.99.38.546.18.368.78.815.728.638.338.568.32359数和氨氮含量,
8、其中总磷含量对水质的影响最为明显。6月 8 月,总磷含量增长迅速,险些突破V类水质标准,下降至劣V类水。2.2水质因子间相关性分析为研究高庄水库与周边环境影响下各水质指标间高锰酸盐指数/mg/L)氨氮(NH,-N)/(mg/L)4.70.7765.20.9946.90.6825.80.2235.70.0255.70.0766.20.2227.20.4555.50.2446.50.2367.50.2454.90.447总磷/(mg/L)0.090.090.120.10.10.180.140.160.110.110.130.08断面等级IVIVVIVIVVVVVVVIV的相关关系,对其进行了相关性
9、分析,如表3。从表3可以看出,pH值与总磷含量呈正相关关系。磷是水体生物所必须的营养物质,总磷含量的增加,会加大水体的富营养化程度 6,7,导致水体中藻类等水生植物生长,藻类的生长繁殖及进行光合作用需要消耗水中大量的二氧化碳,水中溶解态二氧化碳减少,360溶解氧高锰酸盐指数氨氮总磷江西水利科技表3水质因子间相关性分析指标pH值pH值10.0060.292-0.4170.4682023年10 月溶解氧高锰酸盐指数1-0.1420.0700.049氨氮10.0530.522总磷1-0.1991从而导致水体pH值增加。高锰酸盐指数与总磷是地表水环境质量好坏的重要指标18.9,含量呈正相关关系,表明其
10、之间关系非常密切,污染物来源相同或相似,可能与径流、当地居民活动相关,对水体营养盐的含量造成一定影响。3底泥分析高庄水库于2 0 2 0 年3月6 月进行了生态清淤,指标总氮总氮1总磷0.42干物质0.93pH0.24汞0.580.580.61铅0.60铜0.60镍0.69锌0.772020年4月对底泥进行采样并检测,共检测了5处点位,并分析相关指标。3.1底泥相关性分析对底泥的pH值、总氮、总磷、汞、砷、镉、铅、铜、镍、锌等指标进行检测10,1,并对指标进行相关性分析,结果见表4。由表4可知,底泥中的烧失量与总氮显著相关,说明总氮含量来源于干物质;汞、砷、镉、铅、铜、镍、锌重金属含量显著相关
11、,说明各重金属具有同源性,若底泥表4底泥检测相关性分析结果表总磷烧失量pH10.60-0.30-0.29-0.29-0.06-0.07-0.04-0.15-0.09汞1-0.120.420.420.590.580.560.610.68砷镉10.400.400.060.040.110.180.23铅10.990.930.920.940.960.94铜镍锌10.930.930.940.960.9410.990.990.970.9410.990.970.9410.960.9310.991受重金属污染,污染来源可能相同,需要着重分析污染源和导致底泥污染的原因。3.2营养物质污染评价对底泥营养物质污染评
12、价,国内一般采用有机污染指数法和综合污染指数法 12,13。本文考虑总氮和总磷两种营养物质影响,采用综合污染指数评价法进行分析。由于高庄水库溢洪后流入通江河道江宁河内,附近有村庄及农田,对水质的要求较高。本文采用的总氮和总磷的评价标准值为10 0 0 mg/kg和42 0mg/kgl14。第49 卷第5期将测定的总氮、总磷含量用综合污染指数评价法进行计算,结果见表5。由计算结果可知,底泥中总磷的标准指数都小于1,说明总磷含量水平较低,基本没有构成污染,总氮的标监测点位总氮标准指数10.9220.8630.8440.9150.92王珊等高高庄水库清淤对水质提升的影响准指数变化范围为0.8 4 0
13、.9 2,略高于总磷标准指数。土壤综合污染指数变化范围为0.7 6 0.9 0,判定土壤综合污染等级为2 级,表现为尚清洁,说明高庄水库底泥营养物质尚未构成污染或污染不严重。表5高庄水库底泥营养物质污染评价表总磷标准指数土壤综合污染指数土壤综合污染等级0.740.870.410.760.710.810.590.830.840.90361污染程度2尚清洁2尚清洁2尚清洁2尚清洁2尚清洁3.3重金属污染评价水库清淤后,底泥重金属是否污染及含有的污染物种类不同,其相应的处理方法也不尽相同,若淤泥基本上没有污染物或污染物低于相关标准则可以用来制作有机肥料、改善土壤和填土造田等。考虑到底泥清淤单项污染指
14、数监测点位汞10.2520.2130.1540.2850.17后的处置去向,参考土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)5)中农用地污染风险筛选值作为评价标准,采用综合污染指数法进行评价,其评价分级结果见表6。由表6 可知,以污染风险筛选值作为评价标准,表6 高庄水库底泥重金属污染评价表评价分级砷镉0.330.300.310.270.300.270.340.290.300.27综合污染指铅铜0.200.330.180.310.180.300.190.330.180.30镍0.660.650.640.650.65锌0.470.440.410.460.43数0.530.5
15、20.510.530.51无污染无污染无污染无污染无污染重金属的单项污染指数均小于1,综合污染指数均小于0.7,说明重金属的含量水平较低,基本没有构成污染。4清淤效果评价高庄水库采用干挖清淤与水力冲挖结合的方式。对库岸边土质较好的区域,采取干挖清淤,对库底局部处于流塑状态的土层,通过水力冲挖解决。工程于2 0 2 0年6 月中旬结束后开始蓄水,6 月底蓄水达到常水位,并于同年7 月继续水质监测工作。4.1水质空间及时间变化对高庄水库清淤前后(2 0 19 年 2 0 2 1年间)五个主要污染因子分别评价水质变化情况,结果如图1所示。由图1可知,清淤前水库水质基本位于VV 类水,清淤后水库水质断
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