大泉沟水库水污染防治措施分析

　

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司， 新疆 石河子　832000)

1　水库概况

大泉沟水库位于新疆石河子市以北18km,于1958年建成蓄水，与20世纪60年代建成的夹河子水库、蘑菇湖水库共同组成玛纳斯河西岸水库群，一起调节玛纳斯河灌区的120万亩农田灌溉用水。1985年，石河子市政府命名该库为“北湖公园”， 2001年成为国家级水利风景区， 主要开展以水体为中心的垂钓、泛舟、游泳等旅游活动。

大泉沟水库总库容4000万m3，年供水量1.0亿m3，引蓄水源来自两个方面：ⓐ库区上游的泉水、春季融冰水和机井抽水；ⓑ玛纳斯河的洪水。大泉沟地处天山北麓冲积扇的泉水溢出带，玛纳斯河西岸，而水库名称亦因所在地原为一片洼地沟壑，沟内有一泉眼群而得名。2000年以后，由于地下水超采，泉水逐年减少，仅冬季还有部分出溢，调蓄水量以玛纳斯河水为主。

大泉沟水库是《新疆维吾尔自治区水污染防治工作方案》中全区32座重点监测湖库中的其中一座，水质目标达到Ⅲ类。

2　水质现状

大泉沟水库布设了5个监测点位，分别是在进水区、出水区、中心区、浅水区、岸边区，在丰水期、枯水期各进行一次水质监测。根据2011—2016年的水质监测，水质分析项目主要有：pH、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、溶解氧、汞、铅、挥发酚、总磷、化学需氧量、石油类等22项。大泉沟水库水质有四项指标超出其水质目标Ⅲ类标准，为总磷浓度(TP)、总氮浓度(TN)、化学需氧量(COD)和5d生化需氧量(BOD5)，其中，TP是首要污染物，其他水质监测指标均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类标准。主要超标指标见下表，变化趋势见下图。

大泉沟水库主要超标指标分析表

大泉沟水库主要超标指标变化趋势图

分析表1可知，2011—2016年5年期间, 总氮、总磷、COD、BOD5变化不大，主要是因为这几年污水排放量及污染源的种类基本没有大的变化。

3　污染源调查及分析

通过对大泉沟水库水域及上游进水口调查，点源污染、面源污染和内源污染都存在，主要污染因素有以下几个方面：

a.畜禽养殖业污水。水库上游有信隆牧业、西部牧业、花窝子村养猪场三处规模养殖场，养殖牛、猪7400头，两处有简易废水处理池，一处直接将污水排入水库，畜禽养殖业年污水排放量25.4万m3。

c.水产养殖业污水。水库周边共有12处鱼塘，养殖水面1756亩，年产量约为878t。年排水量约为35.1万m3，鱼类的粪便和投放的饲料未被消化而产生的污染随排水进入水库。

d.农业污染。大泉沟水库南侧约2万亩的农田，春季冰雪融化后或随田间排水将农田内残留的农药、化肥、盐分等污染物坡面入渗进入大泉沟水库，对水质造成污染。

大泉沟水库有水产养殖任务，每年投放饲料约2.25万t，未被消化的饲料和鱼类的粪便也将产生水体污染。

畜禽养殖业污水和大部分的生活污水、水产养殖业废水通过南岸公排、小泉沟东排干、西部牧业排水渠、信隆牧业直排口4处集中排污口进入大泉沟水库，农田排水则以面流散渗的形式进入水库。经过对这4个断面进行水质采样、检测、分析，其水质均为劣Ⅴ类，总磷和总氮的污染负荷占总污染负荷的80%。西部牧业排水渠和信隆牧业直排口污染负荷比分别是34%和28%，是造成大泉沟水库污染最主要的原因。

4　防治措施

4.1　污染物源头控制

大泉沟水库的主要污染源是集中排入的畜禽养殖业废水，从源头控制其排入是水库水污染防治的首要环节。可采取如下措施：ⓐ养殖场内修建氧化塘及蓄水池，采取冬储夏灌的方式，夏天利用氧化塘处理后的水进行绿化灌溉及浇灌周边农田，冬天将污水储存于蓄水池内，来年夏季使用；ⓑ修建集中排污管线，将多余的污水收集后输送至污水处理厂，集中处理达标后作为中水回用。严格限制4个主要排污口的污水进入大泉沟水库，畜禽养殖场应按照《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596—2001)进行污水达标排放。

4.2　库区上游湿地建设

4.2.1生态滤池

习近平的绿色发展理论，从某种程度上而言，满足了当今时代的具体需求：资源环境与经济发展已成为我国社会发展的主要矛盾，实施绿色发展、建设生态文明是破解这一矛盾的主要举措。生态文明建设不应只是局限于生态、环境的建设，要实现经济社会的持续健康全面的发展，还必须将其融入社会生活的其他领域。唯有如此才能真正实现生态文明建设的目的，我国也才能在世界民族之林中立于不败之地。习近平指出，要坚持绿色发展，“协同推进人民富裕、国家富强、中国美丽。”［3］这是以习近平为核心的党中央在生态文明建设中，遵循马克思主义认识论的基本规律，通过不断摸索和总结经验而形成的对绿色发展的深刻认识。

生态滤池由砂石过滤和水生植被两部分构成，属于自然生物处理技术的一种，在面源汇集、截留净化等方面具有重要作用，可调蓄水量，收集污水，降低面源污染对水库的影响。

针对非集中排入水库的水产养殖排水和生活污水，在大泉沟水库西侧，鱼塘与水库之间设置生态滤池，采用天然的级配滤料或混合戈壁料构成透水层，表层种植蒲草、黄菖蒲等水生植物，污水经生态滤池下渗、过滤、净化后再进入水库水体。

4.2.2库滨湿地建设

湿地是介于陆地和水体之间的过渡带，人工湿地是一种新型污水处理和水环境修复技术，为由土壤或人工填料(如碎石等)和生长在其上的水生植物所组成的独特的土壤—植物—微生物—动物生态系统。其中生长着许多挺水、浮水和沉水植物，这些植物能够在其组织中吸附金属及一些有害物质，很多植物还能参与解毒过程，对污染物质进行吸收、代谢、分解，实现水体净化，因此湿地常常被称作“地球之肾”“天然污水处理器”。

大泉沟水库南侧常年水深小于2m的区域面积约5km2，可以建成库滨湿地，水生植物选择应具有良好的净水效果、较强的耐污能力、易于收获和有较高的利用价值的水生植物。

浮水植物茎叶或叶状体漂浮于水面，根系悬垂于水中，叶面直接从大气中吸收O2、CO2，通过根、茎输送到根部，释放于水中，从水库水中吸取营养物质。宜种植在水深0.4～1.5m区域，一般选择睡莲、萍蓬草、浮萍、凤眼莲等，其中凤眼莲俗称水葫芦，耐污性较强，去污能力也强，种植在有机污染负荷较高的区域内，即大泉沟水库污水入库口范围。

沉水植物根扎于水下泥土之中，全株沉没于水面之下。沉水植物在光照透射不到的区域不能生长，因此，只能水深较小及有机负荷较低的区域种植。此外，沉水植物多为鱼类和鸭、鹅等水禽的良好饲料，可种植在现有天鹅活动频繁水域，或在种植沉水植物的区域内放养水禽动物，建立良好的生态系统。大泉沟水库可选用的沉水植物有狐尾藻、菹草等。

挺水植物的根生长于底泥中，叶、茎则挺出水面。目前，大泉沟水库最常见的挺水植物是芦苇、蒲草、水葱等。芦苇和香蒲植株高大，对水位的变化适应强，且根系发达，好成活。芦苇用途广泛，是纸浆和人造纤维的原料，地下茎可供药用。近年来，库周小面积种植的荷花、黄菖蒲等观赏性强的挺水植物长势很好，虽然其净化水质效果不如芦苇、蒲草等，但是，可以营造美丽的生态景观，在合适的区域搭配种植。

4.2.3生态浮床

生态浮床技术是以可漂浮材料为基质或载体，将高等水生植物或陆生植物栽植到富营养化水体中，通过植物的根系吸收或吸附作用，削减水体中的氮、磷及有机污染物质，从而净化水质的生物防治法。“生物浮岛”“人工生态浮床”“生态浮床”“人工浮岛”“浮床无土栽培”等均为此原理。

大泉沟水库建设生态浮床净水的同时可为候鸟提供更多的栖息场地，但因其造价较高，可以选择性采用。

4.3　农业面源污染治理

4.3.1生态沟渠

对于农田排水污染源，一方面应加大节水力度，加强测土配方，降低农业化肥、农药的使用，增加有机肥料的使用，减少面源污染；另一方面垂直农田排水径流方向设拦截型生态沟渠，利用生态拦截技术拦蓄排水，增加排水从农田至水库的运输时间，通过生态沟渠内种植的植物及“根区”(植物根系及根系附近的微生物形成的微环境)的共同作用，能够降解农田排水中的氮、磷等营养物质。

排水沟横断面采用宽浅式梯形断面，深度不宜太深，一般为0.5m左右，边坡根据土质情况确定，一般为1∶2左右，沟渠中可以设置透水坝、拦截坝等辅助性工程设施，控制流速，拦截污染物。

由于水生植物死亡后沉积水底会腐烂，向水体释放有机物质和氮磷元素，造成二次污染，因此沟渠的水生植物要定期收获、处置、利用。若沟底淤积物超过10cm或杂草丛生，严重影响水流的区段，需及时清淤，保证沟渠的容量和水生植物的正常生长。

4.3.2水源涵养林

在大泉沟水库周边营造水源涵养林。水源涵养林可以通过对周边入库水体中的污染物进行转移和降解，使水体得到净化，同时构筑水库水体与外界隔离的生态保护屏障。目前水库下游西侧、北侧和东侧均建有防护林，进行补植、更新即可。在水库上游即农田排水方向种植50m宽的水源涵养林，树种选择本土的柳树、沙枣、新疆杨树、红柳等。

4.4　库区内源污染处理

合理控制水产养殖规模，科学养殖方式，提高饵料利用率，减少水体的污染程度，是水库内源污染的第一步。

大泉沟水库库区内源污染的产生主要包括水下沉积物(底泥)的污染释放和水产养殖产生的污染物排放。因其水面面积大，曝气增氧技术布设大量曝气设备，投资大，影响大泉沟水库政策旅游运营，且易产生噪声、臭气等，对水生态环境造成二次污染。又因为大泉沟水库库水和人体直接接触，不适合采用化学治理的方法，因此，水污染防治以预防为主，并在玛纳斯河汛期加大引洪量，增加新鲜水的补充。

5　结论与建议

大泉沟水库水污染既包括点源污染、面源污染，又包括水库内源污染。污染因素既有畜禽养殖、水产养殖又有生活污水，因此，大泉沟水库水污染防治需采用综合治理的方法。

水污染防治是一个复杂的系统工程，源头治理是根本，结合大泉沟水库的旅游、养殖功能，针对污染源分析，本文提出以污染物源头控制和生态措施为主的建议。同时，还应加大政府机构的管理和保护力度，提高群众的环保意识，构建全民参与的水污染防治体系。

[1]董哲仁.生态水利工程原理与技术[M].北京：中国水利水电出版社，2007.

[2]朱永华，任立良.水生态保护与修复[M].北京：中国水利水电出版社，2012.

[3]韩玉玲，岳春雷，叶碎高,等.河道生态建设——植物措施应用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2012.

[4]齐春三，郑良勇.水系生态建设关键艺术研究与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2015.