平山水库水生态与水环境调查与综合评价

张歆怡 李志东 曾朝帅 包涵

（沈阳师范大学生命科学学院，辽宁沈阳 110034）

1 引言

我国大多数水库建于20 世纪50—70 年代，根据2013 年发布的《第一次全国水利普查公报》，共有98 002 座水库，其中绝大多数为小型水库，数量约为93 308 座，占水库总数的95.2%［1］。水库具有滞洪、蓄洪、供水、灌溉、发电、旅游、航运等多种功能，在调节水资源时空分布以及优化水资源配置中起着重要作用［2］。水库在防洪、兴利的同时，也产生了一系列环境问题，主要体现在其改变了河流的生态变量和非生态变量［3］，如影响鱼类迁移和河岸物种的扩散及其连续性，隔断了河流的自然流动、破坏河道传播途径，致使河岸带生态系统破碎化。此外，由于这些水库普遍存在施工质量差、后期管理与运行不足等问题，造成了如泥沙淤积、结构受损、年久失修带来的溃坝、垮坝等事件，存在着重大安全隐患，对人类生产生活造成了威胁［4-5］。在此背景下，国内外都开展了一系列的调查研究。国外从20 世纪70 年代开始研究水库对生态环境的负面影响，尤其是美国和澳大利亚等发达国家在这方面起步较早［6］。我国自2000 年开始对病险水库开展了降等报废工作，截至2017 年年底，全国共降等与报废水库6 539 座，其中，降等4 021 座，报废2 518 座［7］。查阅文献可知，水库降等报废后，生物指标是评价其恢复状况的主要指标。常用的指示生物包括鱼类、底栖无脊椎动物和着生藻类等［8］。本文选取河流水体的理化指标和底栖动物来评价拆坝后水库恢复的进程。

平山水库位于辽宁省抚顺市东洲区碾盘乡丁庄村，处于浑河一级支流东洲河上，水库控制面积1.7 km2，坝址以上河长2.3 km［9］。水库于1975 年竣工，至今已有40 余年历史。由于当时的经济条件和一些特殊条件，平山水库的施工质量不高，设计要求不合理，配套设施也不完善。虽然于2006 年已经加固除险，但由于运行时间长，缺乏维护资金，水库存在各种问题，属于病险水库［10］，已于2016 年6 月进行了拆坝施工。分别于2018 年3 月、7 月、10 月在该水库河道的上游、中游、下游进行水质监测与底栖动物的统计分析，为后期研究分析提供了数据支撑。

2 监测区域与方法

2.1 水样的采集与处理

平山水库拆坝后，在原水库裸露的库底形成了一条宽约1 m、深约0.5 m 的小河，查阅文献后，对水样的采集主要采取定性、定量的方法。具体过程为：用采水器采集水下10 cm 深水样1 L，倒入水样瓶中，加入鲁哥氏液15 mL。将水样带回实验室后，沉淀24～48 h，浓缩至50 mL，贮存于棕色瓶中。

2.2 研究方法

2.2.1 监测指标与评价体系

结合水库特点与监测项目的可行性与科学性，根据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中规定的基本项目，本研究监测指标为pH、电导率（EC）、化学需氧量（COD）、总悬浮固体（TSS）、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）。其中，pH，EC 2 项指标使用便携式多参数测量仪（奥立龙/ORION-520M-01A）现场测量；COD，TSS，TN，TP 和NH3-N 等指标使用多参数比色计（奥立龙/ORION-AQ3700）测量。本项目通过建立耦合水质-水量-水生物的生态恢复评价指标体系，将拆坝前水生态系统状况作为参照，对拆坝后水库水生态恢复效果进行评价，提供了一种较好的评价生态恢复效果的模式。

2.2.2 底栖动物的采集与处理方法

采集样品时，定量采样使用索伯网或采泥器，定性采样使用D 型网。将采到样的网放在水中轻轻摇荡，洗去样品中的污泥（若样品量大可分几次洗涤），最后用水将网中的渣滓冲入塑料袋中，并写上标签，将袋口缚紧带回实验室进行分检。将上述采得的样品当场或带回室内进行分检。将塑料袋内的样品倒入分样筛内，在自来水中冲洗（或在岸边水中筛洗），直至污泥完全洗净，然后将渣滓倒入白色解剖盘内，加入清水，检出底栖动物，放入装有75%酒精的试剂瓶中固定保存。摇蚊幼虫和寡毛类要使用毕瑞斯胶或加拿大胶封片观察。标本需用小镊子、解剖针或吸管检选，柔软较小的动物也可用毛笔检选，要避免损伤虫体。

3 结果与分析

3.1 水性质分析

2018 年3 月、7 月、10 月平山水库水质指标监测结果见表1。

表1 2018 年3 月、7 月、10 月平山水库各采样点水质指标监测结果

由表1 可知，在2018 年3 月、7 月、10 月的监测中，平山水库水质主要在Ⅴ类和劣Ⅴ类之间变动，总体特征为一年之中3 月水质最好，上游水质比中游和下游水质好。

针对水质理化指标变化较大这一问题进行分析，可能的原因有：水库周围存在大面积农田，在耕种季节农田施肥使水中的TN，TP 指数升高；由于TN，TP 失衡，生化系统出现问题，导致COD 异常。

3.2 底栖动物分析

2018 年3 月、7 月、10 月平山水库各点位底栖动物种类构成见表2。

表2 2018 年3 月、7 月、10 月平山水库各采样点底栖动物种类构成

2018 年3 月、7 月、10 月平山水库各点位底栖 动物具体种类数量见表3。

表3 2018 年3 月、7 月、10 月平山水库各采样点底栖动物种类数量

2018 年3 月、7 月、10 月平山水库各采样点底 栖动物监测和评价结果见表4。

表4 2018 年3 月、7 月、10 月平山水库各采样点底栖动物监测和评价结果

根据表4 的优势种及优势种比例判断，平山水库总体属于中度污染水体；根据BI 指数计算可以得知，该水库上游均属于轻度-中度污染水体；根据Shannon-Wiener 多样性指数的计算，平山水库总体属于中度-重度污染水体，2018 年10 月采集结果显示重度污染，可能原因是底栖动物种类数量太少，影响了实验数据的准确性。对3 种结果进行综合比较，得出平山水库水质属于中度污染水体。

4 讨论

平山水库于2016 年彻底拆除，本研究从2015年起至今对平山水库进行了长期的水质和水生物指标监测。数据分析显示，平山水库退役后的河流生态系统正逐步恢复，水质从最初的劣Ⅴ类向Ⅴ类转变，底栖动物的多样化在逐步提高。

由于生态环境的恢复是一个长期的过程，并且以前的水坝拦截了大量的泥沙和营养物质，使下游河流所携带沉积物大量减少，打破了河流与河岸带之间的沉积动态平衡，进而使下游河岸带沼泽、湿地不断萎缩。为了使平山水库退役后的河岸带生态系统结构、功能恢复到一定水平，建议平山水库退役后的生态恢复主要依靠自然恢复，当自然恢复无法达到预期效果时，可采取必要的措施辅助恢复，如改变河岸带结构、种植植被等。