江门市大沙河水库健康评估分析

杨宝林

(广州丰泽源水利科技有限公司，广东 广州 510663)

摘 要：大沙河水库是开平市重要的城市供水水源地，近年来，大沙河水库遭受上游支流尤其新兴地区汇入江门的多条跨市支流的污染，且受污染情况比较严重，蓝藻水华风险较高，水生态系统遭遇了严重破坏。依据水利部《河流健康评估指标、标准与方法(试点工作用)》 (1.0 版)、《湖泊健康评估指标、标准与方法(试点工作用)》等对大沙河水库健康状况做系统评估，从水文情势、物理结构、水质状况、水生生物和社会服务5个方面进行健康评估，针对生态水位、富营养化等健康问题，提出合理保护对策，保障大沙河水库生态、社会服务功能充分发挥，同时对河流水库健康评估关键技术问题进行探讨，为今后全国河湖健康评估工作提供依据。

关键词：大沙河水库；问题；健康评估

湖库是地表水资源的主要载体，是自然界最重要的生态系统，是保障防洪安全、供水安全、粮食生产安全、生态环境安全的重要基础。湖库生态健康关系民生大计，关系经济社会可持续发展。

江门市境内河流水系众多，水量充沛，水资源相对丰富。然而，近年来随着江门市经济社会快速发展和城市化水平逐渐提高，水资源开发利用程度不断增大，用水量需求大幅增加，排污量也剧增；加之一些河流水库重开发轻保护、重建设轻管理、重水量轻水质，片面强调经济社会发展，忽视水资源、水环境承载能力，节水减污力度不够，导致部分河流水库水体污染严重和水生态系统退化，影响到人们生活、生产及饮用水安全。目前，江门市河流水库健康状况不容乐观，主要表现为水资源开发利用程度不断增大对水文情势影响较大、大规模工程建设使河流物理形态发生了较明显改变、大量废污水排入水库使水质日益恶化，从而导致河流水库水生态系统逐渐退化，河流水库社会服务功能不断降低，水库的生态问题日益突出，已严重影响到人民群众的饮水安全。

开展江门市重要饮用水源水库健康评估十分必要和紧迫，本文以大沙河水库为试点，按照系统的、严谨的技术体系，采用科学的、定量的分析计算方法，对大沙河水库健康状况进行“体检”，全面系统地、准确地摸清水库健康状况，评估水库开发、治理、保护与管理方式及策略的合理性和有效性，以保障江门市生态环境和供用水安全，促进流域经济社会的可持续发展。

1 水库概况

大沙河水库位于广东省江门市辖下的开平市西北部，属多年调节水库，是以灌溉为主，结合防洪、供水、发电、养鱼等综合利用的大(二)型水库，主要入库河流有5条：白沙河、富食河、大沙河、沃江河、双石河。相关水库特征参数见表1。

大沙河水库是开平市重要的城市供水水源地，供水人口达40多万人。在广东省水文局江门水文分局2010—2013年开展的江门市供水水库蓝藻普查监测工作中，发现大沙河水库遭受上游支流尤其新兴地区汇入江门的多条跨市支流的污染，且受污染情况比较严重，蓝藻水华风险较高，因此确定对大沙河水库开展健康评估试点工作，对河流水库健康评估关键技术问题进行探讨，并探求大沙河水库不健康的主要表征和健康受损的原因，提出大沙河水库健康保护、修复对策。

2 评估标准

2.1 评估指标体系

在水库现场勘察及资料调查分析基础上，发现评估水库的主要生态环境问题包括：水资源短缺、水污染严重、水库部分功能保障程度不足[1-3]。根据上述典型问题，参照《湖泊健康评估指标、标准与方法(试点工作用)》，并进行适当调整，大沙河水库有多座坝址，因此增加大坝质量状况评估，水库上游有五金机械等工业生产，因此增加重金属状况评估，为全面评估水库生物状况，增加浮游动物生物损失指数。具体评估指标见表2。

表1 大沙河水库特征参数

序号名称数量序号名称数量一水文二主要建筑物及设备1集雨面积/km22171坝/座142总库容/104m3258082泄水建筑物/座23设计洪水标准p/%13输水建筑物/座54校核洪水标准p/%0.14水电站/座35设计库容/104m321720三工程效益6正常库容/104m3156821设计灌溉面积/万亩13.557校核水位/m37.792总装机容量/(kW·h)20708设计水位/m36.793多年平均发电量/(万kW·h)4509正常水位/m34.814保证出力/kW126010死水位/m26.175年利用小时数/h238111多年平均径流量/104m32821712多年平均降雨量/mm1917.6

表2 水库健康评估指标体系

目标层亚目标层准则层指标层指标尺度评估数据取样监测与调查位置或范围权重w水库健康(LHI)生态健康(LEI)(w=0.65)水文水资源(HD)(w=0.2)最低生态水位满足状况(ML)入库流量变异程度(IFD)水库尺度评估入库河流、水库统计分析0.70.3物理结构(PF)(w=0.2)库河连通状况(RFC)水库萎缩状况(ASR)库岸带状况(RS)大坝质量状况(DDC)水库尺度评估水库内调查0.30.250.250.2水质(WQ)(w=0.2)库区水质理化指标(PI)耗氧有机污染状况(OCP)重金属污染状况(HMP)富营养状况(EU)断面尺度评估水库内监测断面取样监测入库河流理化指标(PI)耗氧有机污染状况(OCP)重金属污染状况(HMP)断面尺度评估入库河流监测断面取样监测取最小分值为最终得分生物(AL)(w=0.4)浮游植物数量(PHP)浮游动物生物损失指数(ZOE)大型水生植物覆盖度(MPC)鱼类生物损失指数(FPE)断面尺度评估水库内监测断面取样监测0.250.250.250.25社会服务功能(SS)(w=0.35)水功能区达标指标(WFZ)水资源开发利用指标(WRU)防洪指标(FLD)公众满意度指标(PP)水库尺度评估水库统计分析0.30.30.20.2

2.2 评估等级

水库健康分为5级：理想状况、健康、亚健康、不健康、病态，见表3。

表3 水库健康评估分级

等级类型赋分范围说明1理想状况80～100接近参考状况或预期目标2健康60～80与参考状况或预期目标有较小差异3亚健康40～60与参考状况或预期目标有中度差异4不健康20～40与参考状况或预期目标有较大差异5病态0～20与参考状况或预期目标有显著差异

3 评估指标调查及监测

3.1 评估年设置

本次大沙河水库健康评估以2015年为评估年，2016年做补充监测。

3.2 水文水资源方面

3.2.1 最低生态水位满足状况

利用逐日库水位资料，计算年均水位、3 d、7 d、14 d平均水位。1993—2014年的多年平均年最低水位为29.6 m，90%保证率下的水库水位为27.68 m，水库死水位为26.17 m，综合考虑以上因素，选取多年平均年最低水位29.6 m作为大沙河水库最低生态水位，见表4。

表4 水库平均水位统计 m

年最低水位3d平均水位7d平均水位14d平均水位评估年29.3131.1331.1031.07多年平均ML29.6

评估年年最低水位29.31 m，该值低于ML，3 d平均水位为31.13 m，该值高于ML，根据评估标准，对水库最低生态水位满足状况赋分75分。

3.2.2 入库流量变异程度

收集数据记录、数据成果，分析计算，水库入库逐月实测流量和径流还原量。 计算水库入库流量变异程度IFD值为2.85，根据评价标准 ，大沙河水库入库流量变异程度赋分IFDr为14.8分。

按照评估标准与赋分方法， 大沙河水库水文水资源准则层赋分56.94分，结果见表5。

表5 水文水资源准则层赋分

指标代码赋分权重权重得分最低生态水位满足程度MLr75MLw0.756.94入湖流量变异程度IFDr14.8IFDw0.3

3.3 物理结构方面

3.3.1 河库连通状况

河库连通状况主要调查环库闸坝建设和调控状况、估算主要环库河流入库水量与入库河流多年平均实测径流量以及按照水功能区达标要求评估入库河流水质达标状况。大沙河水库闸坝建设情况良好，未出现断流阻隔现象，入库河流流量占多年平均入库流量75%以上，顺畅，但是水质未能达标，有碍连通性，最终，环库河流连通整体赋分45分。

3.3.2 水库萎缩状况

查历史资料可知，大沙河水库在1960年1月31日建成，建库库容为2 919万m3，水位为27.20 m，水面面积为9.0 km2，以此作为历史参考水面面积，评估年2015年水库平均水面面积为17.4 km2，最大水面面积为19.9 km2，最小水面面积为13.8 km2，水库水面面积不减反增，说明水库没有发生萎缩状况，根据《湖泊健康评估指标、标准与方法(试点工作用)》赋分标准，水库萎缩状况赋分100分。

3.3.3 库岸带状况

2016年5月上旬，对大沙河水库库岸带状况进行了现场查勘及赋分分析。环库十等分确定调查点，采用目估法判断采样点的库岸状况，调查表明，10个断面的库岸稳定性处于基本稳定与次不稳定之间，大沙河水库库岸斜坡倾角介于10°～20°之间，植被覆盖总体较好，有几处由于人工砍伐，地表裸露面积较多，基质类别均为岩土库岸，有较好的稳定性，冲刷程度小，有少处有轻度冲刷现象，其余无冲刷迹象，人工干扰程度变化差异显著，主要是公路和垃圾堆放。

根据岸坡稳定性、植被覆盖度与人工干扰程度3项指标的赋分情况及指标权重，经计算得到大沙河水库的库岸带状况赋分为80.19分，健康状况为理想状况。

3.3.4 大坝质量状况

根据现场观测，结合广东省水利电力勘测设计研究院在2013年对大沙河水库大坝进行的安全评价评价报告，以《湖泊健康评估指标、标准与方法(试点工作用)》为依据，从地质因素和工程因素两个方面考虑大坝的稳定性及工程质量状况。调查表明，坝区区域构造稳定性良，渗漏量小，库岸很少发生坍塌、滑坡等现象，稳定性良，冲刷程度低，赋分80分。

综合河库连通状况、水库萎缩状况、库岸带状况、大坝质量状况4个指标，根据指标权重，经计算得到大沙河水库的的物理结构准则层赋分为74.55分，健康状况良好。

3.4 水质方面

水质调查监测共布设11个监测断面，见图1及表6。监测时间为2016年1月至2016年5月，包括理化指标(PI)、耗氧有机污染状况(OCP)、重金属污染状况(HMP)、富营养状况(EU)4项指标。求出各监测断面的监测期DO、高锰酸盐指数、化学需氧量、5d生化需氧量、氨氮、汞、镉、铬(六价)、铅和砷平均浓度 ，根据DO水质状况、耗氧有机污染、重金属污染状况指标赋分标准予以赋分。按照SL395 《地表水资源质量评价技术规程》规定 ，对库区6个监测断面进行富营养化评价 ，参照富营养状况指标赋分予以赋分。 根据监测断面赋分成果及赋分标准，大沙河水库水质准则层得分为55.8分，处于亚健康状态。

图1 水质监测断面

表6 水质监测断面坐标

监测点经度纬度沃江河112°23'6.88″22°34'29.02″富石河112°22'14.61″22°33'37.21″白沙河112°21'40.22″22°32'34.62″双石河112°21'50.08″22°31'30.66″大沙河112°21'54.66″22°31'25.85″大沙河口112°22'29.91″22°32'37.1″沃江河口112°23'15.15″22°33'29.04″库中112°23'47.81″22°32'44.97″水库大坝112°25'14.76″22°33'4.64″水库灯山坝112°25'28.13″22°30'59.53″南昌112°25'6.89″22°32'0.12″

3.5 生物方面

水生生物指标全年监测1次，调查监测时间为2016年5月，分别进行了浮游植物、浮游动物、大型水生植物及鱼类资源调查取样监测，共设定6个监测点位(大型水生植物调查为10等分)，见图2及表7。

图2 生物指标调查监测点

表7 生物指标监测点坐标

监测点经度纬度S1112°22'47.201″22°32'50.593″S2112°23'22.067″22°33'32.162″S3112°23'58.167″22°32'54.791″S4112°25'37.697″22°32'43.361″S5112°25'30.846″22°30'52.110″S6112°24'56.376″22°32'6.425″

调查期间，大沙河藻类优势种主要有6种，为伪鱼腥藻、直链藻、微囊藻、隐藻、鱼腥藻、栅藻，浮游植物密度平均值为521万个/L； 大沙河水库浮游植物数量赋分为39.6分。

大沙河浮游动物物种数量为42种，选取广东省18座亚热带水库浮游动物的物种平均数量53种作为参考系标准，大沙河水库浮游动物生物损失指数ZOP值为42/53=0.792， 大沙河水库浮游动物生物损失指数赋分为68.4分。

大沙河水库植物调查共采集到植物35种，隶属于16科29属。水库的植物覆盖度较高，S1～S5位点的覆盖度赋分均值为72.5，属于重度覆盖区范围。

大沙河水库鱼类采集，经鉴定共采集到鱼类34种，分属3目9科30属。 优势种为齐氏罗非鱼和海南红鲌，本次生态调查过程中，因鱼类采集的时间相对较短，仍存在一些鱼种未捕获到的可能，在鱼类生物损失指数上的评价会略有偏低，大沙河水库鱼类生物损失指数赋分为50.27分。

基于大沙河水库6个监测点位调查数据，根据各指标赋分与权重，计算得到大沙河水库生物准则层赋分60.16分。

3.6 社会服务功能方面

3.6.1 水功能区达标指标

大沙河水库集水范围水功能区为饮用农业用水区，2016年1—5月的水质监测中，达标率为25%，赋分25分。

3.6.2 水资源开发利用指标

大沙河水库水资源总量为28 217万m3，2015年水库实际供水量为4 860万m3，水资源开发利用率为17.2%，赋分81.9分。

3.6.3 防洪指标

水库防洪工程完好率和水库蓄洪能力作为水库防洪评价指标。大沙河水库现有注册堤防总长3 667 m，全部达到水库防洪标准，防洪工程完好；根据历史资料，水库通过坝闸拦蓄泄洪等综合措施，总体抗洪能力满足，但还是出现险情，说明大沙河水库在防洪方面仍需加强，最后综合赋分86分。

3.6.4 公众满意度指标

2016年5月中旬，对大沙河水库管理局管理人员、水库附近居民及商户开展了公众满意度问卷调查，共采访29人，其中水库管理者10人，经常来水库游玩者2人，偶尔来水库游玩者1人，水库周边从事生产活动者7人，水库周边居民9人。经计算，公众满意度指标最后得分为79.5分，说明公众对大沙河水库处于较满意状态。

综合水功能区达标指标、水资源开发利用指标、防洪指标及公众满意度评价指标，社会服务准则层赋分65.17分，社会服务功能处于健康状态。

4 水库健康评估成果

根据上述3.2～3.5节，水库生态健康评估通过4个准则层加权平均，按照下式计算：

LEIr=HDr×HDw+PFr×PFw+WQr×WQw+

ALr×ALw

(1)

式(1)中变量如表8所示。

表8 生态健康亚目标层赋分

亚目标层准则层代码赋分权重权重得分水文水资源HDr56.94HDw0.2生态健康(LEI)物理结构PFr74.55PFw0.261.52水质WQr55.8WQw0.2生物ALr60.16ALw0.4

水库健康评估综合了水库生态健康评估指标赋分和社会服务功能评估赋分，按照下式计算：

LHI=LEIr×LEIw+SSr×SSw

(2)

式(2)中变量如表9所示。

表9 水库健康目标层赋分

目标层亚目标层代码赋分权重权重得分水库健康(LHI)生态健康LEIr61.52LEIw0.6562.8社会服务功能SSr65.17SSw0.35

由表9知，大沙河水库健康评估赋分为62.8分，处于健康状况。其中生态健康赋分61.52分，为健康水平边缘，社会服务功能赋分为65.17分，为健康水平。生态健康中水文水资源赋分56.94分，属于亚健康水平；物理结构赋分74.55分，属于健康水平；水质状况整体赋分55.8分，属于亚健康水平；生物准则层赋分60.16分，属于健康水平，见图3。

图3 大沙河水库健康评估成果

5 结论和建议

5.1 结论

1) 大沙河水库健康总体特征为：物理结构良好，库岸带较稳定，植被覆盖较好，乔木、草本植被丰富，河库区连通性一般；水库没有发生萎缩状况；生物功能健康，大型水生植物覆盖度高，浮游动物生物损失少；水库防洪、供水、灌溉和发电等社会服务功能发挥较充分，水库生态功能与社会服务功能保持相对均衡发挥的理想状况。

2) 大沙河水库不健康总体特征为：水库最低生态水位无法满足；库岸存在轻度冲刷现象，库岸有较多岩土的裸露，存在一定水土流失风险；库区及入库河流水质状况较差，存在一定的污染现象；鱼类生物损失较大，可能与采集季节和时间有关；库区富营养化状态为中等偏高，同时浮游藻类丰度较高，有一定发生藻类水华的风险，可能对水库生态系统健康及供水等社会服务功能产生不利影响。

因此，应科学配置流域水资源，优化大沙河水库调度，最大限度地发挥水库的调蓄作用，同时合理对中下游河道补水，满足生态水位要求。其次，控制污染源头，严格控制上游入库河流的污染物排放总量。同时，根据工程安全鉴定的情况，尽快开展工程除险加固的前期工作，落实工程投资并组织实施。

5.2 建议

河湖健康评估的指标体系的设置、评价标准、健康指标分级等具体内容可根据不同类型的水体，提出必选的指标，再根据调查区域的实际状况、调查的主要目标、经费状况等，适当地增删部分可选评价指标。

水文指标受降雨影响较大，丰平枯水年得到的最低生态水位将不同程度满足水库需求，本次研究基准年2015年为平水年，最低生态水位不能完全满足，对入库流量的影响大，直接影响水文指标整体分值，在今后的工作中，应选取丰平枯三种年型综合评价水库水文健康状况。

水生生物生长繁殖等受季节影响，不同时期丰度优势物种不同，另外，河流流量的季节性差异导致了营养盐向水库输入的季节性，影响水质调查状况。因此，生物、水质的调查受取样时间影响很大，应该在各个季节取样综合评价水库的生物与水质状况。

参考文献：

[1] 张文涛. 大沙河水库富营养化限制性因子分析[J]. 广东水利水电， 2009(9): 26-42．

[2] 冯圣柱. 广东省江门市大沙河水库水质现状及富营养化评价分析[J].科技风， 2012(11): 224．

[3] 陈伟涛. 大沙河水库富营养化及蓝藻水华特点分析[J]. 广东水利水电， 2015(6): 33-35．

(本文责任编辑 马克俊)

Health Assessment of Dashahe Reservoir in Jiangmen

YANG Baolin

(Franzero Hydraulic Technology (Guangzhou) Co.，Ltd., Guangzhou 510663, China)

Abstract：Dashahe reservoir is an important water source in Kaiping City. Dashahe reservoir suffers pollution from upstream tributaries and multiple cross city tributary of Jiangmen, and pollution is serious. Cyanobacteria are easy to outbreak, which causes serious damage of water ecosystem. According to the Ministry of Water Resources “River Health Assessment Indicators, Standards and Methods (pilot work)” (edition1), and “Lake Health Assessment Index, Standards and Methods (pilot work)”, evaluation of Dashahe reservoir health, health assessment are made from 5 aspects of the hydrological regime, physical structure, water quality the status of aquatic organisms and social services. Aiming at the problems of ecological water level, eutrophication and other health problems, some reasonable countermeasures are put forward to protect the ecological and social service functions of Dashahe reservoir, at the same time, the key technical problems of river health assessment data base are discussed, in order to provide the basis for the assessment of ecosystem health.