小浪底水库对氨氮的水环境效应

图 3 潼关与花园口自动站氨氮波峰变化曲线
小浪底水库下泄流量越大，有效库容越小，水库对氨氮的
稀释作用越小，氨氮波峰滞后时间越短; 小浪底水库下泄流量
越小，有效库容越大，水库对氨氮的稀释作用越大，氨氮波峰滞
后时间越长。由此得出如下关系式:
T
∝
ΔV Q
式中: T 为小浪底氨氮波峰滞后时间，d; ΔV 为库区有效库容， m3 ; Q 为小浪底下泄流量，m3 / s。
从 1999 年 7 月—2008 年 2 月 3 个断面氨氮变化情况来看 ( 见图 1) ，潼关和三门峡断面氨氮浓度变幅较大，而小浪底断 面氨氮变化较为平稳，这可能与库区水体对氨氮的稀释以及污 染物自然衰减作用有关。
园口自动站滞后 33 d( 12 月 23 日) 监测到氨氮浓度波峰，峰值 为 1． 48 mg / L; 该时段小浪底下泄平均流量为 284 m3 / s。2005 年 1 月 10 日，潼关自动站监测到氨氮浓度波峰，峰值为 10． 8 mg / L; 花园口自动站滞后 33 d( 2 月 12 日) 监测到氨氮浓度波 峰，峰值 为 1． 62 mg / L; 该 时 段 小 浪 底 下 泄 平 均 流 量 为 255 m3 / s。2005 年 5 月 19 日，潼关自动站监测到氨氮浓度波峰，峰 值为 9． 12 mg / L; 花园口自动站滞后 27 d( 6 月 14 日) 监测到氨 氮浓度波峰，峰值为 1． 26 mg / L; 该时段小浪底下泄平均流量为 858 m3 / s。
黄河凌汛期，尤其是每年 2—4 月份，经常出现小浪底水库 泄水水质变差现象，其原因一是库区水体水温下降、支流汇入 污染物通量升高，二是黄河宁蒙段前期封河蓄积的污染物随水 流下泄汇集到小浪底库区。由于小浪底水库肩负河南、山东两
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省沿黄城市以及天津市的生活、工业供水任务，因此黄河下游 水量稀释调度工作中将该时期定义为水质敏感期。
动站氨氮逐日监测数据，参照小浪底坝下断面过水流量历史记
小浪底水库运行后潼关、三门峡断面氨氮达标率分别降低
录，初步判断小浪底氨氮波峰滞后时间与有效库容、下泄流量 2． 1% 和 35． 9% ，而小浪底断面上升 3． 9% ( 见表 1) ，可初步判
的关系。
断，小浪底水库对于氨氮浓度有一定的衰减作用。
第 34 卷第 1 期 2012 年 1 月
【水资源·水环境】
人民黄河 YELLOW RIVER
Vol． 34，No． 1 Jan． ，2012
小浪底水库对氨氮的水环境效应
李 锐，孙照东，史瑞兰
( 黄河水资源保护科学研究所，河南 郑州 450004)
摘 要: 采用 1992 年 7 月—2008 年 2 月黄河干流潼关、三门峡、小浪底等水质监测断面氨氮逐月浓度监测数据，分析了
小浪底水库运行前后潼关、三门峡、小浪底的氨氮年通量、年平均浓度变化情况，并结合潼关自动站与花园口自动站氨氮
监测数据以及断面过水流量历史记录，研究了小浪底水库对氨氮的水环境效应。结果表明: 小浪底水库运行后，就氨氮
指标而言，小浪底坝下断面水质达标率大幅提高; 从氨氮浓度波峰出现时间来看，小浪底断面氨氮浓度变化比潼关、三门
Abstract: The attaining standards condition of ammonia nitrogen had been collected and analyzed by using the observed data of ammonia nitrogen concentration at the Tongguan，Sanmenxia and Xiaolangdi water quality monitoring sections from July 1992 to February 2008． Through analyzing the changes of the annual flux and the annual mean concentration of ammonia nitrogen at Tongguan，Sanmenxia，Xiaolangdi before and after the operation of Xiaolangdi Reservoir，combined with the monitoring data of ammonia nitrogen at Tongguan and Huayuankou automatic stations and the history analysis of section flow，the water environment effect of the Xiaolangdi Reservoir on the ammonia nitrogen was studied． The results show that a) as far as ammonia nitrogen indicator is concerned，after the running of Xiaolangdi Reservoir，the attainment rate of water quality of the section of the lower Xiaolangdi Dam has increased significantly; b) from the point of view of the occurrence time of wave crest of ammonia nitrogen concentration， it can be found that the change of ammonia nitrogen concentration of Xiaolangdi section lags than that of Tongguan and Sanmenxia sections，and the lag time is 30 to 60 days as a rule; c) it can be also found that the more discharge Xiaolangdi Reservoir releases，the effective storage will be smaller，the buffer effect of ammonia nitrogen will be less powerful，and the lag time of wave crest of ammonia nitrogen concentration will be shorter． Key words: reservoir regulation; environmental effect; concentration of ammonia nitrogen; Xiaolangdi Reservoir
2002—2007 年各年小浪底断面氨氮年平均浓度比三门峡断面
人 民 黄 河 2012 年第 1 期
1 数据及分析方法
水的平均浓度 计 算 方 法，按 流 量 加 权 计 算 获 得 氨 氮 年 平 均 浓 度; 参考《水资源调查评价培训教材( 试用) 》中水污染物排放
黄河小浪底以下水质管理目标为《地表水环境质量标准》 ( GB3838—2002) 中的Ⅲ类水标准［1］，本次研究以氨氮作为控 制指标。
总量的计算方法，氨氮年平均浓度乘以断面年平均流量得到氨 氮年通量; 计算比较 3 个断面氨氮的年平均浓度、年通量的变 化情况。
采用小浪底运行前后( 1992 年 7 月—2008 年 2 月) 潼关、 2 水环境效应分析
三门峡、小浪底坝下断面氨氮逐月浓度数据，统计研究河段氨
氮达标情况，分析各断面的氨氮浓度变化; 根据潼关、花园口自 2． 1 水质达标情况
小浪底水库位于河南省洛阳市以北 40 km 处的黄河干流 上，是黄河干流三门峡以下最大的控制性工程。水库正常蓄水 位为 275 m，原 始 库容 为 126． 5 亿 m3 ，坝 址 控 制 流 域 面 积 为 69． 4万 km2 ，占花园口以上流域面积的 95． 1% 。水库开发任务 是以防洪( 包括防凌) 、减淤为主，兼顾供水、灌溉、发电，除害兴 利，综合利用。小浪底入库控制站为三门峡坝下的三门峡站， 出库控制站为小浪底坝下的小浪底站，潼关站为三门峡水库的 入库控制站。
2． 3 小浪底水库运行后氨氮年平均浓度和通量变化
2001—2007 年，潼关断面氨氮年平均浓度一般为 1． 56 ～
4． 08 mg / L，三门峡断 面 氨 氮 年 平 均 浓 度 一 般 为 1． 16 ～ 2． 45
mg / L，小浪底断面氨氮年平均浓度一般为 0． 19 ～ 0． 88 mg / L。
累计达标 率/%
15． 5 57． 1 75． 0
监测 次数
104 104 104
1999 水达标
率/%
率/%
率/%
0
6． 7
6． 7
1
5． 8
14． 4
14． 4
43． 3
21． 2
累计达标 率/%
13． 4 21． 2 78． 9
2． 2 氨氮浓度的变化趋势
参考《水资源调查评价培训教材( 试用) 》中污染源排放污
表 1 氨氮浓度达标情况
断面
潼关 三门峡 小浪底
监测 次数
84 84 84
1992 年 7 月—1999 年 6 月
Ⅰ类水达标 率/%
1． 2 8． 3 3． 6
Ⅱ类水达 标率 /%
2． 4 19． 0 46． 4
Ⅲ类水达 标率 /%
11． 9 29． 8 25． 0
对黄河小浪 底 以 下 河 段 水 质 相 关 性 分 析 结 果 表 明，小 浪 底、花园口氨氮浓度相 关 性 良 好［2］，因 此 以 花 园 口 断 面 氨 氮 浓 度变化近似表征小浪底断面氨氮浓度变化趋势。选用潼关与 花园口自动站 氨 氮 浓 度 逐 日 监 测 数 据，绘 制 氨 氮 浓 度 变 化 曲 线，参照氨氮波峰出现时段小浪底下泄平均流量，进一步分析 小浪底下泄水量与 氨氮浓 度波峰滞后时间之间 的 关 系 ( 以 2004 年 11 月—2005 年 12 月数据为例，见图 3) 。2004 年 11 月 20 日，潼关自动站监测到氨氮浓度波峰，峰值为 4． 91 mg / L; 花