水库型水源

水库型水源（共7篇）

水库型水源 篇1

1 引言

水库在具有防洪、灌溉、工农业供水及城市生活用水等使用功能的同时,又具有天然纳污和水体自净功能。近年随着我国国民经济的迅猛发展,大量废污水的排放给水库水域造成了不同程度的污染,其环境容量和自净能力在不断减少和削弱。因此,划分水库水源保护区,有利于水库水资源的管理和保护利用,也有利于水质监测部门加强对水质的长期监测和对污染物排放的监督,最大限度地发挥水库的使用功能。

依据《中华人民共和国生活饮用水标准》(GB5749—85)和国家环保局《饮用水水源保护区划分技术细则》,以及2007年颁布的《饮用水水源保护区划分技术规范》(HT/T338—2007,以下简称《规范》)对湖泊、水库型饮用水水源保护区划分提供了模型计算方法和经验方法。在数值计算方法中,《规范》只对一级、二级水源保护区的水域范围进行了说明。另一方面,我国南方很多水库一般都位于崇山峻岭之中,可采用建立数字高程模型并自动生成汇水区盆地和流域范围的GIS技术、获取相关自然环境专题信息的遥感技术,并综合利用社会和自然等多种数据源进行保护区范围定界[1,2]。可见,我国水库型饮用水水源保护区划分方法包括类比经验法、数值模型法和GIS技术辅助法。本文拟通过分析这3种方法的基本思路和工作过程,对这些方法进行了比较,提出适用于不同地区的方法体系。在上述方法的基础上,尚需通过多方案优选法得到最终定界。

2 划分方法比较

2.1 数值模型法

数值模型法主要为《规范》中提供的方法。在该方法中,其中一级保护区的水域范围分大中型水库和小型水库两种。小型水库和单一供水功能的湖泊、水库正常水位线以下的全部水域为一级保护区;大中型水库部分水域划为一级保护区时,需采用二维数值模型方法进行划分。二级保护区的水域范围为二级保护区边界至一级保护区的径向距离大于所选定的主要污染物,或水质指标从二级保护区水质标准允许的浓度衰减到一级保护区水质标准允许的浓度水平所需的距离。准保护区(亦称三级保护区)为水库控制流域除一、二级保护区以外的范围。

数值模型法完全体现了水库型饮用水水源保护区划分的原则,即把水库控制流域看作一个统一整体,实质上就是针对一定体积水体的环境容量问题。在最不利条件下,当二级保护区的水质达到Ⅲ类水标准时,一级保护区有足够的自净能力保证取水口的水质达到Ⅱ类水的标准;当三级保护区即准保护区水质低于Ⅲ类水的标准时,二级保护区有足够的自净能力,保证二级保护区与一级保护区的交界处水质达到Ⅲ类水标准。因此,如果数值模型法可完全得到运用,其划定的水源保护区是非常科学的。相比之下,该模型在计算方法中提供的《参见附录B》为“二维水质模型基本方程及解析解”更适用于河流型水源地,因此对水库型水源地而言主要用于入库河流长度的定界。由于一级保护区主要包含水库水域面积,入库河流需要上溯多少距离主要是为了满足二级和准保护区的需要。然而,由于很多中小型水库入库河流往往比较小,采用二维水质模型过于复杂。以无边界水体边界点源的稳态排放为例,在均匀流场中,当强度为M的点源排放到无限宽的水体中,在边界条件为undefined时,二维水质模型的解析解为:

undefined

而往往入库河流受到地形的影响,不能看成是均匀流场,因此也就很难得到解析解,而需要通过数值模拟来得到不同时空条件下的数值解,在水源保护区的划分上限制了操作性。而且模型模拟往往需要很多的水质参数,在参数获取和识别中往往存在一定的困难,很难保证饮用水水源保护区划分的准确性。如果采用一维水质模型,一维河流水质模型在稳态条件下忽略弥散作用时的方程解为:

c(x)=c0exp(-k1x/u) (2)

仅需要通过获得自净系数、初始浓度便可得到不同污染物因子的自净距离。设该水库某一入库河流的主要污染因子的自净距离为xij(i=1,2,…,m为河流,j=1,2,…n为主要污染因子),取其最大值为i河流的自净距离,即保护区边界至取水口的径向距离为:

xi=max(xij) (3)

存在多条河流进入库区的情形下,可依据式(3)分别获得其自净距离(包括二级保护区到一级保护区和一级保护区到取水口的距离);如果各自净距离相差不大,可取作为入库河流上溯的最终定界距离。通过采用上述方法对清远市龙潭水库河流上溯距离进行定界,得到二级保护区到一级保护区边界的距离为8.2km,一级保护区边界至取水点的距离为1.3km。与清远市其它已经划定保护区的入库河流上溯距离相比,二级保护区的距离相差不大,一级保护区的距离偏大。同时,在采用数值计算方法时需要考虑到排入水体的初始源强。初始源强是一个随着时间变化而变化的量,在不同的社会经济发展水平下,不同时间尺度下的源强也不一样。因此,需要充分考虑社会经济发展水平下污染物的排放情况,现在和未来已有污水处理设施时的源强并不一样,从而反映出数值计算方法在可变性上存在一定缺陷。举例而言,如果污水处理设施可有效降低初始源强,那么可能就不需要划定准保护区,减少对社会经济发展的制约,反之亦然。

2.2 类比经验法

类比经验法是我国目前饮用水水源保护区划分的主要方法。《规范》中提出了水库型饮用水水源一级保护区的范围为取水口半径300—500m范围内的水域。中小型水库一级保护区边界外的水域面积设定为二级保护区,大型水库以一级保护区外径向距离不小于2000m为二级保护区水域面积,但不超过水面范围。由于类比经验法操作简单,划分容易,因此在实际中广为适用。相比之下,类比经验法划定的保护区范围比用数值模型法划定的范围小。如中型水库一级保护区范围为取水口半径300m范围内的水域,如果把水库近似看成是一个圆形水面,则一级保护区面积约为0.283km2,这对一个中型水库来说是非常小的面积。而在二级保护区的划定下,与现行很多水库对入库河流上溯的要求完全不一致。如辽宁省玉石水库二级保护区为玉石水库库区内202.70m等高线至分水岭脊线之间的迎水坡和流经太平庄河流入库处上溯至李家堡子(122°51′07″E、40°11′47″N)、流经东九池河流入库处上溯至三道河(122°46′05″E、40°12′43″N)所构成的区域(广东省黄田水库二级保护区为入库河流上溯15.73km河段的水域)。而如果将入库河流也看成是水库一级保护区边界外的水域范围,对于一些较长的入库河流,则这样的经验划分方法范围又过大。

2.3 GIS技术辅助法

为了使保护区范围的划定具有可操作性同时又遵循自然环境地形特征,必须获取相关的社会经济数据和实地调查的自然数据。目前利用遥感与GIS技术作为水资源或流域研究的技术手段已相当普及并体现出其优越性[3]。遥感影像能够快速客观地反映地表信息,从而得到所需的多种专题信息。GIS技术能够综合利用多种数据源(包括地理空间数据和属性数据)建立分析模型,用以辅助规划、管理、决策等。

采用GIS技术辅助方法对饮用水源保护区范围划分原则为:①对水库等大面积保护水体,以被保护水体为中心,将外延第一重山山峰的连线所包括的所有陆域和水域划分为一级保护区。②将基于地形图界定的全流域边界线所包括的除一级保护区以外的所有陆域和水域划分为二级保护区。这一原则反映了进入水库的河流是沿着何种方式进入水库的,因此在这样的原则下划分的保护区可清楚地探明入库污染物的来源。它比用数值模型法和类比经验法得到的结果更加直观可信,可较好地弥补数值模型法和经验模型法在全局性上的不足。

根据上述原则,通过遥感解译和GIS分析也存在一些问题。首先是技术本身的问题,如利用遥感数据获取的植被覆盖密度,由于成像机制尚未研究清楚,其定量化仍主要采用野外实地调查,然后进行灰度分割的办法,其结果仍存在一定的误差。在水土流失分析中,由于所缺资料并未实际获取,一些因子仍然根据经验进行人工判译。其次,将全部流域划为保护区范围并没有考虑到水体的自净能力,因此其划分范围往往过大,对区域社会经济发展具有较大的制约作用。第三,由于需要一定的遥感数据为基础,一旦地形或土地利用类型发生变化,就需要对保护区范围进行调整。上述3种方法的比较见表1。

3 方法适用性分析

通过上述分析可见,3种方法均具有一定的优势和劣势,在水源保护区划分上各具备一定的适用范围。排除地方技术条件的限制,应从水库的分类、自然地理条件以及社会经济的发展状况进行考虑。本文提出不同水库类型的适用方法,见图1。其中情景分析指的是对社会经济发展进行预测,根据不同的预测情景进行分析,而数值法中对于入库河流比较小则可以采用一维模型进行计算。图1中提出的只是一般的方法适用性原则,正如《规范》中所说的,饮用水水源保护区的最终定界还需要通过多种方案进行综合决策来获得。通过对不同类型的饮用水水源保护区划分方法进行适用性分析,合理选择划分方法,提高准确性和可操作性,为饮用水水源保护区的科学划定提供依据。

水库undefined

图1 水库型饮用水水源保护区划分适用性方法

摘要：通过对水库型饮用水水源保护区划分的数值模型法、类比经验法和GIS辅助方法进行分析比较,提出适用于不同类型水库的饮用水源保护区划分适用性方法体系,为科学合理地划分水库型饮用水水源保护区提供依据。

关键词：水库型饮用水水源保护区,划分,方法比较

参考文献

[1]林桂兰,庄翠蓉,孙飒梅,等.水源保护区划界的遥感与GIS研究[J].遥感技术与应用,2002,17(2)∶99-103.

[2]汪林,朱京海,刘加宾.饮用水水源保护区划分问题探讨[J].环境保护科学,2005,31(5)∶67-69.

[3]李纪人.遥感与地理信息系统在防洪减灾中的应用[A].童庆禧,郑立中.中国遥感奋进创新二十年学术论文集[C].北京:2001.

水库型水源 篇2

为保护特别重要的水体, 如生活饮用水水源地、风景名胜区水体、重要渔业水体和其他有特殊经济文化价值的水体, 国家有针对性的划定了水源保护区。但随着我国国民经济的高速发展, 以及保证地方路网不断完善的需求, 公路与水源保护区的冲突越来越成为部分项目建设过程中面对的首要问题之一, 同时也成为项目推进的主要制约因素。本文结合中山市横五线东段途径水库型水源保护区时, 面对的一系列问题进行研究总结, 为类似项目推进提供参考。

2 水源保护区相关政策研读

1992年国家环保局污染管理司发布了首个《饮用水源保护区划分纲要》, 规定了饮用水源保护区划分的基本技术要求。《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《饮用水水源保护区污染防治管理规定》等法律法规及相关政策标准, 均对饮用水源保护区做出了相关规定。

2.1 水源保护区的划定主体

根据《中华人民共和国水污染防治法》规定, 省级及以上政府是确定水源保护区的主体单位, 主要由有关市、县人民政府提出划定方案, 报省、自治区、直辖市人民政府环境保护部门会同同级水利、国土资源、卫生、建设等有关部门提出划定方案, 报省、自治区、直辖市人民政府批准。因此, 在公路项目推进过程中, 需要调整水源保护区范围、级别时, 是必须要由省级及以上单位最终批准的。

2.2 水源保护区分级和划分方法

水库型饮用水水源保护区分为一级保护区、二级保护区、以及准保护区。2007年国家环境保护总局发布实施了《饮用水水源保护区划分技术规范》 (HJ/T338-2007) , 其中对湖泊、水库饮用水水源保护区的划分方法进行了明确。根据水库大小, 提出了模型计算方法和经验方法 (见表1) (1) , 其中特大型湖泊水库水域范围要求应根据模型分析计算方法具体确定一级保护区范围。但在执行过程中, 相关主管部门的划分要求往往高于技术规范, 如中山市对水库型饮用水水源保护区的划分方法如下:

一级保护区:水域范围为水库正常水位线以下的全部水域;陆域范围为取水口侧正常水位线以上200m范围内的陆域, 但不超过分水岭的范围。

二级保护区:陆域范围为水库集雨范围内的陆域。

准保护区:按照湖库流域范围、污染源分布及对饮用水水源水质的影响程度, 必要时可以在二级保护区以外的汇水区域设定准保护区。

2.3 关于对一级水源保护区陆域范的认识

一级保护区中水域范围的规定是明确的, 但对于陆域范围的解读, 往往没有形成共识, 但由于保护区的划分解释权归政府部门。因此往往以政府相关部门要求为准。

根据字面理解, 取水口侧正常水位线以上200m范围与正常水位线以上200米范围是不同的, 但往往在划分时都统一按正常水位线以上200米范围界定。

另外《饮用水水源保护区污染防治管理规定》中也有相关建设项目的规定。总结来看, 一级保护区内是不能进行公路建设的, 二级保护区内在能有效控制污染物, 保证保护区内水质满足规定的水质标准前提下, 可以进行公路建设。

2.4 相关法律条文解读

《中华人民共和国水污染防治法》第五十八条:禁止在饮用水水源一级保护区内新建、改建、扩建与供水设施和保护水源无关的建设项目;已建成的与供水设施和保护水源无关的建设项目, 由县级以上人民政府责令拆除或者关闭。

禁止在饮用水水源一级保护区内从事网箱养殖、旅游、游泳、垂钓或者其他可能污染饮用水水体的活动。

第五十九条:禁止在饮用水水源二级保护区内新建、改建、扩建排放污染物的建设项目;已建成的排放污染物的建设项目, 由县级以上人民政府责令拆除或者关闭。

在饮用水水源二级保护区内从事网箱养殖、旅游等活动的, 应当按照规定采取措施, 防止污染饮用水水体。

3 横五线东段水源保护区内路线方案研究思路

3.1 项目概况[2]

横五线是中山市干线公路网规划“四纵五横高速、六纵五横十五加密”的第五横线。同时定位为中山市的南三环, 西接珠海规划一级公路, 经古神公路、国道105、城桂公路和省道111, 东接纵一线。

逸仙水库是横五线规划走廊内途径的一个重要控制点, 是中山市水库型水源地一级饮用水水源。

3.2 路线方案研究思路[2]

针对逸仙水库保护区范围, 结合项目现状, 提出了J线、K线、N线三个思路。

J线:完全利用既有翠山公路进行扩建的方案。

K线:以水库一级水源保护区范围即正常水位线以上200m为依据, 布设K线;

N线:通过调整水库水域面积缩小一级水源保护区范围后, 沿调整后保护区范围布设N线。其中J线完全利用旧路进行扩建, 工程规模最小, 但从逸仙水库水面上跨越, 与上述相关的法律法规相冲突, 从环境保护的角度看, 方案不可行, 环评无法通过;K线避开了一级水源保护区, 最具可实施性, 但线位在五桂山内穿行, 工程规模较大;N线则是将逸仙水库北侧狭长水面进行填埋或者通过其他方式调整出一级保护区范围, 以使N线处于调整后一级保护区200m范围以外, 其工程规模介于J线和K线之间。

由于逸仙水库是中山市水库型水源地一级饮用水水源, 调整其保护区级别基本是不可行的, 但为了项目推进, 且降低项目投资, 节约工程造价, 仅仅通过调整水库一角的狭长水域, 提出的N线方案, 就显得优势较为突出, 最终均取得各方的基本确认。

4 水源保护区内公路总体设计要点

(1) 从水源保护区下游选线是根本

环境保护日益成为国家和人民关注的重点问题, 公路建设应尽量减少对水源的污染, 即使按相关法律法规满足200m要求, 上游的项目建设总会存在污染水源的潜在风险, 若工程经济、上层规划方面可行, 尽量在下游选线, 根本解决环境保护问题。

(2) 熟悉地方关于水源保护的相关政策、法规

国家层面有《饮用水源保护区划分纲要》、《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《饮用水水源保护区污染防治管理规定》、《饮用水水源保护区划分技术规范》 (HJ/T338-2007) 等相关的法律、法规、技术规范, 同时地方政府对环境保护也出台有相关的地方政策法规, 这些都是公路总体设计必须首先充分了解的, 特别是水源保护区的分级和划分方法每个地方都略有不同, 在充分了解相关政策的基础上, 才能提出合理、可行的路线方案。

(3) 充分考虑工程造价和环境保护的相互平衡关系

地方政府在划分水源保护区时, 带有一定的超前性、前瞻性, 且审批权又在上一级政府部门, 划分后的再调整周期较长或者程序上不可行, 严重制约公路建设项目的推进。同时往往为了避开水源保护区, 造成工程规模巨大, 给政府财政带来压力。因此, 对于水源保护区, 每个项目应具体问题具体分析, 寻求工程造价和环境保护的平衡点, 如可以通过小范围的调整保护区, 若能大幅节省工程造价, 这也不失为一种解决瓶颈问题的好思路。

(4) 纵断面布设应考虑土石方的综合平衡, 慎重选择取弃土场位置

纵断面设计应采用填挖基本平衡的原则, 尽量减少在保护区上游设置取弃土场, 不得已时必须做好有效的水土保护措施, 避免产生新的地质灾害, 造成水体的污染。

(5) 优化构造物设置、以及细节设计

(1) 上游路段尽量以桥隧形式穿过, 避免大量的路基施工, 同时尽量减少桥梁桥墩数, 以较大跨径跨越保护区范围, 减少潜在的污染源施工。 (2) 对于跨越一级水源保护区的桥梁, 为防止因翻车、撞车等交通事故对水源的污染, 应尽量采用双路肩的形式, 在硬路肩外侧再设置一硬路肩, 两硬路肩用隔离墩形式, 避免运输危险品的车辆经过桥梁时车上的货物翻落到桥下, 造成水体污染。 (3) 提高桥梁防撞护栏等级。对于跨越一级水源保护区的桥梁, 为防止因翻车、撞车等交通事故对水源的污染, 应提高桥梁防撞护栏等级, 在桥梁外侧防撞护栏采用加强、加高型防撞墙, 桥梁两侧安装防落网, 避免运输危险品的车辆经过桥梁时车上的货物翻落到桥下, 造成水体污染。

(4) 在一级饮用水源保护区外, 设置生物过滤池, 应急池等设施, 对路面污水进行过滤、拦截, 达到排放标准后, 再予以排放 (5) 做好路面、桥面雨水收集方式设计。路堤地段采用在土路肩内侧设拦水带汇集路面径流, 通过急流槽进入路面雨水排导沟, 后流入过滤池、应急池;在桥梁两侧防撞护栏内设置排水槽, 将桥面径流经排水槽汇入桥梁两端下方的危险废液应急储存池 (应做防渗处理) 。[3]

(6) 充分做好施工期的防护措施

施工单位要严格接受业主、环境保护部门的监督, 严格按照设计方案要求进行施工;施工营地、搅拌站、堆料场、预制件场等临时施工场地不得设置在地表水饮用水源保护区范围内, 该范围内也不得堆放含有有毒物质的材料如沥青、油料、化学品等[3]。同时如遇极端气候条件施工期发生水污染等突发事故时, 要有充分的应急预案, 将污染风险降到最低。

(7) 充分做好运营期的防护措施

禁止装载有毒、有害物品的车辆进入本路段行驶;为了保证水处理设施和应急设施能正常运行, 管理部门应做到以下的维护工作, 如雨后及时清除隔栅上的杂物、定期清除排水沟和进水渠内的沉淀物、每年对砂滤层进行2~3次的清洗或更换、每年对水生物滤池进行一次整修、定期修剪滤池内的植物、定期检查电动闸板, 发现问题及时维修或更换、定期对水生物滤池的进、出水进行抽样化验等。

5 结语

环保愈来愈成为国家和人民关注的焦点, 水环境保护更是与人民的日常生活紧密相连, 但由于交通、经济发展的需要, 公路的建设又不可避免的需要经过或跨越水源保护区。因此, 本文结合中山市横五线项目实际, 提出了水库型饮用水源保护区内公路总体设计思路, 以妥善处理好项目建设与水源保护的关系, 供类似项目参考, 确保项目顺利进展。

参考文献

[1]《饮用水水源保护区划分技术规范》 (HJ/T338-2007) [S].国家环境保护总局.2007.

[2]中山市横五线东段初测外业验收资料[M].西安.中交第一公路勘察设计研究院有限公司.2013.

加强水库水源保护的有效对策 篇3

1.1 污染尚未得到彻底解决

水库水源地的生态环境比较脆弱, 总体上的运行机制必须趋于良性, 污染问题是绝对不允许存在的。现实情况与预期发展恰好相反, 我国多出水库水源地都受到了较大的污染, 污染类别主要集中在化工厂、金属污染、生活垃圾污染等几个方面。现阶段的水源地污染已经达到了不可忽视的地步, 以密云县为例, 目前一二级保护区内7座镇级污水处理厂仍有3座未正常运行;由于运行经费等原因114座村级污水处理站只有20座正常运行。一级区尚有常住人口约3.45万人, 日产垃圾量达17.25t, 垃圾收集处理体系未能全面规范运行。由此可见, 污染问题是目前首要解决的问题, 同时要制定良性循环机制, 将水源地的发展拉回到正常轨道之中, 彻底杜绝污染问题的复发。

1.2 生态环境较为脆弱

现阶段的经济发展迅速, 很多地区的水源地都没有过去清亮, 表现出了浑浊状态。根据相关调查报告显示, 我国众多的水库水源当中, 有30%地区的生态环境遭到了破坏, 25%的地区已经面临严重的生态危机, 15%的地区必须接受生态改造, 10%的地区需要长久的发展才能恢复到过去的局面, 仅有20%的地区得到了较好的保护。生态环境脆弱已经成为了水源地的重要问题之一, 对可持续发展战略造成了直接威胁。本文认为, 生态环境的良性循环是经过多年积淀而形成的, 最近几年的破坏力度较大, 以牺牲环境为代价换来的经济发展并没有预期理想。未来的工作应该通过恢复生态系统来获得经济效益和社会效益, 同时要根据地域特点, 制定不同阶段的不同发展战略, 力求缩短环境改造时间, 恢复到最佳状态。

1.3 管理的长效机制尚不健全

水库水源地处在一个比较特殊的地理位置上, 一般来说, 水源地不会与居民区相连, 同时会受到国家的严格保护。但现阶段的经济发展迅速, 随着人口的急剧增长, 水资源的需求程度大大提高, 原本被规划为“禁地”的水库水源地, 也得到了较大程度上的“开发”。当地居民对水资源的无限制索取, 再加上治理措施差, 造成了严重的生态问题和污染问题。另一方面, 管理的长效机制不健全, 也是目前的重要问题之一。经过调查研究, 机制不健全主要表现在以下几个方面:第一, 管理人员的思想不够成熟, 其知识框架和保护技能没有达到要求, 面对如此严重的问题, 缺乏清醒的认识, 在实际工作当中, 以懒惰、散漫为主, 导致各水源地的各项问题进一步加深。第二, 管理的长效机制仅仅是一个“摆设”, 很多地区仅仅是为了应付上层检查, 表面上看已经建立了长效保护机制, 实则生态破坏严重, 水资源已经受到了最直接的威胁。

2 加强水库水源地保护的有效对策

2.1 保护措施体系

相对于其他保护环境工作来说, 水库水源地的脆弱性、高污染性、生态破坏严重性等问题, 都对保护方案提出了较多的挑战。水源地问题积累时间较长, 恶性循环机制已经造成了大范围的负面影响, 如果要想将这些问题“连根拔起”, 必须建立相对应的保护措施体系。主要是从以下几个方面出发:第一, 建立有效防护系统。沿水库库区征地范围边界 (高程155m) 建设防护网, 对已有出入口进行整合改造, 并设置检查站对出入交通实行集中管理, 加强日常巡护, 实施封闭式管理。第二, 建立水质监测系统。完善并扩建已有水库上游水质监测系统, 实现库区水质全方位在线动态监测。第三, 加强宣传警示设施。目前, 很多人对宣传警示标语熟视无睹, 而且进一步破坏水源地的生态环境。未来的保护工作应该获得实质性的进展, 除了要加强宣传警示以外, 要从严处罚不遵守规定者, 在整个区域内树立“榜样”。

2.2 治理措施体系

根据当下的水源地问题, 以及未来的水资源需求, 我国的工作人员在未来保护工作中, 必须建立一个有效的治理措施体系, 结合当地实际发展情况以及问题的严重性, 发挥治理措施体系的综合效用, 实现一个稳步提升。首先, 在污水收集和处理当中, 必须完善污水处理厂的设施体系, 实现良性循环利用, 解决水库的污水问题。目前的水源地生态环境脆弱, 但自身的净化体系还存在, 只要通过合理的措施, 就能够逐步恢复自然界的净化能力。污水处理厂是重要的环节, 要对污水进行层层过滤, 并且排放到应有的地方, 集中处理、细化分类, 达到一个高水准的作业。其次, 在垃圾收集和处理当中, 增加管理运行人员, 分化原本高度统一的工作, 各个部分实现合理配合、提高兼容性。还有, 要采用自行分类收集和密闭转运的方式来处理垃圾, 避免造成二次污染。

2.3 人口控制与疏解

水库水源地的污染问题之一在于, 当地的人口过多, 而且素质较低, 缺乏保护环境的意识。未来的保护工作, 需要从人口控制与疏解的角度出发, 政府充分发挥其职能, 提高百姓保护环境的意识, 而且要对房地产经济进行管控, 从侧面提升保护效果。值得注意的是, 人口控制与疏解在不同时期要使用不同的手段。初期的强硬手段是为了环境着想, 即便是社会上存在一些舆论, 政府也要顶住压力来执行;中期的弹性手段是为了让当地居民主动配合, 政府也应该给予一定的补贴政策, 或者是惠民政策;后期尽量不要用手段, 让当地居民自主迁移, 此时的水源地问题已经得到控制, 当地居民在拥有一个直观感受后, 能够从大局的角度出发, 为环境保护和水资源可持续利用出一份力。

2.4 加强科技研究

水库水源地保护方式, 除了上述的几个方面以外, 还需要加强科技研究。一方面, 要坚定执行正确的保护方案, 按照保守型的战略角度来实施保护措施;另一方面, 要根据当地实际情况, 以及水质监测报告、地质勘测报告、从过去到现在的发展资料进行科技研究, 提升保护技术的水平, 实现更好的良性循环。以密云地区为例, 必须加强水源地生态补偿机制研究。城市供水水源地采取生态保护措施确保了下游用水的水质和水量。但是, 水源地自身的社会和经济发展受到相应的限制。

2.5 对水库水源地保护的思考

随着社会的进步和国家的发展, 很多问题都凸显出来。水库水源地的破坏已经严重干扰了社会的正常发展, 在很多方面都造成了经济效益和社会效益的双重损失。未来的保护策略必须具备可持续性, 不能仅仅针对当下的问题进行处理, 要具备一个长久的优化机制。另一方面, 必须加强水源地的各项主观性保护措施, 比方说法律条文上的修改, 当地政策颁布的硬性规定等等, 通过这一系列的方式, 来实现水源地的更大范围保护。

3 总结

本文对加强水库水源地的有效保护对策进行了一定的阐述, 当下的问题得到了有效处理, 生态问题和污染问题有所降低, 经济效益和社会效益有所回升, 总体趋势较好。未来应该进一步加强执行力度, 从根本上抑制各个问题的出现。

参考文献

[1]刘萍.东江流域水源保护区生态补偿机制研究[D].山东大学, 2013.

水库型水源 篇4

一、建立完善水资源保护队伍

多年来, 密云水库始终坚持水资源保护和水质监测两手抓, 建立了两方面的专业队伍, 以保护稳水质, 以监测观效果。

1.密云水库于上世纪80年代就成立了水源保护职能科室水政监察科, 主要负责制定水环境保护工作规划和实施方案, 水政监察人员和各执法站人员的业务培训、指导和监督, 水事违法案件的立案审核和全程监督等工作。

2.2002年以来, 密云水库成立了一支近百人的专业执法队伍, 对库区实行封库管理, 在水库主要管理地段, 建设7处水政执法站, 禁止与水库管理无关的车辆和人员进入库区。同时, 与地方政府一起组建了密云水库联合执法队, 逐步建立完善了联合执法机制, 取得了良好的效果。

3.近年来, 密云水库全面落实精细化管理措施, 成立了一支由150余人组成的密云水库水环境保护员队伍, 起到了保洁员、信息员和宣传员的作用, 建立了水库一级保护区内的长效管理机制。

4.密云水库于上世纪70年代建立了水质化验室, 每月开展水质监测, 现已发展成为北京市水环境监测中心密云水库分中心, 并通过了国家计量认证。

二、实施最严格的水资源保护措施

多年来, 密云水库按照《北京市密云水库怀柔水库和京密引水渠水源保护管理条例》和《北京市水利工程保护管理条例》的规定, 严格执法, 处理违法涉水事件, 并通过采取多项保护措施, 确保了密云水库水环境安全。

1.在水库周边建设了50千米的防护网, 全部取缔水库内80处、3500平方米网箱养鱼, 拆除由网箱养鱼和山场管理引发的1万余平方米违章建筑。

2.广泛开展水源保护宣传。每年印制20余万份水源保护邮政广告, 在全市范围内进行水源保护宣传。在环库公路重要路段设置宣传牌130块。制作水源保护专题节目, 在电视台播放。

3.加大日常执法力度, 包括陆地巡查和水面巡查, 做到每天对所辖区域巡查到位、管理到位、不留死角, 严厉查处钓鱼、游泳、野炊、露营、拉马旅游等各种水事违法行为。

4.监视铁矿点和河道动态, 加强与地方政府地矿部门、公安部门的合作, 及时查处盗采铁矿石和砂石行为, 加大打击力度, 发现一起, 制止一起, 处罚一起。

5.坚持联合执法机制。建立由水政和密云县法制办、环保、公安等9部门组成的密云水库联合执法队, 每天对库区进行巡视和检查, 按照谁主管谁负责的原则, 对水事案件进行分类处理。

6.重视群众举报, 做到件件有着落。接到群众举报后, 按照规定进行登记, 及时调查、处理和回复。对社会监督和媒体报道的水源污染问题, 采取坚决措施进行整改。社会的监督和水库水资源保护执法工作形成了良性互动。

7.2003年以来, 每年向水库内投放鲢、鳙等食藻类鱼苗约1000万尾, 并建立定期禁渔期制度, 稳定了水质。

三、不断提升应对突发水污染事件的能力

近年来, 各地水污染突发事件时有发生, 密云水库为确保万无一失, 提高应对能力, 进行了有益地探索。

(一) 制订完善应急预案, 加强实战演练

建立了30人的专业应急抢险队伍, 编制了《密云水库及上游河道供水安全应急预案》, 包括水质应急监测、污染处置技术保障等10个子预案, 不断对预案进行修订完善。近年来, 举行水污染突发事件演练数十次, 通过演练和培训提高了应对突发事件的处置能力。

(二) 建立水源地安全防控体系, 确保水源安全

2003年“非典”疫情、2008年奥运会和2009年建国60周年大庆期间, 协调密云县委县政府逐步建立完善了符合密云水库特点的“345安防体系”, 即:坚持属地负责、专群结合、部门联动三项原则, 对水库保护区按重要程度进行四级布控, 充分依靠水政、水产、武警、公安、武装部五支队伍, 建立统一指挥、行动迅速的水源地安全防控体系。经实践检验, 在几个重要时期保证了水源地安全和工程安全, 建立了水库安全防控的长效机制。

四、结束语

通过建立完善工作队伍和制度, 实施严格的保护措施, 加强应急能力建设, 密云水库水资源保护工作取得了可喜的成绩。密云水库在连续10多年来水偏少的情况下, 水质仍然能够达到地表饮用水Ⅱ类标准。今后, 密云水库人将继续以胡锦涛总书记的讲话为指导, 发扬“同心、敬业、求实、创新”的密云水库精神, 以更饱满的热情, 主动工作, 精细管理, 切实保护好首都人民的生命之水, 为首都建设世界城市提供可靠的水资源保障。

摘要：密云水库在全国水利行业有着特殊的地位, 她是首都的“生命之水”。多年来水库管理处通过建立水资源保护队伍、监测队伍, 实施最严格的保护措施, 探索突发水污染事件的应对能力, 这三方面努力, 建立起了有密云水库特色的水源保护体系, 从而保障了北京城市的快速发展。

梁辉水库饮用水源地水质评价探讨 篇5

关键词：水质评价,主成分分析方法,梁辉水库

梁辉水库位于浙江省余姚市梨洲街道南庙村, 流域面积35.06 km2。干流梁辉大溪长度11.1 km, 是姚江水系主要支流之一, 比降为15.9‰, 自南向北汇入姚江。流域多年平均降水量1 617 mm, 多年平均径流量3 204万m3。

梁辉水库是一座以防洪、供水为主, 结合发电、水产等综合利用的中型水库。总库容3 152万m3, 设计洪水位46.9 m, 相应库容2 799万m3, 正常蓄水位45.00 m, 兴利库容2 476万m3, 死库容21.2万m3, 库容系数0.79, 为多年调节水库。

水库集雨区内现有8个行政村 (分别为雁湖村10.3 km2、金冠村4.8 km2、章雅山村3.78 km2、长田村3.43 km2、茭湖村4.0 km2、上王岗村0.65 km2、燕窝村2.6 km2和苏家园村5.5 km2) 。其中上王岗村和燕窝村部分为梁辉水库流域, 大部分在梁辉水库集水区域以外。水库建成蓄水后苏家园村村民迁至水库坝下居住, 但原村民所有的5 000亩山林基本划为库区生态林保护区, 原耕地已成为淹没区, 因此, 苏家园村几乎没有村民进库区耕作。

库区现有农户3 982户, 户籍人口10 758人 (其中茭湖村485人, 其户籍在库区, 居住在余姚城区) , 现状实际居住人口10 273人, 常住人口6 950人 (3 323人常年在外地务工, 仅在每年春节和重要节日返回原住地) 。

库区现有农田6 929亩 (其中:水田2 923亩, 旱地4 006亩) 。水田中有313亩种植单季水稻, 其余水田和旱地主要种植旱作物, 旱作物以马铃薯、番薯等品种为主。

山地林种分布为:竹林70 928亩、茶园3 629亩、柴林21 566亩。毛竹及其制品和茶叶是库区居民的主要经济来源。

1 主成分分析方法及评价

1.1 主成分分析的基本原理[1]

主成分分析是把原来多个变量划为少数几个综合指标的一种统计分析方法, 从数学角度来看, 这是一种降维处理技术。假定有n个地理样本, 每个样本共有p个变量, 这样就构成了一个n×p阶的地理数据矩阵, 见公式 (1) 。

当p较大时, 如果在p维空间中考察问题, 是比较麻烦的。为了克服这一困难, 就需要进行降维处理。其最简单的形式就是取原来变量的线性组合, 适当调整组合系数, 使新的变量之间相互独立且代表性最好。

如果记原来的变量指标为x1, x2, …, xp, 它们的综合指标, 即新变量指标为z1, z2, …, zm, (m≤p) 则:

在式 (2) 中, 系数由下列原则来决定:

①zi与zj (i≠j;i, j=1, 2…, m) 相互无关;

②z1是x1, x2, …, xp的一切线性组合中方差最大者, z2是与z1不相关的x1, x2, …, xp的所有线性组合中方差最大者;……;zm是与z1, z2, …, zm-1都不相关的x1, x2, …, xp的所有线性组合中方差最大者。

这样决定的新变量指标z1, z2, …, zm, 分别称为原变量指标x1, x2, …, xp的第一, 第二, ……;第m主成分。其中, z1在总方差中所占的比例最大, z1, z2, …, zm的方差依次递减。

从而可以看出, 找主成分就是确定原来变量xj (j=1, 2, …, p) 在诸主成分zi (i=1, 2, …, m) 上的载荷lij (i=1, 2, …, m;j=1, 2, …, p) 。从数学上容易知道, 它们分别是x1, x2, …, xp的相关矩阵的m个较大的特征值所对应的特征向量。

1.2 主成分分析的计算步骤[2]

根据上述主成分分析的基本原理, 主成分分析的计算步骤如下:

①建立原始变量矩阵, 由m个样本的n个因子构成:

②对原始变量矩阵X进行标准化处理, 采用Z-Score变换进行标准化, 其标准化公式为:

③计算出标准化数据的相关系数矩阵, 并求出其特征根及相应的特征向量。

④确定主成分个数, 根据累计方差贡献率α来确定:

⑤确定主成分Fi (i=1, 2, …, P) 的表达式:

⑥确定综合评价函数:

式中:a1, a2m, …, anm为原始变量矩阵X的协方差阵Σ的特征值对应的特征向量;

ZX1, ZX2, …ZXn, 为原始变量矩阵X经过标准化处理的值;

λ1, λ2, …, λn为矩阵X的特征值;

n为因子个数;

m为样本个数;

p为主成分个数。

采用SPPSS软件进行数据处理。

1.3 评价结果

根据梁辉水库2009~2012年水质监测数据, 监测项目主要包括p H值、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、氟化物、挥发酚、总氰化物、总砷等。故本次评价选取这10个水质指标, 即p H值 (X1) 、溶解氧 (X2) 、高锰酸盐指数 (X3) 、氨氮 (X4) 、总磷 (X5) 、总氮 (X6) 、氟化物 (X7) 、挥发酚 (X8) 、总氰化物 (X9) 、总砷 (X10) 。将2009~2012年的10个水质指标的监测数据进行标准化处理。利用上述主成分分析的计算步骤进行评价。计算得到2009~2012年梁辉水库饮用水源地水质的主成分得分, 其排序情况见表1。

2 综合营养状态指数法及评价[3]

2.1 综合营养状态指数法计算公式

综合营养状态指数法计算公式为:

式中:Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重;

TLI (j) 为代表第j种参数的营养状态指数。

以Chla作为基准参数, 则第j种参数的归一化相关权重计算公式为:

式中:rij为第j种参数与基准参数Chla的相关系数。

评价项目选取了反映水体营养程度的主要指标:叶绿素、总磷、总氮、透明度、高锰酸盐指数等5项。采用0~100的一系列连续数字对水库营养状态进行分级:TLI (Σ) <30为贫营养;30≤TLI (Σ) ≤50为中营养;TLI (Σ) >50为富营养。

2.2 评价结果

根据综合营养状态指数法计算公式, 对梁辉水库2009~2012年的营养状况进行综合评价。评价结果见图1。

根据图1显示, 梁辉水库富营养化状态不明显, 综合营养状态指数2012年为25, 属于贫营养。从近年综合营养状态指数变化趋势来看, 总体上呈上升趋势。指数由2009年的20上升到2012年的25。

3 结语

(1) 本文针对梁辉水库实际情况, 选用了主成分分析方法和综合营养状态指数法 (TLI) 进行了水质评价。两种方法评价结果基本一致, 即梁辉水库水体水质总体状况较好, 但有富营养化趋势。

(2) 根据评价结果, 建议今后在梁辉水库水源地保护措施上, 采取工程措施和非工程措施。工程措施主要为建章立制, 进一步提高饮用水源环境安全管理效益, 开展广泛宣传, 进一步营造人人保护水源地的良好氛围等。

非工程措施主要为生活污染源治理工程、畜禽养殖污染治理工程、农田径流污染控制工程、工业污染源治理工程等。

参考文献

[1] 徐建华.现代地理学中的数学方法[M].北京:高等教育出版社, 2002.

[2] 石建屏, 李新, 蒲洋.基于主成分分析和综合指数法的饮用水水源地水质评价[J].供水技术, 2012, 6 (1) :1-5.

水库型水源 篇6

新丰江水库 (又称万绿湖) 位在粤东北山区的河源市, 是东江最重要的水库, 是广东省的生态发展区和东江中下游、珠三角和香港地区4000多万人民的重要饮用水源。万绿湖建于1958年, 因四季皆绿、处处是绿而誉称赞“万绿湖”。全市江河水质常年保持国家地表水Ⅰ—Ⅱ类标准, 全市空气质量常年保持在一级水平, 森林覆盖率达71.7%。湖内山水相连, 水天一色, 森林茂密, 环境幽美, 是全国首家通过国际环境管理体系ISO14001认证的国家森林公园。

2 新丰江水库水资源保护的工作

2.1 新丰江库区水资源保护的所作出的努力

由于位处东江这数千万人口饮用水源的上游, 担当新丰江水库以及东江这一生命线的“保护神”的角色, 使得河源市的社会经济发展受到很大的制约。特别是新丰江水库库区, 更是不得不为了保护水库水质而牺牲掉很多发展经济的机会。

为了确保新丰江水库水质优良, 造福人民和子孙后代, 省政府于1999年下发了《关于禁止在新丰江水库内搞旅游问题的批复》 (粤府函[1999]532号) , 禁止在新丰江水库内搞旅游, 决定撤掉新丰江水库内奇松岛、伏鹿岛、水月湾 (部分) 的旅游景点、景物和水库内网箱养殖、旅游小快艇及库边新丰江水泥厂等6个可能造成污染的项目;保留库区万绿湖周围山上不致造成水质污染的观光景点。

2.2 科学规划筹谋, 完善政策体系

我市先后出台了《关于加强万绿湖集雨区环境保护管理的意见》、《关于加强新丰江枫树坝水库及入库支流水质保护的通知》、《印发河源市进一步加强东江水质保护工作实施方案的通知》等重要文件, 先后编制了《河源市东江流域畜禽养殖污染控制方案》、《新丰江水库集水区域水环境保护与利用可持续发展规划》等专项规划, 将环境保护工作目标和任务列入全市经济社会发展总体规划, 对中长期生态环境保护提出了量化控制目标和要求。

2.3 严格项目准入, 推进规划环评

禁止在万绿湖内搞旅游开发, 保留万绿湖不会造成水质污染的观光景点。对于万绿湖周边的建设项目和规模禽畜养殖场, 严格执行环评和“三同时”制度, 严格控制万绿湖旅游项目开发, 坚持“湖内游览、湖外吃住”的旅游方式, 倡导使用燃气的环保旅游船。

3 污染防治对策

3.1 农业面源污染治理

目前就库区来说, 农村面源污染控制难度大, 需要采取综合性措施加以治理, 主要措施包括发展生态农业、推广科学施肥技术、加强病虫害防治等以减少化肥和农药的施用量, 通过节水改造、坡耕地改造、农田田间污染控制工程措施, 减少径流冲刷和土壤流失, 从而减轻库区农业面源污染对水库水质的危害。

3.2 矿山开采治理

要强化对库区周边的采矿场所及采石场情况的动态监管, 加强矿山环境保护, 明确并落实矿山环境整治和生态恢复责任, 做到“不欠新账, 多还旧账”。

3.3 农村生活垃圾及污水治理

农村生活污水处理最大的难度在于农户的分散分布, 面分散管网建设有一定的困难, 同时又不便于充分利用现有的城镇生活污水处理厂的处理能力, 因此在对农村生活污水治理进行规划时, 建议将分散的农户集中安置, 建立污水集中处理设施和统一的垃圾运体系, 在优化乡村居民居住条件的同时促进农村生活污染的治理。

4 建设水源地保护的长效管理机制

4.1 提高应急处理能力

建设污染源远程监控网络, 提高环境污染事件应急指挥中心应急能力, 配置必要的环境监察现场执法装备。

4.2 加强信息服务能力

建设环境宣教专业机构现代化装备, 建成环境信息网络, 提高环境信息服务能力和资源共享能力。

4.3 完善水库水源地保洁制度

水库水源地要建立覆盖库区的水 (区) 域保洁制度, 建立“综合考核、分工协作、专业养护、人人参与”的保洁工作机制。

5 保障措施

5.1 加大资金投入

建立水源地保护专项资金, 将水源地保护项目纳入年初财政预算, 构建水源地保护经费保障机制, 水源地保护资金由财政预算拨款, 作为公共财政支出, 实行统一调度, 专款专用, 使水库水源保护经费得到有效保障。

5.2 加强技术研究和人才培养

要做好水库水源安全保障这项工作, 需进一步加强与有关科研单位和高等院校的技术交流与合作, 重点做好生态技术在水库水源地保护中的应用、农村面源污染控制等方面的关键技术研究。此外, 还应不断提高从业人员的业务水平, 扩大技术交流合作的领域和范围, 学习吸收国内外先进技术和经验, 增强科技成果的吸收与转化, 保障治理成果长期稳定发挥效益。

摘要：新丰江水库是河源市的重要饮用水水源地。针对新丰江水库多来的保护工作得到的成果, 提出采取库区污染源治理及防范措施, 结合水库饮用水水源地保护的长效管理机制建设, 确保水库饮用水水源地水质安全。

关键词：新丰江水库,水源保护,防治措施

参考文献

[1]周芬, 马海波, 姜伟.陈蔡水库水源保护与防治对策研究[J].浙江水利水电专科学校学报:59-60

水库型水源 篇7

关键词：东风水库,水源涵养功能,森林类型,土壤水分

森林的水源涵养功能是森林生态服务功能的重要功能之一,不同的森林类型由于其生态学特性的差异,其整体水源涵养功能存在一定的差异[1,2]。森林具有保持水土、涵养水源、改善生态环境等功能,探讨不同类型森林类型涵养水源功能的关系,对合理经营森林资源,改善森林水环境、恢复生态环境、实现水资源的科学管理和利用具有重要意义[3]。了解水源地森林植被类型对气候变化的响应及其水源涵养功能,对制定有效地干旱应对措施和水源地保护策略都具有重要的指导意义。森林的水源涵养功能一般是通过林冠层、枯枝落叶层和土壤层对降水的再分配过程来体现的,这3个作用层的有机结合,使降水得到有效的拦蓄和合理的分配,从而发挥森林的水源涵养功能。

本文着重对玉溪东风水库5种主要森林类型的枯枝落叶层吸持水性能及土壤层蓄水性能进行研究。选取枯落物最大持水率、蓄积量、有效拦蓄量和土壤最大蓄水量、土层厚度以及土壤总孔隙度、非毛管孔隙度为评价指标,构建森林的水源涵养功能综合评价方法。运用此方法对玉溪东风水库杉木林、冈栎林、圣诞树林、板栗林、混交林(云南松、冈栎林)5种主要森林类型的水源涵养功能进行定性评价,为综合衡量该区主要森林类型的水源涵养功能提供参考和依据。

1 研究区概况

玉溪东风水库位于玉溪市东部,距市区4km,地理位置为N24°12′~24°28′,E102°33′~102°43′,其东为大矣资,西邻坝区,北至江川口,南至沙头村。地处坝区边缘的山谷峡口。流域面积为309.6km2,库容量为7 295.6万~8 460万m3,水面面积约366万m2,供应玉溪市区16万人日常生产和生活用水,综合生活供水量为每年1 680m3,是玉溪市城区居民生活和工农业用水的重要水源,也是玉溪市目前最大的中型水库。水系呈向心状,入库水源主要有大矣资河(河长20km),赵元河(河长15km)和九溪河(河长15km)。东风水库流域范围属于亚热带高原型季风气候,年平均降雨量为918.4 mm,年平均气温为16.2℃。土壤类型有燥红土、赤红土、红壤、黄棕壤、棕壤、红色石灰土、水稻土等9个土类,39个土属,82个土种[5]。森林植被类型主要有云南松(Pinus yunnanensis faranch)、青冈栎(Cyclobalanopsisg lauca)、杉木(Cunninghamialanceolata)、桉树(eucalyptus)、板栗(astaneamollissim)、鱼骨松(Fishbone loose)、旱冬瓜(Alnus nepalensis)、毛竹(Phyllostachys heterocycl)等。

2 研究方法

2.1 样地设置

在杉木林、冈栎林、圣诞树林、板栗林、混交林(云南松、冈栎林)中选取典型样地,进行常规调查。记录其海拔、坡度、坡向、树高、树龄、郁闭度等信息。各样地基本特征见表1。

2.2 枯落物蓄积量及其持水性能的测定

采集0.25m2样方内的枯落物,测量并记录其厚度,并将采集的枯落物装袋后称取鲜重。带回室内后,在80oC的温度下烘干至恒定质量,称取干重,用烘干枯落物质量推算不同森林类型枯落物的含水量以及单位面积蓄积量;枯落物持水性能采用浸水法测定。将烘干的枯落物放置在尼龙网袋中完全放入水中浸泡24h,24h后取出静置至没有水滴滴落时称重,此时枯落物的持水量为最大持水量,此时枯落物质量与浸水前质量的比值为最大持水率。枯落物对雨水的实际拦蓄量叫做有效拦蓄量,其计算公式为:

式中:W为有效拦截量(t·hm-2);Rm为最大持水率(%);R0为平均自然含水率(%);M为枯落物蓄积量(t·hm-2)。

2.3 土壤水分物理性质测定

环刀法采样。分别在5种主要森林类型中选取具有代表性的地点,挖掘土壤剖面,用铝盒和环刀在剖面上按照0~20cm,20~40cm,40~60cm进行垂直分层采样,每层3个重复。

采用吸力平板法测定土壤孔隙度。土壤最大蓄水量依据土壤孔隙度计算得出。各计算公式为:

式中:Pt为土壤总孔隙度,%;ρB为土壤容重,(g·cm-3);ρS为土粒密度,一般为2.65(g·cm-3)。

式中:Pc1为毛管孔隙度,%;m3、m2分别为0.25kPa吸力时环刀+土样的质量和环刀+烘干土质量;V为环刀容积,100cm3;ρ为水的密度,1g·cm-3;Pc2为非毛管孔隙度,%。

式中:S为土壤最大蓄水量,mm;H为土壤厚度,cm。

2.4 森林水源涵养功能综合评价方法的构建

2.4.1 评价原理

加权评价法具有方便、实用的特点,所以采用此方法作为水源涵养功能综合评价方法。该方法首先是赋予方案每个指标权重,然后对方案各评价指标下实测值的评分值求加权和。用数学公式表达为:

式中:U为评价方案的加权综合评价值;xi为评价方案第i个指标的实测值;Vi(xi)为xi的评分值;wi为评价体系中第i个指标的权重系数。

Vi(xi)由构造出不同评价指标的岭形评分函数计算得出。因岭形函数的特性,所以其评分值的大小在[0,1]中变化。

Vi(xi)max曲为第i个指标偏小型岭形函数,在(a1,a2]中呈递减趋势,即xi值越小,评分值Vi(xi)min越高(a1,a2为指标xi的上下限阀值)。

Vi(xi)max为第i个指标偏大型岭形函数,在(a2,a1]中呈递增趋势,即xi值越大,评分值Vi(xi)max越高。

2.4.2 评价指标及阈值选取

(1)枯落物层指标:森林的枯落物层作为森林水文涵养功能的第二个作用层,在截留降雨、拦蓄地表径流、减少土壤水分蒸发以及增加土壤水分入渗等方面发挥着重大作用。不同森林类型的枯落物性状不同,其水源涵养能力也不一样,影响枯落物水源涵养能力的因素有枯落物类型、储量、分解程度等。枯落物的涵养水源的作用主要体现在其吸持水的性能上,体现其吸持水性能的指标主要有枯落物蓄积量、枯落物最大持水率、枯落物有效拦蓄量。因此本文选择枯落物蓄积量(x1)、最大持水率(x2)、有效拦蓄量(x3)作为枯落物层的评价指标。

王世荣等[6]指出我国主要森林枯落物层蓄积量的变化范围为3.5~26.8t·hm-2,枯落物层的最大持水率变化范围为200%~500%。参照这一研究结果,设定指标x1的上限阀值为25.0t·hm-2,下限阀值为1.1t·hm-2;设定指标x2的上限阀值为500%,下限阀值为150%;设定指标x3的上限阀值为30t·hm-2,下限阀值为1t·hm-2。

(2)土壤层指标:林地土壤是森林涵养水源的主体,是森林最大的贮水库和水分调节器。森林土壤水文物理性质是决定森林生态水文功能的重要基础,是反映森林植被保持水土和涵养水源作用的重要水文参数[7]。不同的森林土壤有不同的水文物理性质。森林土壤的涵养水源功能主要体现在蓄水性能和土壤渗透性能上,本文选取更为重要的土壤蓄水性能作为评价指标。表征土壤蓄水性能的指标有含水量、孔隙度、土壤厚度、蓄水量等,其中最重要的是土壤厚度、总蓄水量、总孔隙度、非毛管孔隙度,因此选取土壤厚度(x4)、土壤总蓄水量(x5)、土壤总孔隙度(x6)、土壤非毛管孔隙度(x7)作为土壤层的评价指标。

参照林地立地质量评价相关方法[8],设定指标x4的上限阀值为100cm,下限阀值为20cm;参考土壤总蓄水量的一般范围,设定指标x5的上限阀值为4 000t·hm-2,下限阀值为600t·hm-2;参考土壤总孔隙度的一般范围[9],设定指标x6的上限阀值为60%,下限阀值为30%;参考土壤非毛管孔隙度的一般范围[10],设定指标x7的上限阀值为20%,下限阀值为5%。

2.4.3 评价指标权重的确定及综合水源涵养功能等级的划分

依据选取的评价指标及其各自的阀值,进而采用专家打分法为各评价指标赋于权重。各评价指标的上下限阀值及权重系数见表2。

根据森林水源涵养功能综合评价值的大小,将森林水源涵养功能划分为5个功能等级:好(0.8~1.0)、较好(0.6~0.8)、中等(0.4~0.6)、较差(0.2~0.4)、差(0~0.2)。

2.4.4 各评价指标分值的计算

Vi(xi)在(α2,α1]中呈递增趋势,所以选择Vi(xi)max进行计算。

3 结果与分析

玉溪东风水库5种不同森林类型的各水源涵养功能评价指标实测值见表3,表3中各值均为统计平均值。

根据综合评价结果,综合评价值大小顺序为板栗林(0.573 5)>圣诞树林(0.551 3)>冈栎林(0.503 3)>混交林(0.322 3)>杉木林(0.301 2)。依据水源涵养功能等级,杉木林和混交林的功能等级为较差,冈栎林、圣诞树林和板栗林的功能等级为中等。5种森林类型的水源涵养功能综合评价值都相对较低,表明此5种森林的水源涵养功能都不佳。

4 结论

(1)玉溪市东风水库5种主要森林类型的土壤水源涵养能力存在一定差异。枯落物蓄积量最大为圣诞树林,最小为板栗林,其平均值为7.596t·hm-2,其范围在5.55~11.55t·hm-2;枯落物最大持水率在121.10%~196.60%,平均值为186.34%,最大为板栗林,最小为混交林(云南松、冈栎林);枯落物有效拦蓄量最大为冈栎林,最小为混交林,其平均值为11.198t·hm-2,其范围在8.99~14.54t·hm-2。土壤厚度在59~140cm,平均值为77.2cm,最大为板栗林,最小为杉木林;土壤最大蓄水量在2 852.83~2 712.17t·hm-2,平均值为2 780.896t·hm-2,最大为圣诞树林,最小为杉木林;土壤总孔隙度由小到大顺序为杉木林、冈栎林、混交林、圣诞树林、板栗林;土壤非毛管孔隙度由小到大顺序为混交林、杉木林、板栗林、冈栎林、圣诞树林。

(2)综合水源涵养功能大小排序为板栗林>圣诞树林>冈栎林>混交林>杉木林。其中混交林、杉木林的水源涵养功能稍差,功能等级为较差,板栗林、冈栎林、圣诞树林的水源涵养功能稍好一些,功能等级为中等。

经过对玉溪市东风水库5种主要森林类型的综合评价,发现其水源涵养功能不佳,有必要采取措施予以改善。

参考文献

[1]孙艳红,张洪江,程金花,等.缙云山不同林地类型土壤特性及其水源涵养功能[J].水土保持学报,2006,20(2):106-109.

[2]张国防,童美坤,曾建荣,等.闽江流域洪灾与森林生态环境的研究Ⅰ.闽江流域洪灾成因与森林的水文效应[J].福建林业科技,2000,27(1):45-66.

[3]黄庆丰,高健,吴泽民.不同林地类型土壤肥力状况及水源涵养功能的研究[J].安徽农业大学学报,2002,29(1):82-86.

[4]高甲荣.长江上游亚高山暗针叶林林地水文作用初探[J].北京林业大学学报,2002,24(4):75-79.

[5]朱佩华.玉溪市东风水库的保护与利用[J].云南环境科学,2012,1(4):79-83.

[6]刘世荣,孙鹏森,温远光.中国主要森林生态系统水文功能的比较研究[J].植物生态学报,2003,27(1):16-22.

[7]林业部科技司.森林生态系统定位研究方法[M].北京:中国科学技术出版社,1994:18-25.

[8]康健,王蓝,孙长忠.森林立地定量评价与分类[M].西安:陕西科学技术出版社,1988:28-42.

[9]孙向阳.土壤学[M].北京:中国林业出版社,2004:131-135.