北大港水库水质咸化规律和影响因素研究

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1、北大港水库水质咸化规律和影响因素研究　　摘要：天津滨海平原水库普遍存在的水质咸化问题，以北大港水库为研究对象，采用野外调查和取样分析方法，识别了北大港水库不同季节水质咸化垂直分布规律，同时分析了水库水质咸化机理及其影响因素。研究结果表明：从电导率、氯离子和总溶解性固体（TDS）等代表性咸化指标来看，相对于引黄水，水库水各站点均存在咸化现象，并且出库口水质咸化程度明显高于进水口；不同站点电导率、氯离子浓度和总溶解性固体（TDS）值分别为867.5μS/cm、0.41g/L和1.46g/L，水体呈弱碱性；北大港水库水质咸化程度有季节性变化，为夏季略高于春季；水库各站点

2、氯离子浓度和TDS值垂向上均随深度的增加而降低，但不明显；而电导率则随着深度的增加而增加，且变化明显。研究还发现，水库水质咸化受土壤含盐量、温度和混合作用的影响：从各站点水平分布来看，越靠近海岸线土壤含盐量越高，水质咸化现象越严重；温度的升高会影响底泥盐分的释放，温度越高，底泥中Cl-越容易释放；引黄水进入水库后，水库水体垂向发生了混合作用，导致氯离子和TDS垂向方向变化很小。关键词：北大港水库；咸化；季节性；垂向分布4中图分类号：P342文献标识码：A文章编号：1672-1683（2013）01-0087-06滨海平原水库咸化已成为一个普遍现象，天津滨海平原地区

3、建设的蓄淡水库，往往存在水质咸化现象[1]。2003年-2004年，引黄水在天津北大港水库蓄存一段时间后，就曾出现水质咸化现象[2]，滨海地区的其他水库如北塘水库、黄港水库、营城水库、官港水库、钱圈水库的水质也均存在咸化问题[3]。刘克等[4]研究表明北大港湿地植物群落退化，有向盐渍化过渡的趋势。多数学者对水库水质咸化机理进行了研究，张宇龙等[5]研究了北大港水库底泥释放氯离子的规律。姜翠玲[6]模拟分析底泥含盐量、蓄水水质及水位变动和扰动条件下北塘水库底泥氯化物释放规律。赵玉明[7]建立了北大港水库水质咸化的水质模型，研究了水库水体水质与初始浓度、进出水流量、蒸

4、发浓缩作用和底泥释放的关系。赵文玉等[3，8]认为北大港水库水质咸化受到盐碱土、浅层地下咸水、气候气象条件、大气沉降、海水入侵等因素影响；水体温度变化也会影响底泥盐分的释放[9]。天津滨海地区浅层地下咸水埋深浅，当水库蓄水水位低于地下水位时，地下水将会通过土壤孔隙与上覆库内水体相4连，加剧水库咸化[10]。李军[11]等认为蒸发-浓缩作用是控制天津滨海地区地表水化学组成的主要原因，咸/海水入侵以及由其导致的阳离子交换反应、碳酸钙的沉淀/溶解等对水质咸化也有重要的影响。陈卫[12]等对北塘水库蓄水期水质变化规律进行研究，也认为水体氯化物浓度的增加主要是由于蒸发浓缩作

5、用引起的。李子琛等[13]研究结果表明北大港水库底质对重金属铬的吸附作用与底质固体颗粒粒径大小、阳离子交换量和含盐量等因素有关。张晨等[14]采用数值模拟方法，应用EFDC三维水动力水质模型，以氯离子为模拟指标，探讨底泥氯离子释放对水质的影响，指出主辅库联合调度为较优的调控方案。李海明等[15]研究认为，水库不同位置地下咸水与水库水体交换过程中，盐分的归宿不同：接近水库入口处的沉积物能将盐分截留下来，而出水口沉积物却将盐分释放转移到水体。关于天津滨海地区水库水质咸化问题，不少学者进行了室内试验研究，但对于水库咸化规律、时空分布特征的研究涉及很少。本文通过野外调查、

6、取样，识别了北大港水库不同季节水质咸化垂向分布特征，分析了水库咸化机理及其影响因素。研究成果为北大港水库水资源优化调度、供水安全的定量评价和工程设计提供科学依据和基础数据。1北大港水库概况[16]北大港水库是位于天津市东南部大港区的一座大型平原水库，位于海河流域、大清河、南运河、子牙河水系独流减河下游，距海岸线64km，初步建成于1974年，具有防汛和抗旱功能。自“引黄济津”工程实施以来，北大港水库多次作为“引黄济津”工程的调蓄水库，其地位已由一般防汛、抗早等农用型水库的地位上升到了水源型水库的地位。北大港水库占地164km蓄水面积150km设计库容5亿m3，库底

7、平均高程3.0m（大沽高程），设计蓄水位7.0m。水库主要建筑物包括5围堤和13座蓄供水建筑物：水库围堤分为东南围堤、西南围堤、西围堤、北围堤和东围堤；主要蓄供水建筑物包括姚塘子扬水站、马圈进水闸、赵连庄闸、大港农场闸、刘岗庄闸、跃进闸、大苏庄农场虹吸管、用支三虹吸管、沙井子闸、大港油田虹吸、鱼种场虹吸管、排咸闸和十号口门调节闸。详见图1。4