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江库连通条件下珠海市饮用水源水质分布特征及水资源调配措施

谢琼 付青 昌盛 樊月婷 涂响 王山军

谢琼,付青,昌盛,等.江库连通条件下珠海市饮用水源水质分布特征及水资源调配措施[J].环境工程技术学报,2022,12(4):1075-1085 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210305
引用本文: 谢琼,付青,昌盛,等.江库连通条件下珠海市饮用水源水质分布特征及水资源调配措施[J].环境工程技术学报,2022,12(4):1075-1085 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210305
XIE Q,FU Q,CHANG S,et al.Water quality distribution characteristics and water resources allocation measures of river-reservoir connected drinking water sources in Zhuhai City[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2022,12(4):1075-1085 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210305
Citation: XIE Q,FU Q,CHANG S,et al.Water quality distribution characteristics and water resources allocation measures of river-reservoir connected drinking water sources in Zhuhai City[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2022,12(4):1075-1085 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210305

江库连通条件下珠海市饮用水源水质分布特征及水资源调配措施

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210305
基金项目: 生态环境部专项项目(22110302008001)
详细信息
    作者简介:

    谢琼(1985—),女,高级工程师,硕士,主要从事饮用水水源地保护与管理、污染防治及应急技术研究,xie.qiong@craes.org.cn

    通讯作者:

    付青(1970—),女,研究员,博士,主要从事饮用水水源地保护与管理、流域水环境规划及保护区划分技术研究,fuqing@craes.org.cn

  • 中图分类号: X52

Water quality distribution characteristics and water resources allocation measures of river-reservoir connected drinking water sources in Zhuhai City

  • 摘要:

    珠海市河流型和水库型饮用水源的补给来源均主要来自西江,其中水库型水源主要通过西江泵站调水的方式进行蓄水。利用聚类分析和判别分析对水源水质时空分布特征进行了分析,讨论水期变化和水源位置等因素对水源水质的影响,并通过水力停留时间计算和相关性分析,初步探讨了水资源调度及水力停留时间对水源水质的影响。结果表明:珠海市水源水质可分为西江上游河流型水源、西江下游河流型水源和水库型水源3类;水库型水源中的总磷、粪大肠菌群、硫化物、硝酸盐浓度低于河流型水源,其中,水库型水源、河流型水源中的总磷浓度分别为0.01~0.04、0.04~0.12 mg/L,硝酸盐浓度分别为0.006~1、0.100~2 mg/L;上游河流型水源受咸潮上溯影响较小,下游河流型水源枯水期硫酸盐及氯化物浓度显著上升,但丰水期水质与上游河流型水源差异较小。基于上述分析结果,提出水资源调配措施:1)通过延长水库水力停留时间,包括提高库容量较大水库利用率,调整水库与泵站的连通方式等,以发挥水库型水源营养盐自净功能。2)枯水期可发挥上游河流型水源咸潮抵御的功能优势,保障水源盐度达标,丰水期可发挥下游河流型水源供水成本较低的优势,加大其水源取水比例。3)优先选取总磷、硝酸盐浓度较低(如总磷浓度达到湖库型水源Ⅲ类标准限值),且距离城区较近的泵站进行供水。通过上述措施的实施,提高水质因素在水资源调配中的作用,降低水资源调度对水源水质的冲击和水源水质超标风险。

     

  • 图  1  珠海市水源分布及调水路线

    Figure  1.  Distribution of drinking water sources and water diversion route in Zhuhai City

    图  2  不同水源水质聚类谱系

    Figure  2.  Dendrogram of different drinking water sources clustering results

    图  3  典型判别函数计算得出的水源分布

    Figure  3.  Drinking water sources distribution map calculated by typical discriminant function

    图  4  水库型水源与河流型水源水质空间分布特征

    Figure  4.  Spatial distribution characteristics of water quality of reservoir and river type of water sources

    图  5  水库型水源水质显著性指标月度变化趋势

    Figure  5.  Monthly variation trend of significant index of reservoir type of water sources

    图  6  河流型水源水质显著性指标月度变化趋势

    Figure  6.  Monthly variation trend of significance index of river type of water sources

    表  1  2014—2018年珠海市水源水质监测结果统计

    Table  1.   Statistical description of monitoring results of source water quality in Zhuhai City from 2014 to 2018 mg/L 

    水源名称统计
    特征
    水温1)
    pH2)溶解
    CODMnBOD5氨氮总磷总氮氟化
    石油
    硫化
    粪大肠
    菌群3)
    硫酸
    氯化
    硝酸
    水库型 大镜山水库 最小值 11.0 7.2 6.15 1.00 0.50 0.020 0.01 0.21 0.070 0.000 2 0.01 0.004 5 20 2.81 4.87 0.007 0.006
    最大值 34.0 8.9 8.56 4.30 3.20 0.401 0.05 1.79 0.650 0.002 1 0.04 0.021 0 2 650 88.25 36.2 2.080 0.275
    均值 24.6 8.1 6.90 2.20 1.94 0.171 0.02 0.60 0.174 0.000 8 0.02 0.008 6 288 20.79 13.3 0.252 0.079
    变异系数 0.20 0.03 0.08 0.37 0.29 0.60 0.61 0.66 0.51 0.59 0.38 0.42 1.76 0.68 0.47 1.19 0.89
    杨寮水库 最小值 11.0 7.1 5.95 1.05 0.50 0.036 0.01 0.21 0.085 0.000 1 0.01 0.005 0 15 4.56 4.46 0.006 0.005
    最大值 34.0 8.9 8.41 3.80 2.80 0.312 0.05 2.31 0.475 0.002 1 0.04 0.016 5 1800 67.45 22.75 2.055 0.249
    均值 24.5 8.1 6.85 2.06 1.82 0.143 0.02 0.57 0.181 0.000 6 0.02 0.008 6 267 18.35 11.08 0.267 0.070
    变异系数 0.20 0.03 0.08 0.34 0.31 0.47 0.59 0.73 0.42 0.75 0.41 0.42 1.53 0.65 0.40 1.26 0.92
    竹仙洞水库 最小值 11.5 7.2 6.10 1.00 0.50 0.022 0.01 0.12 0.105 0.000 2 0.01 0.004 5 20 6.70 5.33 0.080 0.010
    最大值 34.0 8.5 8.34 2.75 2.90 0.242 0.05 2.35 0.690 0.002 2 0.04 0.017 0 2300 58.05 29.0 2.085 0.220
    均值 24.5 8.0 6.92 1.93 1.80 0.121 0.02 0.74 0.194 0.001 0 0.02 0.009 0 365 22.66 12.44 0.470 0.101
    变异系数 0.20 0.03 0.07 0.24 0.32 0.45 0.66 0.88 0.49 0.51 0.36 0.41 1.32 0.47 0.41 1.19 0.65
    竹银水库 最小值 13.6 7.6 6.25 1.10 0.50 0.020 0.01 0.33 0.090 0.000 2 0.01 0.003 5 20 5.60 2.76 0.095 0.008
    最大值 30.5 8.7 8.45 3.00 3.40 0.234 0.05 2.09 0.545 0.002 6 0.04 0.021 5 3 350 66.45 28.7 1.515 0.275
    均值 24.4 8.1 6.90 1.98 1.92 0.133 0.02 0.65 0.171 0.000 9 0.02 0.008 8 660 22.77 8.67 0.390 0.109
    变异系数 0.19 0.03 0.07 0.30 0.34 0.46 0.56 0.75 0.51 0.47 0.38 0.48 1.05 0.53 0.58 1.05 0.79
    乾务水库 最小值 12.9 7.5 6.14 1.05 0.50 0.032 0.01 0.32 0.085 0.000 2 0.01 0.005 0 20 7.30 4.18 0.006 0.006
    最大值 30.5 8.7 8.88 3.10 3.00 0.364 0.04 2.39 0.605 0.001 4 0.04 0.023 0 1 800 65.80 90.4 1.480 0.200
    均值 23.9 8.1 7.06 2.00 1.88 0.142 0.02 0.69 0.172 0.000 6 0.02 0.009 6 280 22.39 13.24 0.368 0.056
    变异系数 0.20 0.03 0.08 0.28 0.29 0.54 0.50 0.75 0.56 0.49 0.40 0.48 1.61 0.60 0.98 1.06 0.87
    河流型 竹洲头泵站 最小值 13.0 7.3 6.18 1.12 0.60 0.031 0.05 0.39 0.092 0.000 3 0.01 0.005 0 190 5.88 2.72 0.105 0.010
    最大值 31.7 8.6 9.11 3.65 2.80 0.318 0.09 2.73 0.652 0.003 1 0.04 0.022 3 1 767 60.17 40.10 2.068 0.271
    均值 24.4 8.0 6.91 2.25 2.01 0.170 0.06 1.13 0.175 0.001 1 0.03 0.012 8 1 410 24.14 9.65 0.843 0.128
    变异系数 0.20 0.03 0.08 0.34 0.32 0.49 0.18 0.71 0.54 0.52 0.35 0.26 0.25 0.51 0.78 0.93 0.66
    平岗泵站
    最小值 13.3 7.4 6.13 1.12 0.65 0.039 0.05 0.35 0.092 0.000 2 0.01 0.005 0 375 5.17 2.68 0.112 0.010
    最大值 31.8 8.6 9.09 3.67 2.75 0.343 0.11 2.61 0.420 0.003 2 0.04 0.022 0 1 783 59.33 31.80 2.060 0.270
    均值 24.5 8.0 6.80 2.28 2.06 0.187 0.06 1.13 0.177 0.001 1 0.03 0.012 1 1371 24.75 8.62 0.842 0.135
    变异系数 0.20 0.02 0.08 0.39 0.32 0.55 0.18 0.69 0.42 0.58 0.34 0.30 0.27 0.50 0.58 0.93 0.60
    广昌泵站
    最小值 12.0 7.5 5.85 1.15 0.50 0.020 0.05 0.37 0.037 0.000 3 0.01 0.005 5 69 7.33 3.96 0.108 0.010
    最大值 31.1 8.6 7.90 3.53 2.80 0.775 0.15 3.70 0.415 0.003 5 0.04 0.027 7 3867 238.7 248.3 2.090 0.270
    均值 24.5 7.9 6.65 2.31 2.09 0.210 0.08 1.20 0.193 0.001 3 0.03 0.014 6 1296 53.22 77.78 0.821 0.116
    变异系数 0.20 0.02 0.07 0.34 0.31 0.54 0.29 0.76 0.37 0.54 0.35 0.32 0.42 1.04 1.19 0.93 0.72
    黄杨河泵站 最小值 13.6 7.4 6.20 1.25 0.70 0.035 0.04 0.35 0.086 0.000 2 0.01 0.005 0 425 7.14 4.41 0.094 0.010
    最大值 32.5 8.4 9.11 3.60 2.78 0.362 0.14 2.55 0.465 0.002 6 0.04 0.042 0 1767 62.67 34.20 2.028 0.290
    均值 24.4 7.9 6.68 2.38 2.15 0.177 0.07 1.15 0.168 0.001 1 0.02 0.014 8 1360 25.84 11.47 0.835 0.151
    变异系数 0.20 0.03 0.07 0.34 0.27 0.50 0.20 0.71 0.44 0.51 0.37 0.33 0.24 0.52 0.54 0.93 0.61
      1) 单位为℃;2)pH无量纲;3) 单位为个/L。
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    表  2  水源水质分类判别回代验证结果

    Table  2.   Verification results of source water quality classification and discrimination

    项目组别水质分组预测结果合计
    123
    水质组数/个129140295
    201791180
    31273260
    水质组数占比/%198.61.40100
    2099.40.6100
    31.745.053.3100
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    表  3  标准化判别函数载荷

    Table  3.   Standardized discriminant function load

    指标函数1函数2
    总磷0.745*−0.110
    粪大肠菌群0.401*−0.277
    硫化物0.234*0.015
    硝酸盐0.159*−0.093
    总氮0.151*−0.040
    0.142*0.040
    pH−0.127*−0.013
    氨氮0.108*0.092
    CODMn0.077*−0.034
    BOD50.065*−0.020
    氯化物0.1370.840*
    硫酸盐0.1210.487*
    0.125−0.189*
    溶解氧−0.067−0.088*
    氟化物0.0020.080*
    石油类0.0070.043*
    水温0.0030.005*
    注:载荷为每个变量与判别函数之间最大的绝对相关性计算值;指标依据函数内相关性绝对大小进行排序。*表示与函数相关性较大指标。
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