大同市云州区册田水库出口断面氟化物本底值判定.pdf

摘要：大同市云州区册田水库出口断面地表水监测中氟化物间歇性超地表水环境质量标准（GB38382002）类，为查明其超标原因，进行了氟化物本底值判定。结果表明，受原生地质作用影响，册田水库周边浅层地下水氟化物浓度整体偏高。关键词：水质监测；地表水类；氟化物浓度；出口断面中图分类号：P641 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）05-76-3石晓青（山西省勘察设计研究院有限公司，山西 太原 030013）作者简介：石晓青（1978），女，高级工程师，本科，毕业于太原理工大学，主要从事工程地质、水文地质相关工作。1 概述大同市云州区册田水库出口断面为国考断面，断面水质要求为地表水环境质量标准（GB38382002）类，依据山西省大同生态环境监测中心20122021年对册田水库出口断面的逐月水质监测资料，册田水库出口断面氟化物出现不规律的间歇式劣于地表水类水质标准现象。根据地表水和地下水环境本底判定技术规定（环办监测函2019895号），当受环境本底值影响水体经常超过判定1标准限制时，可开展环境本底判定。2 册田水库氟化物均衡分析本次工作以2020年为基准年，进行册田水库内氟化物浓度均衡分析。2020年1月初，册田水库蓄3水量6224 万m，氟化物浓度1.0 mg/L。2.1 地表水及泉1）桑干河依据册田水库管理局提供的2020年册田水库供3水调度统计，2020年桑干河入库流量13194.9 万m（含黄河向永定河生态补水量），2020年桑干河干流汇入册田水库氟化物平均浓度0.99 mg/L。2）泉本次勘查期间在渔儿涧、于家寨、西水地等处均发现有泉水出露，各泉水多经过短途径流直接汇入册田水库。本次工作对各泉水流量及氟化物浓度进行了实际测量，渔儿涧泉流量0.20 L/s、氟化物浓度0.9 mg/L；于家寨泉流量0.16 L/s、氟化物浓度1.1 mg/L；西水地泉流量0.22 L/s、氟化物浓度1.3 mg/L。2.2 地下水册田水库周边地表水与地下水的水力联系表现为地下水补给地表水，主要以地下水侧向径流补给的方式进行。地下水的侧向径流补给量根据达西公式计算：Q=KIBM补3Q=6.2132688018=38998 m/d北侧3 =1423.4 万m/a，氟化物平均浓度1.10 mg/L；3Q=7.1292571018=95286 m/d南侧3 =3478.0 万m/a，氟化物平均浓度0.80 mg/L。2.3 降雨根据气象观测资料，2020年云州区年降雨量382.0 mm，根据大同市水务局关于册田水库管理大同市云州区册田水库出口断面氟化物本底值判定范围划界成果的公告，册田水库库区管理范围面2积52167312.45 m。册田水库库区范围内，大气降水可直接补给水库，补给量为Q=52167312.45382.0/年31000=1992.8 万m，降雨中氟化物含量极低，因此大气降水的稀释作用减缓了氟化物在地表水中的累积，部分降低了册田水库中地表水的氟化物。经上述分析，册田水库源汇项主要为桑干河、泉、地下水及降雨补给，2020年各源汇项补给量合311计为：流量3478 万m，氟化物含量1.7410 mg。2.4 排泄项分析3外供水流量19342 万m，氟化物浓度1.0 mg/L，113氟化物含量1.9310 mg；蒸发2643.2 万m，氟化物浓度0.0 mg/L，氟化物含量0 mg，合计：流量21985.2311万m，氟化物含量1.9310 mg。2.5 均衡分析本次工作以2020年为基准年，进行册田水库内氟化物浓度均衡分析。32020年初，册田水库总库容为6224 万m，库内地表水氟化物浓度1.00 mg/L，则册田水库内氟化物10总量N=6.2210 mg。2020年全年入库总流量202031120090.9 万m，入库氟化物总量N=1.7410 mg；2020补3年全年出库总流量21985.2 万m，出库氟化物总量N=排111.9310 mg。因此，2020年末，册田水库内计算总库容为：3Q=4329.7 万m，册田水库内氟化物计算总量N=20212021104.2910 mg；氟化物计算浓度为C=Q/N=0.9920212020mg/L。3 册田水库出口断面氟化物本底值判定3.1 册田水库出口断面来水水源1）大坝渗水。渗流渠1本次检测值1.78 mg/L，渗流渠2本次检测值1.96 mg/L，渗流渠3本次检测值1.81 mg/L。经实际测量，3处渗流渠内地表水流量分别为30 L/s、8 L/s、2 L/s。2）泉。清泉洞主洞本次检测值1.65 mg/L，清泉洞副洞本次检测值1.635 mg/L。泉1：流量0.13 L/s，氟化物浓度1.43 mg/L；泉2：流量0.22 L/s，氟化物浓度1.62 mg/L；泉3：流量0.2 L/s，氟化物浓度1.57 mg/L。3）大坝溢流渠。册田水库泄洪渠南侧有一溢流渠，仅在册田水库内水位超过安全限度时有部分流量，经册田水库出口断面后汇入桑干河，该部分地表水流量较小，且无明显时间分布规律，本次计算忽略不计。4）永定河生态补水。为解决长期以来永定河水量匮乏问题，册田水库定期向永定河进行生态补水集中输水工作，以2020年为例，输水时间为463月、912月，输水水量2225339 万m 不等，输水3流量约16 m/s。3.2 册田水库出口断面氟化物分析1）非生态补水期。由表1可知，册田水库出口断面处各来水量合计153.5 L/s，混合后氟化物浓度计算值为1.63 mg/L，册田水库出口断面实测流量159.5 L/s，氟化物浓度实测值1.70 mg/L。由计算值与实测值对比可知，册田水库出口断面流量及氟化物浓度计算值基本准确，计算结果可以代表册田水库出口断面流量及氟化物浓度的实际情况。2）生态补水期。由表2可知，册田水库出口断面处各来水量合计16153.6 L/s，混合后氟化物浓度计算值为1.02 mg/L，册田水库出口断面实测流量16253.8 L/s，氟化物浓度实测值0.99 mg/L。由计算值与实测值对比可知，册田水库出口断面流量及氟化物浓度计算值基本准确，计算结果可以代表册田水库出口断面流量及氟化物浓度的实际情况。3.3 册田水库出口断面氟化物浓度超标原因分析受区域地质原因影响，工作区内地下水氟化物浓度整体偏高，册田水库出口断面周边为区域地下水高氟区，氟化物浓度介于1.351.96 mg/L，平均1.73 mg/L，劣于地表水类标准要求。册田水库出口断面周边地下水与地表水水力联系表现为地下水补给地表水，桑干河流地表水及地下水氟化物浓度分布情况分析结果表明，地表水氟化物与地下水氟化物浓度分布呈正相关响应特征，特别是册田水库出口断面氟化物浓度与册田水库出口处的泉水氟化物浓度呈正相关响应特征。册田水库周边地下水氟化物浓度为1.351.96 mg/L，平076077华北自然资源地质环境2023.5石晓青：大同市云州区册田水库出口断面氟化物本底值判定总第116期052023年摘要：大同市云州区册田水库出口断面地表水监测中氟化物间歇性超地表水环境质量标准（GB38382002）类，为查明其超标原因，进行了氟化物本底值判定。结果表明，受原生地质作用影响，册田水库周边浅层地下水氟化物浓度整体偏高。关键词：水质监测；地表水类；氟化物浓度；出口断面中图分类号：P641 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）05-76-3石晓青（山西省勘察设计研究院有限公司，山西 太原 030013）作者简介：石晓青（1978），女，高级工程师，本科，毕业于太原理工大学，主要从事工程地质、水文地质相关工作。1 概述大同市云州区册田水库出口断面为国考断面，断面水质要求为地表水环境质量标准（GB38382002）类，依据山西省大同生态环境监测中心20122021年对册田水库出口断面的逐月水质监测资料，册田水库出口断面氟化物出现不规律的间歇式劣于地表水类水质标准现象。根据地表水和地下水环境本底判定技术规定（环办监测函2019895号），当受环境本底值影响水体经常超过判定1标准限制时，可开展环境本底判定。2 册田水库氟化物均衡分析本次工作以2020年为基准年，进行册田水库内氟化物浓度均衡分析。2020年1月初，册田水库蓄3水量6224 万m，氟化物浓度1.0 mg/L。2.1 地表水及泉1）桑干河依据册田水库管理局提供的2020年册田水库供3水调度统计，2020年桑干河入库流量13194.9 万m（含黄河向永定河生态补水量），2020年桑干河干流汇入册田水库氟化物平均浓度0.99 mg/L。2）泉本次勘查期间在渔儿涧、于家寨、西水地等处均发现有泉水出露，各泉水多经过短途径流直接汇入册田水库。本次工作对各泉水流量及氟化物浓度进行了实际测量，渔儿涧泉流量0.20 L/s、氟化物浓度0.9 mg/L；于家寨泉流量0.16 L/s、氟化物浓度1.1 mg/L；西水地泉流量0.22 L/s、氟化物浓度1.3 mg/L。2.2 地下水册田水库周边地表水与地下水的水力联系表现为地下水补给地表水，主要以地下水侧向径流补给的方式进行。地下水的侧向径流补给量根据达西公式计算：Q=KIBM补3Q=6.2132688018=38998 m/d北侧3 =1423.4 万m/a，氟化物平均浓度1.10 mg/L；3Q=7.1292571018=95286 m/d南侧3 =3478.0 万m/a，氟化物平均浓度0.80 mg/L。2.3 降雨根据气象观测资料，2020年云州区年降雨量382.0 mm，根据大同市水务局关于册田水库管理大同市云州区册田水库出口断面氟化物本底值判定范围划界成果的公告，册田水库库区管理范围面2积52167312.45 m。册田水库库区范围内，大气降水可直接补给水库，补给量为Q=52167312.45382.0/年31000=1992.8 万m，降雨中氟化物含量极低，因此大气降水的稀释作用减缓了氟化物在地表水中的累积，部分降低了册田水库中地表水的氟化物。经上述分析，册田水库源汇项主要为桑干河、泉、地下水及降雨补给，2020年各源汇项补给量合311计为：流量3478 万m，氟化物含量1.7410 mg。2.4 排泄项分析3外供水流量19342 万m，氟化物浓度1.0 mg/L，113氟化物含量1.9310 mg；蒸发2643.2 万m，氟化物浓度0.0 mg/L，氟化物含量0 mg，合计：流量21985.2311万m，氟化物含量1.9310 mg。2.5 均衡分析本次工作以2020年为基准年，进行册田水库内氟化物浓度均衡分析。32020年初，册田水库总库容为6224 万m，库内地表水氟化物浓度1.00 mg/L，则册田水库内氟化物10总量N=6.2210 mg。2020年全年入库总流量202031120090.9 万m，入库氟化物总量N=1.7410 mg；2020补3年全年出库总流量21985.2 万m，出库氟化物总量N=排111.9310 mg。因此，2020年末，册田水库内计算总库容为：3Q=4329.7 万m，册田水库内氟化物计算总量N=20212021104.2910 mg；氟化物计算浓度为C=Q/N=0.9920212020mg/L。3 册田水库出口断面氟化物本底值判定3.1 册田水库出口断面来水水源1）大坝渗水。渗流渠1本次检测值1.78 mg/L，渗流渠2本次检测值1.96 mg/L，渗流渠3本次检测值1.81 mg/L。经实际测量，3处渗流渠内地表水流量分别为30 L/s、8 L/s、2 L/s。2）泉。清泉洞主洞本次检测值1.65 mg/L，清泉洞副洞本次检测值1.635 mg/L。泉1：流量0.13 L/s，氟化物浓度1.43 mg/L；泉2：流量0.22 L/s，氟化物浓度1.62 mg/L；泉3：流量0.2 L/s，氟化物浓度1.57 mg/L。3）大坝溢流渠。册田水库泄洪渠南侧有一溢流渠，仅在册田水库内水位超过安全限度时有部分流量，经册田水库出口断面后汇入桑干河，该部