2.4 滇池流域水体污染成因及防治对策研究

2.4.1 滇池流域水体污染成因分析

导致滇池流域水环境污染严重的原因，主要有以下3个方面：

（1）污染物排放超过了滇池水环境承载能力，导致水污染和富营养化。滇池水环境承载能力则指在满足滇池水功能区水质保护目标条件下所能容纳污染物的能力。自20世纪80年代以来，滇池污染物排放持续超过了自身的水环境承载能力，造成了水体污染，且污染程度不断加剧，富营养化也随之发生。从而改变了滇池生态系统中生物生理代谢所需的物质条件，生产能力过剩，导致了滇池生态结构的失调、水质进一步恶化。

据相关资料分析，2010年滇池流域点源污染负荷排放量：COD 86709t、TP 1281t、TN 15148t，同时还不包括非点源负荷量、降雨降尘入湖量和湖泊内源释放量。而在枯水年枯水期设计水文条件下，COD、TP、TN 3项指标的纳污能力分别为9725t/a、295t/a、3805t/a。由此可见，入湖负荷仍大大超过滇池水体的自净功能，水质超标严重。

（2）流域水资源匮乏，生态环境用水难以保证。水资源承载能力就是在当地水资源保证生态用水和环境用水，维系良好生态系统的前提下，能够持续支撑国民经济健康发展的能力。滇池水污染和生态环境恶化结果表明，滇池环湖城市（尤其是昆明）发展已超过滇池流域水资源承载能力，难以维系良好的生态系统。

2000年，滇池流域人口203.1万，耕地65万亩，人均水资源量不足300m³。该区域年供水超过5.1亿m³，而正常年份缺水1亿m³，若遇上枯水年份，水资源缺口将超过2亿m³，缺水情势十分严峻。为充分利用有限的水资源来满足人类活动的需要，滇池流域实施了大量水资源开发利用措施，供水能力大为提高，但用水缺口还得由水库、滇池调节后重复利用弥补。由此可见，滇池流域用水量超过了自身的水资源量，已无生态环境用水，因此昆明市周边入滇池的多数河流长期断流、干涸或成排污沟，天然河道的功能基本丧失，滇池的水污染和生态破坏也成为必然。

（3）水流及污染物质交换不畅，加速了水污染进程。滇池主要入湖河流20余条，呈向心状注入湖区。海口河为滇池的唯一天然出口，西园隧洞是专门为污染十分严重的草海水向外排泄而开通的。由于流域水资源匮乏，滇池弃水量小，湖水置换周期长，湖流缓慢，滇池已演变成半封闭湖泊。如在近45年系列中，滇池有16年没有弃水，占总年数的36%；有469个月没有弃水，占总月数的86.9%；弃水均主要集中在主汛期7—9月；45年平均弃水量只有1.49亿m³，仅为滇池蓄水量的11%。

滇池为典型的高原浅水型湖泊，风成为滇池水流运动的主要动力，在主导风向（SW）下滇池平均流速约为2cm/s，水流十分缓慢，加之受水资源匮乏、用水及水量随蒸发大量损失等多因素影响，滇池外排水量较少，水体滞留时间较长（换水周期约3～5年），水流交换及排水不畅（见图2-18），从而导致从北部湖区入湖的大量污染物不能便捷地排出湖外，导致湖内污染物质进出极不平衡，大量溶解并沉积在湖体中，从而加剧了滇池水污染和污染物在湖内的积淀，而沉积在湖底的污染物最终成为随时可能再次污染湖水的底泥内源。有关研究表明，滇池草海底泥中已沉积氮磷营养物质1万余t，外海高达10多万t。同时由于水流缓慢及水体交换不畅，滇池在空间上形成了自北向南、自东向西的明显浓度梯度，即北部浓度高、南边浓度低，西边水质好于东边的空间分布。

2.4.2 滇池流域水污染防治策略

针对滇池严重的水污染问题及其成因分析结果，可针对不同的成因，对症下药，采取如下的防治策略进行滇池水污染综合治理。

1.以水环境容量为目标，对环滇池入湖河流实施总量控制

自20世纪80年以来，由于滇池流域城市化进程加快和区域经济的快速发展，自滇池流域环湖入湖河道进入滇池的污染物量远远超过了滇池湖体的水环境承载能力，这是造成滇池水质和湖泊内源严重污染最主要的原因；加之湖泊水流流速十分缓慢、水流交换性能差，入湖污染物大量溶解并沉积于湖底，进出湖污染物质量严重失衡，从而加剧了湖泊水质恶化和富营养化持续发展趋势，导致滇池草海、外海蓝藻水华现象的常年出现。因此，截断滇池流域主要的污染源（城镇生活点源）入湖通道，控制流域农业非点源的产生量，做好滇池环湖湖滨带建设的末端截流措施，减少滇池入湖污染物量，扭转滇池出入湖污染负荷极不平衡的状态，逐步减少滇池湖泊的污染负荷总量（包括可能释放到水体的沉积物量）才是治理滇池及其流域水污染问题的关键。

基于复杂地形遮挡影响下的滇池水环境数值模拟模型（马巍等，2007），通过数值模拟手段核算滇池的水环境容量，并以此作为滇池环湖入湖污染物的总量控制目标，同时确定适当的水环境容量分配原则，对滇池各环湖入湖河流输入污染物质实施总量控制，并将内源释放作为入湖污染负荷的一部分纳入总量控制管理。

2.增加区域水资源量，提高滇池水环境容量并保证其生态环境用水

滇池流域水资源十分匮乏，不仅严重制约了当地经济社会的可持续发展，同时人类活动也严重挤占了河湖的生态环境用水，致使滇池湖泊和环湖入湖河流均在不同程度上丧失了原有的生态服务功能和服务价值，这也是滇池水污染异常严重并难于治理的重要原因。因此，增加区域水资源量、适当恢复滇池流域河湖原有的生态环境用水是解决这一问题的关键。

通过从外流域调水（比如滇中引水、牛栏江补水）进入滇池，不仅可增加滇池流域的水资源总量，总体解决目前区域经济社会发展过程中存在的流域水资源总量不足的问题，从而可以适当恢复湖泊与周边入湖河流的生态环境用水，促使其逐步恢复原有的生态服务功能，实现其生态服务价值；同时由于滇池流域水资源总量的增加，不仅可以提高滇池水体的水环境容量，而且还可以改善湖泊现有的水动力条件和入湖污染物质进出极不平衡的现状，有利于滇池水体朝水质逐步改善的方向发展。

3.缩短入湖污染物的滞湖时间，改善物质出入湖不平衡状况

对于滇池外海而言，绝大部分污染物来自于滇池北部的盘龙江、宝象河、大清河，3条河的入湖污染物量约占外海总入湖量的80%以上，而外海唯一出湖口——海口河位于滇池的西南侧，污染物出湖输移路线较长（图2-18），加之滇池湖流运动十分缓慢，不仅使入湖污染物滞留湖区的时间很长，而且入湖污染物在随湖泊环流的迁移、扩散及转化过程中大量负荷沉积到湖底，从而形成目前滇池外海北高南低、东高西低的浓度梯度格局；加之受湖面较为强烈的水面蒸发影响，年均出湖水量很少，从而导致滇池外海入出湖的污染物质极不平衡（进多出少）。因此，缩短入湖污染物（主要是外海北部入湖的）在湖体的滞留时间，提高出入湖污染物质的比例，对改善滇池湖泊水质、减少湖泊内源累积是非常有益处的。

由滇池流域水系可知，滇池北部的盘龙江、宝象河、大清河距离草海的西园隧洞出口较近，可以考虑从西园隧洞排水，再结合外流域调水时从滇池南部进入、开启海埂节制闸从西园隧洞排水，从而可大大缩短滇池入湖污染物的滞湖时间，改善滇池环湖入湖污染物质进出不平衡状态，达到滇池水污染治理和水生态逐步恢复的目的和效果。

2.4.3 滇池流域水污染治理总体对策

基于上述的防治策略，滇池流域水污染治理总体对策可归纳总结为以下3个方面：

1.入湖污染物排放总量定额控制，通过多种措施加强流域污染源治理

马巍等（2007）利用数学模型，计算得到滇池为达到水资源保护水功能区水质保护目标，在枯水年枯水期设计水文条件下，COD、TP、TN 3项指标的纳污能力分别为19266t/a、295t/a、3805t/a；而当设计水文条件为枯水年丰水期，其他目标不变情景下，预测得到COD、TP、TN 3项指标的纳污能力又分别为39645t/a、352t/a、4859t/a。根据李锦秀等（2005）提出的滇池入湖污染物总量控制定额确定方法，得到滇池点源与面源总量控制定额分别为：点源：COD 19266t/a、TP 295t/a、TN 3805t/a；面源：COD 20379t/a、TP 57t/a、TN 1054t/a。

将计算得到的滇池污染源总量控制定额与2000年现状污染负荷比较，得到不同指标污染负荷削减量为：COD点源需要削减11484t/a，而面源总量定额尚有一定富余；TP指标削减量分别为，点源 495t/a、面源508t/a；TN指标削减量分别为：点源 4129t/a、面源1777t/a。由此可见，为了实现达到Ⅲ类水质保护目标，现状TP点源与面源削减率分别高达66%、89%，现状TN点源与面源削减率分别为52%和63%。污染源削减任务异常繁重，水污染治理十分艰巨。因此，必须结合其他措施，如外流域调水、改善进出滇池物质极不平衡等，改善滇池湖泊水流及物质循环条件，提高滇池水体自净能力及水环境容量，以提高滇池水污染治理及水环境保护的效率。

2.外流域引水增加滇池流域水资源量，改善并逐步恢复滇池水生态环境

滇池流域水资源匮乏，严重制约了区域经济社会发展，加速了滇池水环境恶化和富营养化问题。实施滇中引水工程（包括近期的牛栏江-滇池补水工程），不仅可显著增加滇池流域的清洁水资源量，改善湖泊进出水量严重失衡的状态，同时还将在出入湖水流的作用下加快滇池水体的循环与交换，改善湖泊水动力条件，提高湖泊水体自净能力，增强湖泊容纳污染物的能力。

为模拟预测引水济滇改善滇池的水环境效果，定量分析多大的引水量能在多大程度上改善滇池水质，在2000年入湖水流及污染负荷条件下，根据滇中调水改善滇池水环境可能的引水线路并结合滇池目前的出入湖水流条件，设计了一条引水济滇补水线路：从滇池北部的盘龙江引水入滇池，并从西南部的海口河排出（连接草海与外海的海埂节制闸关闭），年设计引水规模为10亿m³（年内各月平均分配水量），引水为滇中调水水源地金沙江，其水质类别为Ⅱ类（COD_Mn=2.0mg/L，TP=0.02mg/L，TN=0.2mg/L）。

2000年滇池外海模拟年均水质现状为COD_Mn=6.86mg/L、TP=0.286mg/L、TN=2.04mg/L，引水后滇池外海各指标年均浓度分别降低为COD_Mn=5.34mg/L、TP=0.23mg/L、TN=1.63mg/L，COD_Mn、TP、TN 3项指标浓度分别改善了22.9%、19.6%、20.2%，引水济滇水质改善效果十分明显，但综合水质仍为劣Ⅴ类。年内水质（以TP为例）浓度变化过程见图2-19。

3.改变滇池现行的运行方式，恢复外海和草海间的水力联系，增大西园隧洞出湖水量，以缩短北部入湖污染物的滞留时间

根据云南省地理所彭永岸的治滇新思路，认为解决滇池污染的根本办法是倒置滇池与昆明市上下游的角色，让滇池水自南向北流，从而使昆明市处于滇池的下游。经过初步论证，这在地理条件上是允许的；同时随着西园隧洞的开通，改变滇池目前的运行调度方式即可实现滇池水自南向北流，可有效缩短滇池北部大量入湖污染物的滞湖时间，改变污染物质出入湖极不平衡的现状。同时结合规划中的滇中调水工程，让来水从滇池南部入湖，并根据西园隧洞出流能力尽量从该出口排水，则引水和滇池倒流都能达到最佳效果。

通过对2000年滇池逐月出湖流量的统计，滇池单月最大出湖流量约50m³/s，而西园隧洞最大设计出流为40m³/s，在考虑海口河适当出流的条件下，开启海埂节制闸，尽量从西园隧洞出水，以改变现行的以海口河出流为主的排水方式是可以实现的。

在无引水条件下，改变滇池现行的排水方式对滇池水质改善效果十分显著，如COD_Mn、TP、TN 3项指标浓度分别由现状的6.86mg/L、0.286mg/L、2.04mg/L下降到5.40mg/L、0.22mg/L、1.43mg/L，三指标分别改善了21.4%、22.6%、29.8%，比现行运行方式下从盘龙江—海口河引排水10亿m³的效果还稍好，其年变化过程见图2-20。由于滇池排水方式的改变，致使汛期从滇池东北部入湖的大量负荷能较快地从西园隧洞排出湖外，不仅有效改善了滇池污染负荷出入极不平衡的现状，避免北部重污染入湖污染负荷长期滞留滇池的现象，同时也大大缩短了入湖污染物的滞湖时间，从而可有效减轻滇池的水污染状况。

在2000年现状出入湖流量基础上，年引水10亿m³后滇池月均最大出湖流量增加到80m³/s左右，在考虑海口河（出流能力为100m³/s）联合出流的条件下，尽量从西园隧洞出水的排水方式也是可以实现的。根据滇中调水规划，从滇池南部的柴河附近引水入滇池，开启海埂节制闸，尽可能加大草海西园隧洞的排水量，剩余水量由海口河排出。在此引排水路线及排水方式下，引水入湖可使外海COD_Mn、TP、TN 3项指标浓度分别由现状的6.86mg/L、0.286mg/L、2.04mg/L下降到4.19mg/L、0.18mg/L、1.16mg/L，3项指标分别改善了39.0%、37.1%、43.1%，水质改善效果异常显著，其综合水质类别下降一个等级（由劣Ⅴ类下降到Ⅴ类）。

对比两种引排水线路及滇池相应的运行方式对滇池水环境改善效果，从滇池南部引水入湖、北部西园隧洞出湖为主的引排水线路对滇池水质改善效果比从盘龙江—海口河引排水线路高出约19个百分点，由此可见引排水线路及运行调度方式所带来的水质改善效果差异是非常显著的。两种引水调度方式对滇池水质年内变化影响见图2-21，从南部入湖、北部出湖的引排水线路可有效削减汛期（5—8月）从滇池北部入湖的面源负荷引起滇池浓度显著升高的现象，同时在年内各月的水质均比从北部入湖、南部出湖的引排水线路要好得多。