2.2　典型研究区域

该项目针对海河流域饮用水源地安全保障面临的严峻形势和问题，选取海河流域内水环境问题突出、历史资料齐全、项目开展便捷的典型区域进行饮用水源保护成套关键技术研究。于桥水库是天津市重要饮用水源地，是引滦入津的重要水利工程之一，该水库属于山区浅水性水库，水体中氮、磷浓度逐年升高，近年来多次暴发蓝藻，对天津市用水安全形成严重威胁，因此选取于桥水库及其周边开展外源氮磷营养盐控制、湖滨带人工湿地水体净化、生物监测预警、蓝藻暴发预测预警模型、生物控藻处置等技术研究。黄壁庄水库是河北省重要饮用水源地，金良河水质能够影响黄壁庄水库的入库河流水质，金良河河道被生活和农业生产垃圾所覆盖，有水不见水，对金良河进行河道整治，有助于黄壁庄水库水质的改善，因此选取河北省石家庄市金良河开展生态塘水体净化技术研究。海河干流是天津的母亲河，每到夏季，海河水变绿，蓝藻泛滥，因此选取海河干流开展曝气除藻技术研究。

2.2.1　于桥水库及其周边

2.2.1.1　自然地理

于桥水库位于天津市蓟州区东的蓟运河左支流州河出山口处，距县城3km，是以防洪、供水为主，兼顾农业灌溉、发电、养殖等综合利用的大（Ⅰ）型水库。坐标为北纬39°56′～40°23′，东经117°26′～118°12′，全流域位于暖温带半湿润大陆性季风气候带，多年平均气温为11.5℃；多年平均年降水量为750mm，降水多集中在夏季7—9月，冬季降水量仅为全年总量的1％～2％；年平均蒸发量1000mm；库区日照辐射强烈，2/3以上为晴好天气，年平均日照时数为2843h；季风风向变化明显，但是平均风速较小，多为静风、微风，冬季受蒙古高压控制，以西北风为主，夏季则以东南风为主。

于桥水库流域地形自东北向西南逐级下降，西北部主要为山区，向南渐成丘陵，中部为平原区，在平原的中部屹立着中道山，故形成北山、北川、中山、南川、南山的“三山两川”之地貌格局。在此地貌条件下，水库盆底地形大致可描述为：上游（东部）浅、下游（西部大坝一侧）深，北岸缓、南岸陡。上游包括南岸从二百户村到九百户村、北岸从山前屯到刘相营一线对应的库区范围，在这个区域内除原有的河道外，水库库底高程高于16m，水深较浅；下游包括南岸从九百户村到苏庄子、北岸从刘相营到七里峰一线对应的库区范围，库区内除北岸近岸地带之外，底高程位于13～15m之间，水深较深。北岸为山前平原，除门庄子岛附近，其余区域坡度较缓，近岸处坡度为1/1000～2/1000；南岸除五百户村至六百户村北部有部分平坦地形之外，其余区域全是山地。

2.2.1.2　水资源量

于桥水库总库容15.59亿m3，正常蓄水位21.16m（大沽高程，下同），相应库容4.21亿m3，汛限水位19.87m，死水位15.00m，死库容0.36亿m3，兴利库容3.85亿m3，调洪库容12.62亿m3，控制流域面积2060km2。该库由河北省始建于1959年12月，1960年7月完成第一期工程（拦河坝、泄洪洞），1975年划归天津市。为适应引滦输水规划，1981年建成溢洪道，1983年完成于桥水库增容加固，1983年引滦入津工程通水后，增加了引滦调蓄供水任务。2001—2003年完成了于桥水库除险加固。2008年，被水利部公布为国家级重要饮用水源地。

于桥水库枢纽工程包括大坝、放水洞、溢洪道。大坝为均质土坝，全长2222m，最大坝高24m，按千年一遇洪水设计，可能最大洪水校核，抗震设计按Ⅷ度设防。放水洞长55m，洞径5m，最大泄洪能力150m3/s。溢洪道为开敞式堰闸，设8孔闸门，净宽80m，最大泄洪能力4138m3/s。

于桥水库流域降水充足、河网密度大，属于海河、滦河流域重要水系，属于雨水-地下水补给型，受季节影响较大。水库主要汇入河流为沙河、黎河、淋河，3条支流的流域面积分别为887.0km2、488.0km2、252.0km2，河长分别为70.7km、55.5km、47.0km，多年平均年径流量分别为2.70亿m3、1.46亿m3、0.49亿m3。

2.2.1.3　社会环境

于桥水库上游流域包括5个县（市、区），包括遵化市、蓟州区、兴隆县、玉田县、迁西县，其中遵化市所占流域面积最大，辖区面积占全流域58％。

于桥水库上游3条主要河流——沙河、黎河、淋河在遵化市境内汇流。遵化市境内富含矿藏，同时化肥、啤酒等工业比较发达，上述工业均会对水环境造成不同程度的破坏。由于之前相应的上游水环境管理办法尚未出台，相关责任及监管不到位，导致工业废水未经处理或者处理不达标即排入河道，严重威胁下游于桥水库的供水安全（李玉英等，2001）。

于桥水库位于蓟州区境内，在依山傍水的条件下，蓟州区的水产养殖规模发展迅速，成为了全区的经济增长支点，带动了渔业、旅游、物资集散等一系列产业的快速发展。但与此同时，高污染负荷养殖用水，尤其是鱼箱养鱼中富含营养物质的养殖用水的回归入库，同样给于桥水库水华的暴发提供了潜在的风险（李万庆等，1999）。

2.2.1.4　引滦入津工程

天津市是水资源严重缺乏的城市，多年人均水资源量只有160m3，自产水量严重不足，无法保障天津市正常用水所需。为了解决城市用水问题，1982年天津市启动了引滦入津工程。引滦入津工程从滦河流域潘家口水库引水，经大黑汀水库以下的引滦枢纽闸，通过引滦输水隧洞，流入黎河干流，注入于桥水库，进行调蓄后供入下游的各自来水厂，见图2-4。

进入21世纪以来，由于降水量减少以及地下水的大量开采等原因，于桥水库流域内自产水量减少，个别年份年径流量不足10亿m3。为了保障防汛安全，并兼顾引滦工程的维护维修，现阶段于桥水库每年从潘家口水库调水2～3次，调水开始的时间分别为初春和秋末。

自从引滦入津工程启用以来，经由于桥水库向天津市的累积输水总量已经超过200亿m3，有效保证了天津市社会经济的正常发展。作为天津市最重要的地表水源地，于桥水库供水安全直接影响到天津市经济的发展和社会的稳定（徐良，2012）。

工程全线长234km，利用黎河河道输水长度为57.6km。作为引滦输水线路的重要组成部分，黎河输水设计流量为60m3/s，校核流量75m3/s。在保证率为75％和95％的情况下，可分别向天津城市供水10亿m3和6.6亿m3。因此，黎河产水量的多少和水质的优劣关系到黎河下游于桥水库的水量调度和水质安全，直接影响天津市的城市供水质量。

潘家口水库是引滦枢纽工程的源头，位于河北省承德市和唐山市的交界处，坝址在迁西县杨查子村南300m的滦河干流上，控制流域面积33 700km2，多年平均年径流量24.5亿m3。水库为多年调节水库，总库容29.3亿m3，其中兴利库容19.5亿m3，正常蓄水位222m。坝下游设抽水蓄能电站下池水库。

大黑汀水库位于潘家口水库下游30km处，坝址在迁西县大黑汀村北的滦河干流上，控制流域面积35 100km2，多年平均年径流量28.28亿m3，主要承接潘家口水库来水，区间支流主要为洒河。水库为年调节水库，总库容3.37亿m3，有效库容2.24亿m3。正常蓄水位133m，死水位121.5m。

2.2.2　金良河

2.2.2.1　自然概况

东庄村金良河水质改善生态工程位于河北省石家庄市井陉县微水镇东庄村。微水镇东庄村地处太行山东麓，河北省西陲，北邻平山县，东部和东南部与鹿泉、元氏、赞皇3县毗连，西部和西南部同山西省盂县、平定、昔阳3县接壤，地理坐标为北纬37°42′～38°13′，东经113°～114°18′。东庄村东西长约320m，南北宽约220m，海拔高度400～500m，地势东北高西南低，金良河沿东庄村南边流过，见图2-5。

井陉县微水镇春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季气温凉爽，冬季寒冷干燥，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。该地多年平均年降水量580mm，最大降水量1235mm，最小降水量365mm。无霜期206d，无雨雪期252d。最热月平均气温21.8℃，最冷月平均气温-6.8℃，年平均气温在12.8℃左右。

微水镇东庄村地势西高东低，四面环山，中间平坦，土地肥沃，境内山峦起伏，丘陵迤逦，河谷、盆地错落其间，山地、丘陵平均海拔高度为400～800m，地势险要。其地质构造为第四冲积层，地层由上而下土壤为亚黏土、轻黏土和细中粗砂，地基承载力为10～30t/m3，经勘探，当地地下未见不良地质现象。据国家地震局文件，该区地震基本烈度为Ⅵ度。

2.2.2.2　社会经济概况

微水镇面积100.21km2，人口5.97万。微水镇东庄村传统农业种植作物是小麦和玉米，近年来开始大面积种植油菜、中药材、油葵、酸枣和无公害蔬菜等作物。微水镇资源丰富，尤其以石灰岩和鞍山岩储量较大，矿业发展迅速，带动了微水镇经济发展。微水镇主导产业以化工、建材、服装、第三产业为主，全镇人均年收入达3000多元。东庄村现有农户117户，常住人口550人，农户庭院分布集中。

2.2.2.3　所在河流水系

井陉县为海河流域的一部分，属滹沱河流域，为滹沱河大支流冶河水系流经区域。井陉县境内的冶河水系，常年有水的河流只有绵河，上游季节性有水的支沟共11条，全年干涸只有行洪作用的共16条。东庄村金良河位于冶河水系的中上游，发源于井陉东南部金柱岭（史称金猪岭），途经吴家窑乡，良都地区（以前为良都乡，现划入微水镇），穿微水村流入冶河，此河全长23km，河道狭窄，最宽不足200m，流域面积102km2，常年有鹅毛泉注入（又称馍馍泉）。

东庄村金良河水经冶河后流入黄壁庄水库。黄壁庄水库位于河北省鹿泉市黄壁庄镇，不仅担负防洪功能，还是省会石家庄市的重要水源地，因此加大其上游滹沱河流域的水源保护和水污染防治是保护黄壁庄水库水质的一项重要的任务。

井陉县地形倾斜度大，植被、土壤较差，水土流失严重，一遇暴雨在短时间内即可成灾。井陉县域内无雨少雨的情况下，也时有洪灾发生，1966年绵河洪水冲毁大石桥就是一例。穿越县城的金良河上游吴家窑地区，多是暴雨中心，历次降雨，均偏大于其他地区，“96·8”洪灾，使河道两岸的堤防、护岸工程损坏70％以上，重建防洪工程105km，其中金良河19.08km。

2.2.3　海河干流

海河是我国华北地区最大的河流，海河支流北运河、永定河、大清河、子牙河和南运河汇合后成为海河干流，是永定河和大清河洪水的入海尾闾之一，是天津市区主要排沥河道，自西北向东南横贯天津市内六区和东丽区、津南区，从塘沽区大沽口入渤海湾，干流全长73km，河面平均宽度为100m，总面积2.3万km2，其中山区占54.1％，平原占45.9％。

海河干流作为一级主干河道，水体功能划分复杂，不仅是汛期行洪通道，也是天津市重要的备用水源地，其水功能区划为“备用饮用水源地，工业水源地，市区景观娱乐用水”。以二道闸为界，闸口以上为市区段，是天津地区经济发展的中心区域，闸口以下为入海段，不仅有广阔的土地与田野，而且正在向现代化的物流、贸易港口和加工经济区发展。20世纪60年代以来，由于上游兴建水利工程以及降水量减少，因此海河水资源和水环境发生了重大变化，入海水量大幅衰减。随着近年来京津冀地区一体化及区域经济政策扶持，天津市的经济得到了快速发展，同时也产生了一系列水污染程度增加等环境问题。由于河流两岸经济发展功能不同，上游地区以城市工业用水为主，下游区域以农业用水或村镇排污为主，导致海河干流水体污染物成分较为复杂。而海河口是天津市的主要入海河口之一，因此海河干流的污染物水平会对天津海洋环境质量产生较大的影响（戴天骄等，2014）。海河干流水体流速较慢，水体自净能力差，使水体长久处于严重污染状态，氯化物、氨氮、高锰酸盐指数等超标率较高。近年来，海河干流多次出现“死鱼”事件、水体变绿等现象，其水质状况及富营养化状况受到社会各方面的广泛关注（武丹等，2015）。