湘江長沙樞紐工程建設(shè)對湘江長沙段水質(zhì)狀況變化的分析

蘇珊 蔣飛紅 梅 鹍

（長沙水文與水資源勘測局 長沙市 410014）

湘江長沙樞紐工程建設(shè)對湘江長沙段水質(zhì)狀況變化的分析

蘇珊 蔣飛紅 梅 鹍

（長沙水文與水資源勘測局 長沙市 410014）

文章收集了湘江長沙段4個常年水質(zhì)監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）標(biāo)準(zhǔn)，采用單項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)法評價(jià)水源地水質(zhì)狀況，發(fā)現(xiàn)各監(jiān)測斷面水質(zhì)類別基本符合相應(yīng)目標(biāo)要求。研究表明，湘江長沙段仍存在水質(zhì)污染問題，且該流域各污染物濃度與湘江水位關(guān)系密切，但整體水質(zhì)未見惡化，工程的建設(shè)對其影響不大，工程運(yùn)營后該段水體營養(yǎng)化污染的風(fēng)險(xiǎn)變大。

湘江長沙段 水質(zhì)監(jiān)測 湘江長沙綜合樞紐工程

引言

湘江自南向北流經(jīng)長沙市區(qū)，把長沙市分為河西、河?xùn)|兩部分，河道寬（800～1 400）m，河床主要由砂礫石組成，兩岸筑有城市防洪大堤，瀏陽河、撈刀河自湘江東面，溈水、靳江自湘江西面匯入湘江。2010年10月湖南省政府在長沙市下游望城區(qū)境內(nèi)的蔡家洲開工建設(shè)湘江長沙綜合樞紐，該工程的建設(shè)營運(yùn)，必然對湘江長沙段及整個湘江流域的生態(tài)環(huán)境造成一定影響。水利工程的建設(shè)運(yùn)營使庫區(qū)流速減緩，水體滯留時間增加，自凈能力減弱。具體表現(xiàn)為兩個方面：一是庫區(qū)上游發(fā)生水污染事故時，水流流速的減緩不利于污染物的遷移擴(kuò)散；二是水流變緩后，大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入庫區(qū)時，庫區(qū)水體將出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

1 研究方法

（1）水樣采集及樣本選取。

監(jiān)測斷面為猴子石、長沙、岳華和丁白渡口等4個斷面，如圖1所示。根據(jù) 《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》SL 219-2013中采樣要求將水樣保存至聚乙烯或玻璃

瓶中，并添加相應(yīng)保存劑。

圖1 監(jiān)測斷面示意圖

根據(jù)長沙市水資源公報(bào)資料，選取各水平年分別為：豐水年份2010年和2012年、枯水年2011年、偏枯水年2013年、偏豐水年2014年。本文將收集各水平年汛期、非汛期和全年監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析其水質(zhì)的變化情況并進(jìn)行趨勢分析。

（2）監(jiān)測指標(biāo)及及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

本次研究選取氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷和砷4個指標(biāo)，采用GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中相應(yīng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，分汛期、非汛期和全年對4個監(jiān)測斷面進(jìn)行評價(jià)。依據(jù)《長沙市水功能區(qū)劃》，猴子石大橋斷面位于湘江長沙暮云-傅家洲飲用水源區(qū)，長沙斷面位于湘江傅家洲-月亮島景觀娛樂用水區(qū)，岳華斷面位于湘江望城開福過渡區(qū)，丁白渡口斷面位于湘江望城飲用水源區(qū) （為2013年增測斷面），4個監(jiān)測斷面所在的水功能區(qū)2015年及2020年水質(zhì)目標(biāo)均為III類。

2 結(jié)果分析

（1）氨氮指標(biāo)分析。

氨氮是衡量水體富營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)之一。湘江長沙段氨氮指標(biāo)變化如圖2。通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)對比分析看出，汛期各監(jiān)測斷面指標(biāo)濃度在（0.20～0.81）mg/L之間，水質(zhì)狀況為II類、III類；非汛期各監(jiān)測斷面指標(biāo)濃度在（0.46～1.43）mg/L之間，水質(zhì)狀況為II類、III類、IV類；全年期各監(jiān)測斷面指標(biāo)濃度在 （0.35～0.96）mg/L之間，水質(zhì)狀況為II類、III類。從氨氮指標(biāo)分析，水質(zhì)狀況上游（代表斷面猴子石）較下游（代表斷面岳華）好，再往下游到湘江長沙樞紐工程 （代表斷面丁白渡口）水質(zhì)狀況良好，同時期，岳華斷面氨氮指標(biāo)偏高，主要是由于支流撈刀河和瀏陽河河水的匯入引起；另外，4個斷面汛期較非汛期水質(zhì)狀況好。根據(jù)相關(guān)資料，非生物作用下，氨氮除去轉(zhuǎn)化與溫度、光照強(qiáng)度成正相關(guān)性。隨著湘江長沙樞紐工程的建設(shè)，工程蓄水將使湘江長沙飲用水源地水位上升，水體深度、溫度將有所變化，氨氮的去除率下降，使得藻類物質(zhì)的同化作用起主要作用，湘江長沙段水質(zhì)可能出現(xiàn)局部富營養(yǎng)化。

（2）高錳酸鹽指標(biāo)分析。

圖2 氨氮變化趨勢圖

高錳酸鹽指數(shù)是反映水體中有機(jī)及無機(jī)可氧化物質(zhì)污染的常用指標(biāo)。湘江長沙段高錳酸鹽指數(shù)指標(biāo)變化如圖3。通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)對比分析看出，各監(jiān)測斷面在選取的年份中汛期、非汛期及全年高錳酸鹽指數(shù)監(jiān)測指標(biāo)為（2.0～2.5）mg/L,水質(zhì)狀況為II類、III類。湘江長沙樞紐工程的建設(shè)前及建設(shè)中，長沙湘江飲用水水源地水質(zhì)指標(biāo)高錳酸鹽指數(shù)變化不大。

（3）總磷指標(biāo)分析。

在天然水和廢水中，磷以各種磷酸鹽形式存在，總磷是有機(jī)磷、無機(jī)磷、縮合磷酸鹽的總和，它們存在于溶液、腐殖質(zhì)、沙泥和水生生物中，當(dāng)水體磷含量超過0.1 mg/L時，藻類會過量繁殖，則達(dá)到有害程度，因此，它是評價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)，也是反映水體富營養(yǎng)化程度營養(yǎng)鹽水平的指標(biāo)之一。湘江長沙段總磷指標(biāo)變化如圖4。通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)對比分析看出，各監(jiān)測斷面在選取的年份中汛期、非汛期及全年

總磷監(jiān)測指標(biāo)均能達(dá)到III類標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)狀況上游（代表斷面猴子石）較下游（代表斷面岳華）好，其中岳華斷面2010～2014年各時期總磷含量基本都是超過0.1 mg/L，主要影響是湘江支流瀏陽河河水總磷含量偏高，匯入湘江后導(dǎo)致總磷監(jiān)測指標(biāo)高；同時各監(jiān)測斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)分析比較得出汛期較非汛期含量低。

圖3 高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢圖

（4）砷指標(biāo)分析。

砷是有毒指標(biāo)之一。湘江長沙段砷指標(biāo)變化如圖5。通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)對比分析看出，近5年來，汛期各監(jiān)測斷面指標(biāo)濃度在（0.005 1～0.008 6）mg/L之間，非汛期各監(jiān)測斷面指標(biāo)濃度在 （0.0031～0.007 3）mg/L之間，全年期各監(jiān)測斷面指標(biāo)濃度在（0.004 6～0.006 9）mg/L之間，水質(zhì)狀況都能達(dá)到I類。從數(shù)據(jù)分析，總趨勢是出口斷面水質(zhì)好于入口斷面，說明主要是受上游工業(yè)污染影響，而本河段范圍內(nèi)污染不算嚴(yán)重。

圖4 總磷變化趨勢圖

3 結(jié)論

河流上興建水利工程會對流量的變化進(jìn)行控制，這種做法將影響庫區(qū)范圍內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量。首先會對水質(zhì)凈化的特有規(guī)律造成影響，如水質(zhì)的擴(kuò)散，稀釋規(guī)律等；另一個方面，水的稀釋速度減慢，導(dǎo)致出現(xiàn)富營養(yǎng)化的狀況，從而影響水質(zhì)，加重污染。湘江長沙樞紐工程建設(shè)對湘江長沙飲用水源地水質(zhì)狀況分析如下：

（1）湘江長沙樞紐工程的建設(shè)對湘江長沙飲用水水源地水質(zhì)暫時沒有造成明顯的變化，目前，湘江長沙段水質(zhì)狀況基本良好，符合近年來長沙市對湘江水質(zhì)的目標(biāo)要求。

圖5 砷變化趨勢圖

（2）湘江長沙段部分河段及一級支流的氨氮、總磷濃度較高，尤其是在非汛期，長沙地區(qū)湘江一級支流，尤其是入湘江河口處，這兩個指標(biāo)都存在超標(biāo)現(xiàn)象，另一方面湘江長沙段水質(zhì)受上游重金屬污染尤其是鎘和砷的影響，隨著水文情勢的改變，重金屬的沉積會對環(huán)境造成一定的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）湘江長沙樞紐工程蓄水后，水溫升高，水流流速減小，使得水體自凈能力較天然河流弱，這將有利于藻類大量生長而導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，所以長沙湘江飲用水源地范圍內(nèi)可能產(chǎn)生局部富營養(yǎng)化的現(xiàn)象。

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2015-11-20）

蘇珊（1980-），女，大學(xué)本科，工程師，主要從事水文分析計(jì)算與研究工作，手機(jī)：13687339131。