沱江三皇廟水文站洪水過程中水質(zhì)變化分析

(四川省成都水文水資源勘測(cè)局，四川 溫江，611130)

沱江是長(zhǎng)江的一級(jí)支流，也是四川省腹地的重要河流之一。沱江以綿遠(yuǎn)河為主源，先后接納了石亭江、湔江、清白江、毗河等四條主要支流，在四川省金堂縣趙鎮(zhèn)稱為沱江。沱江流域城鎮(zhèn)集中、人口密集，環(huán)境壓力日益增加，水污染治理任務(wù)艱巨。在一次流域降雨形成的洪水過程中，水質(zhì)水量都會(huì)發(fā)生變化。通過分析沱江三皇廟水文站洪水過程水質(zhì)水量的變化特征和規(guī)律，進(jìn)一步從宏觀上分析沱江上游污染物來源，為打好沱江污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)提供一些依據(jù)和參考。就此選取三皇廟水文站2018年“7·2”和“7·11”兩場(chǎng)洪水過程中水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析。

1 三皇廟水文站基本情況

三皇廟水文站位于四川省金堂縣悅來鎮(zhèn)(東經(jīng)104°29′，北緯30°48′)，是沱江上游各支流匯合后的第一個(gè)水文站，控制集水面積6590km2，該斷面以上有6個(gè)水文站、13個(gè)雨量站(不含中小河流布設(shè)的站點(diǎn))。河流特性為平原河流特性，洪水漲水慢，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，斷面沖淤變化較小，水位—流量關(guān)系相對(duì)穩(wěn)定。

三皇廟水文站水質(zhì)斷面2018年全年水質(zhì)類別為Ⅲ類(均值法)；汛期水質(zhì)類別為Ⅲ類(均值法)；枯水期水質(zhì)類別為Ⅳ類(均值法)，主要超標(biāo)污染物為總磷和氨氮。

2 2018年“7·2”洪水水量及水質(zhì)情況

2018年7月1日至2日沱江上游普降大雨，暴雨中心主要集中在幾個(gè)城鎮(zhèn)，其中7月2日石堤堰水文站(毗河)8時(shí)-14時(shí)雨量137.5mm、金輪雨量站(石亭江)8時(shí)-14時(shí)雨量106.5mm、三水水文站(青白江)14時(shí)-20時(shí)雨量54.0mm、黃許雨量站(綿遠(yuǎn)河)8時(shí)-14時(shí)雨量54.0mm。三皇廟水文站從2日14時(shí)開始漲水，23時(shí)25分最大洪峰3110m3/s，隨后開始回落，到5日3時(shí)基本落平，洪水總量為3.6億m3。

洪水過程主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、渾濁度、pH值、電導(dǎo)率，共計(jì)6個(gè)指標(biāo)。從監(jiān)測(cè)成果上看，氨氮含量在0.30mg/L～1.07mg/L，高錳酸鹽指數(shù)3.1mg/L～8.5mg/L，兩項(xiàng)指標(biāo)均在洪峰時(shí)含量達(dá)到最大，隨后降低，但落坡相對(duì)于漲坡時(shí)的含量大；總磷0.09mg/L～0.14mg/L，與氨氮和高錳酸鹽指數(shù)恰好相反，在洪峰的時(shí)候含量最小，漲落坡的含量相對(duì)增大；pH值和電導(dǎo)率在此次洪水過程中基本穩(wěn)定；渾濁度與流量呈正相關(guān)變化。各種指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1。

表1三皇廟水文站2018“7·2”洪水過程水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果

序號(hào)取樣時(shí)間流量(m3/s)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目pH值電導(dǎo)率氨氮高錳酸鹽指數(shù)總磷渾濁度μS/cmmg/LNTU①2018/7/2 18:0015608.024210.303.90.12340②2018/7/3 0:0030907.953291.078.50.092200③2018/7/3 20:0014007.863960.717.60.12740④2018/7/4 17:108087.863810.493.10.14670

3 2018年“7·11”洪水水量及水質(zhì)情況

受前期降雨影響，土壤基本處于完全飽和狀態(tài)，再加上9-11日沱江上游再次普降大到暴雨，造成此場(chǎng)洪水洪量更大，歷時(shí)更長(zhǎng)，暴雨中心從城鎮(zhèn)延伸至了龍門山脈。沱江上游的漢旺場(chǎng)水文站(綿遠(yuǎn)河)、高景關(guān)水文站(石亭江)等在11日的日雨量均達(dá)到了110mm以上，尤其廣漢雨量站(九曲河)達(dá)到了203mm。三皇廟水文站從9日8時(shí)開始漲水，19時(shí)35分最大洪峰3440m3/s，隨后開始回落；受持續(xù)降雨影響，11日2時(shí)又開始漲水，到19時(shí)10分最大洪峰為7810m3/s，而后回落，到14日18時(shí)基本落平。洪水總量為15.0億m3，僅次于1981年洪水，是三皇廟水文站有記錄以來的第二大洪水。此次洪水為復(fù)式峰。

洪水過程主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、渾濁度、pH值、電導(dǎo)率6個(gè)指標(biāo)。在這場(chǎng)復(fù)式峰中，氨氮含量在0.37mg/L～0.72mg/L，均是在洪峰時(shí)達(dá)到最大，后場(chǎng)峰中含量比前場(chǎng)峰大；高錳酸鹽指數(shù)2.6mg/L～4.4mg/L，在后場(chǎng)洪水漲坡時(shí)達(dá)到最大值4.4mg/L，相較于2日洪水含量降低；總磷仍然在洪峰時(shí)含量最低，相對(duì)與2日洪水持平。pH值和電導(dǎo)率在洪水過程中基本穩(wěn)定；渾濁度在洪峰時(shí)達(dá)到最大，其余時(shí)間都基本穩(wěn)定。各種指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。

表2三皇廟水文站2018年“7·11”洪水過程水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果

4 兩次洪水過程中水量水質(zhì)關(guān)系

從兩次的監(jiān)測(cè)成果上來看，監(jiān)測(cè)指標(biāo)的變化規(guī)律有著共性：

(1) 起漲階段：氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和渾濁度隨水量的增加含量增加，總磷隨水量的增加含量減小，pH值、電導(dǎo)率基本穩(wěn)定。

(2) 洪峰階段：氨氮和高錳酸鹽指數(shù)在洪峰時(shí)的含量較起漲時(shí)小，渾濁度在洪峰時(shí)的含量最大，總磷在洪峰時(shí)含量最小，pH值、電導(dǎo)率基本穩(wěn)定。

(3) 退水階段：氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和渾濁度隨著水量的減小含量也減小，但當(dāng)水量落回漲水前，含量卻比漲水前有所增大；總磷隨著水量的減小含量增大；pH值、電導(dǎo)率基本穩(wěn)定。

兩場(chǎng)洪水過程中各監(jiān)測(cè)指標(biāo)變化趨勢(shì)如圖1～圖4(為優(yōu)化趨勢(shì)圖，將部分監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行放大或縮小處理：總磷含量放大20倍，電導(dǎo)率讀數(shù)縮小100倍，渾濁度讀數(shù)縮小200倍，“7·11”洪水的氨氮含量放大10倍)。

圖1 三皇廟水文站“7·2”洪水過程中化學(xué)指標(biāo)過程線

圖2 三皇廟水文站“7·2”洪水過程中物理指標(biāo)過程線

圖3 三皇廟水文站“7·11”洪水過程中化學(xué)指標(biāo)過程線

圖4 三皇廟水文站“7·11”洪水過程中物理指標(biāo)過程線

根據(jù)這兩場(chǎng)洪水水量水質(zhì)的變化規(guī)律得出以下結(jié)論：

(1) “7·2”洪水：暴雨中心基本集中在幾個(gè)城鎮(zhèn)區(qū)域，氨氮和高錳酸鹽指數(shù)、渾濁度含量均隨著洪水的起漲而增大、退落而減小，說明本次洪水中的污染物含量主要受城鎮(zhèn)面源污染影響。總磷含量在水量小的時(shí)候大，在水量大的時(shí)候小，說明總磷主要為點(diǎn)源污染物影響[1]。

(2) “7·11”洪水：整個(gè)沱江上游都是大到暴雨，暴雨中心從城鎮(zhèn)區(qū)域延伸至龍門山一線，雨量和洪量相較于“7·2”洪水有所增加，但氨氮和高錳酸鹽指數(shù)、渾濁度含量卻沒有“7·2”洪水大。這說明城鎮(zhèn)以上區(qū)域受污染情況小，并且城鎮(zhèn)的面源污染物受到了前期降雨稀釋降解的影響[2]。總磷含量在水量小的時(shí)候大，在水量大的時(shí)候小，說明總磷主要為點(diǎn)源污染物影響。

5 結(jié)語(yǔ)

在洪水過程中，由于降雨徑流的沖刷和淋溶作用，將地表和沉積在下水管網(wǎng)中的污染物帶入納污水體，造成水體污染物的含量增加。隨著起漲階段的水量增大、流速增快，河底的沉積物也被沖刷而起，致使氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和渾濁度等面源污染物的含量都隨著流量的增大而增大，而總磷等點(diǎn)源污染物的含量則隨著流量的增大而減小。待到洪峰階段，污染物受到洪水的稀釋降解作用，比起漲階段的含量小。隨后的退水階段，水量逐漸減小、流量變緩，監(jiān)測(cè)斷面上游的污染物大多已被沖刷至下游，泥沙吸附著污染物逐漸沉降，造成面源污染物的含量逐漸減小，點(diǎn)源污染物的含量逐漸增大。但接近起漲流量時(shí)，沉積物并未完全沉降到起漲階段的狀態(tài)，故造成面源污染物含量比起漲階段大。