南水北調東線調水前后洪澤湖總磷含量時空變化探討

韋翠珍 付小峰2 李洪亮

（1.中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司 合肥 230601 2.淮河流域水資源保護局淮河水資源保護科學研究所 蚌埠 233001）

目前調水工程涌現，以緩解中國水資源空間分布不均衡與經濟發(fā)展的矛盾。長江干流已建或規(guī)劃建設跨流域調水工程多達近20 項[1]，南水北調東線工程位列其中。由于總磷河流水環(huán)境質量標準高于湖泊4 倍[2]，因此引調長江水后是否會惡化輸水線路各湖泊的水環(huán)境狀況備受關注。

洪澤湖作為淮河流域最大的湖泊，是蘇北地區(qū)居民生活、農業(yè)、工業(yè)水源，也是南水北調東線工程重要輸水線路和調蓄湖泊，其水環(huán)境狀況關乎南水北調的水質安全，也關系沿湖地區(qū)乃至淮河流域的可持續(xù)發(fā)展[3]。本研究基于洪澤湖多年監(jiān)測數據，分析南水北調東線調水前后洪澤湖總磷含量時空變化，為制定洪澤湖水質改善和南水北調東線水環(huán)境保障措施提供基礎支撐，也可為其他調水工程對調蓄湖庫的富營養(yǎng)化風險影響提供參考。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域

洪澤湖是淮河流域最大的湖泊型水庫，其地處蘇北平原中部西側，淮河中、下游結合部，是淮河河床的組成部分。洪澤湖西北部、西部和南部有時斷時續(xù)的低山和崗阜，東部地勢低平。臨近京杭大運河里運河段，背枕廢黃河，西納淮河，南注長江，東通黃海，北連沂沭，湖面分屬江蘇省淮安市的盱眙、洪澤、淮陰區(qū)3 縣（區(qū)）和宿遷市的泗陽、泗洪、宿城區(qū)3 縣（區(qū)）。

根據洪澤湖水文、水動力學特征、水質、生物分區(qū)特征，以及洪澤湖水功能區(qū)區(qū)劃特征，該研究將洪澤湖水域分成8 個區(qū)（圖1）：溧河洼區(qū)新汴河、新濉河匯入，地勢較高，水生植物分布較廣，生長茂盛[4]；臨淮區(qū)汴河、濉河匯入；老子山區(qū)為淮河匯入；三河區(qū)為三河匯入或匯出；二河區(qū)為蘇北灌溉總渠和二河出湖口；成子湖南區(qū)為徐洪河匯入或者出湖口；成子湖北區(qū)水體流動性差，水質受宿遷市城市尾水的影響[5]。該研究在每個分區(qū)設置1～3個水質監(jiān)測點，全湖共計16 個（見圖1）。

1.2 調查與監(jiān)測方法

野外調查于2011—2018年進行，每月10日左右采樣一次。水樣帶回實驗室后，采用《水質總磷的測定鉬酸銨分光光度法》（GB/T 11893-1989）測定總磷。

圖1 洪澤湖水域分區(qū)及水質監(jiān)測點示意圖

圖2a 2011—2018年洪澤湖總磷變化圖

圖2b 調水前后總磷含量圖

圖3 調水前后洪澤湖總磷季節(jié)變化圖

圖4a 洪澤湖全湖總磷空間變化圖

圖4b 調水前后洪澤湖總磷空間變化圖

利用WPS Office 2019 表格進行數據整理，IBM SPSS statistics 24 進行統(tǒng)計分析。南水北調東線于2013年10月19日通水，10月14日監(jiān)測，因 此該研究設置2011年1月—2013年10月為調水前，2013年11月—2018年為調水后。

2 結果與分析

2.1 調水前后總磷總體變化

洪澤湖總磷含量較高，8年來年均值為0.086mg/L，每年均高于0.05mg/L（見圖2a），是洪澤湖水質的定類因子之一。2013年總磷含量最高，隨后逐年下降，2018年略有回升。調水后總磷略有下降（見圖2b），但T 檢驗結果顯示調水對洪澤湖總磷變化的影響并不明顯（Sig.=0.222）。

2.2 調水前后總磷季節(jié)變化

無論調水前或調水后，洪澤湖秋季總磷含量最高，冬季次之，春秋季差異不大。調水后總磷在春、夏、冬季低于調水前，而秋季高于調水前（見圖3），T 檢驗結果顯示春季和冬季下降顯著（Sig.=0.000/0.029），夏秋季變化差異不大。比較調水前和調水后各季節(jié)的差異發(fā)現，調水后從春季開始總磷逐漸升高，秋季達到頂峰，冬季迅速下降，差異性顯著（Sig.＜0.01）；而在調水前春夏相差較小，秋季顯著高于夏季（Sig.=0.020），秋冬差異也不明顯。

2.3 調水前后總磷空間變化

縱觀全湖，溧河洼區(qū)總磷最高，中心湖區(qū)和老子山區(qū)次之，臨淮區(qū)最低（見圖4a）。比較調水前后不同區(qū)域的總磷變化，結果顯示成子湖北區(qū)、臨淮區(qū)、中心湖區(qū)調水后總磷高于調水前，其他區(qū)域反之（見圖4b）。但T 檢驗結果顯示調水后洪澤湖大部分水域總磷變化不明顯，僅成子湖南區(qū)和溧河洼區(qū)調水后顯著下降（Sig.=0.019/0.009）。

3 結論與討論

通過2011—2018年的總磷監(jiān)測數據分析長江調水對洪澤湖總磷的時空變化規(guī)律?？傮w而言，調水前后洪澤湖總磷變化不明顯；從時間維度上看，調水后春季和冬季洪澤湖總磷顯著下降，夏秋季差異不顯著；從空間維度上看，調水后成子河南區(qū)和溧河洼區(qū)總磷顯著下降，但其他湖區(qū)差異性較小。綜上所述可以看出：

（1）5年的調水并未顯著影響洪澤湖的總磷水平。由于總磷的河流水環(huán)境質量標準明顯高于湖泊，認為引調長江水北送可能會惡化調蓄或過水湖泊的水環(huán)境質量，但本研究結果顯示該現象并未出現。

（2）調水后洪澤湖季節(jié)變化明顯，春冬季顯著下降。冬初、春末是南水北調東線受水區(qū)農業(yè)灌溉高峰，需水量大，調入長江水后隨即出湖進入各灌區(qū)，提高了水體交換率，可能因此降低了春冬的總磷含量。

（3）調水后洪澤湖空間差異不明顯，僅成子湖南區(qū)和溧河洼區(qū)顯著下降。南水北調東線洪澤湖輸水線為三河入湖，成子南區(qū)的徐洪河出湖向北送水。調水后長江水調入三河區(qū)，經過中心湖區(qū)和成子河南區(qū)后出湖，這可能使得成子湖南區(qū)總磷流失，總磷含量降低；淮河干流水入老子山區(qū)后與三河區(qū)的長江水匯流，水力作用使得淮河水沖入溧河洼區(qū)，可能因此稀釋了溧河洼的總磷，總磷含量下降。

（4）洪澤湖無論調水前、后總磷含量均較高。一般而言，湖泊水體磷主要來源于工業(yè)點源、農業(yè)面源、內源以及各匯入河流所攜帶的磷。入洪澤湖主要河流包括淮河干流、新汴河、新濉河、汴河、濉河、三河、徐洪河等，除了長江水外，上述河流攜帶的磷亦有貢獻。因此洪澤湖高磷來源于何處有待進一步研究■