望虞河出入太湖磷通量計(jì)算分析

陳年浩，劉彤，錢新

（南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院/污染控制與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023）

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

望虞河南起太湖貢湖灣沙墩口，流向東北，在耿涇口入長江，總長60.80 km，是連接太湖和長江距離最短的流域性河道。望虞河既是長江水源直接引入太湖的通道，也是汛期太湖水外排長江的重要排水通道。望虞河流域?qū)俚湫推皆泳W(wǎng)區(qū)，兩岸支流口門眾多，東岸支流已全部閘控，西岸支流仍有口門開敞。西岸地區(qū)污染負(fù)荷排放較重，對引水水質(zhì)有不利影響。

1.2 數(shù)據(jù)來源與計(jì)算方法

望虞河出入湖水量和斷面總磷濃度相乘即可計(jì)算磷通量。2007—2021 年水量數(shù)據(jù)來自水利部太湖流域管理局，入湖斷面沙墩港橋2007—2009年水質(zhì)數(shù)據(jù)來自每月一次流域巡測，2010—2021年水質(zhì)數(shù)據(jù)來自自動監(jiān)測站。

2 結(jié)果與討論

2.1 望虞河出入湖水量

2002—2021 年，望虞河年均入湖水量7.54×108m3，相較1986—2001 年增加了13 倍。2015 年以來，年均入湖水量4.40× 108m3，僅為2002—2014 年的47.70%。2004—2014 年，望虞河年入湖水量占太湖年總?cè)牒康?.50%～14.80%，2015—2020 年，該比例0.90% ～4.80%。2007—2013 年，引江濟(jì)太以“以清釋污”為主，4—10 月為太湖藍(lán)藻的生長旺盛期，該時間段累計(jì)引江入湖水量占總量的63.70%。望虞河集中在夏季豐水期排水，冬季枯水期引水，4—10 月累計(jì)引江入湖水量占總量15.00%，如圖1所示。

圖1 望虞河出入湖水量變化圖

2.2 望虞河入湖磷通量

2007—2021 年，望虞河入湖磷通量17.97 ～199.36 t，年均87.09 t，如圖2 所示。2007—2018 年，環(huán)太湖入湖磷通量1 730～2 800 t，累計(jì)25 470 t，同期望虞河入湖磷通量累計(jì)1 186.86 t，占全湖比例4.70%。2015 年以來，望虞河年均入湖磷通量43.74 t，僅為2007—2014年的35.00%。2007—2014年，全湖入湖磷通量累計(jì)17 030 t，年均2 128.75 t，同期望虞河入湖磷通量累計(jì)1 000.20 t，年均125.02 t，占比5.90%。2015—2018 年，全湖入湖磷通量累計(jì)8 440 t，年均2 110 t，同期望虞河入湖磷通量累計(jì)186.66 t，年均46.67 t，占比2.20%。

圖2 望虞河出入太湖磷通量及其年內(nèi)分布圖

貢湖灣水體年蓄磷量13.86 ～29.01 t，望虞河入湖磷通量是貢湖灣水體年蓄磷量的0.80 ～9.10 倍，平均4.1 倍。隨著2015年以來望虞河入湖水量的減少，2015—2021年，望虞河入湖磷通量是貢湖灣水體年蓄磷量的0.80 ～2.70倍，平均2倍，僅有2007—2014年的45.80%?？梢娨瓭?jì)太帶來的磷通量對貢湖灣可造成頗高的磷負(fù)荷沖擊。

從望虞河入湖磷通量年內(nèi)分布來看，不同年份之間的差異較大（見圖2），4—10 月是太湖藍(lán)藻的生長旺盛期，2007 年和2009 年4—10 月入湖磷通量占全年的比例為100%，2014 年和2015 年為0。2007—2013 年，引水集中在藍(lán)藻生長旺盛的4—10月，因而4—10月入湖磷通量占比較高，除2012年占比僅為7.40%外，其他年份占比43.70%～100%，平均60.90%。2014—2021年集中在冬春季枯水期引水，4—10月入湖磷通量占比較低，除2017年占比高達(dá)65.90%外，其他年份占比0%～32.70%，平均19.40%

2.3 望虞河出湖磷通量

2007—2021年，望虞河出湖磷通量為5.84 ～235.83 t，年均71.26 t（圖2）。從望虞河出湖磷通量占環(huán)太湖出湖磷通量的比例來看，由于《太湖健康狀況報告》只有2007 年和2009—2014年的環(huán)太湖出湖磷通量，因此主要關(guān)注2009—2014年的情況，2009—2014年，環(huán)太湖出湖磷通量為510 ～680 t，累計(jì)3 450 t，同期望虞河出湖磷通量累計(jì)293.29 t，占全湖比例8.50%，高于同期望虞河入湖磷通量占全湖的比例（5.20%）。

從望虞河出湖磷通量占貢湖灣水體蓄磷量的比例來看，望虞河出湖磷通量是貢湖灣水體年蓄磷量的0.30 ～10.20 倍，平均3.50 倍。除去流域水情極端特殊的2015 年和2016 年，望虞河出湖磷通量是貢湖灣水體年蓄磷量的0.30 ～4.90 倍，平均2.60倍。2019年以來，望虞河出湖磷通量較為穩(wěn)定，在86.29 ～95.88 t 之間，是貢湖灣水體年蓄磷量的4.20 ～4.40 倍，可見望虞河是太湖水外排及污染物出湖的重要通道。從望虞河出湖磷通量的年內(nèi)分布來看，4—10 月正值太湖流域的汛期，太湖集中在汛期排水，不同于入湖的情況，2007—2021年中有11年的4—10月出湖磷通量占全年比例為100%，1年為99.90%，其余年份除2010年為42.60%外，均在80%以上（見圖2）。

2.4 望虞河凈入湖磷通量

2007—2021年，望虞河凈入湖磷通量-214.47 ～191.68 t，累計(jì)237.46 t，年均凈入湖15.83 t。2009 年太湖流域年降水量達(dá)到1 625.40 mm，比常年偏多12%，發(fā)生流域洪水，望亭水利樞紐全年引水量4.88×108m3，不及排水量7.06×108m3，凈入湖磷通量-26.36 t；2015 年和2016 年凈入湖磷通量分別為-111.00 t和-214.47 t；2019-2021年，凈入湖磷通量小于0。由此可見，太湖—望虞河磷收支變化主要取決于入湖和出湖水量的多寡，近年來凈通量呈現(xiàn)減小的趨勢。

根據(jù)水利部太湖流域管理局發(fā)布的《太湖流域綜合規(guī)劃（2012—2030 年）》，望虞河遠(yuǎn)景規(guī)劃引江水量達(dá)34×108m3，入湖水量22.10×108m3。此外，已經(jīng)動工的新孟河延伸拓浚工程作為引江濟(jì)太第二通道，將引長江水從竺山灣入太湖，根據(jù)《太湖流域水量分配方案》，2030年新孟河界牌水利樞紐規(guī)劃引江水量31.10×108m3，入湖水量21.20×108m3。因此，在未來規(guī)劃引江濟(jì)太調(diào)水量顯著增加的情況下，需要深入研究引江濟(jì)太調(diào)水對貢湖灣乃至竺山灣及太湖全湖水質(zhì)及水生態(tài)的影響，以保障實(shí)現(xiàn)“兩個確?！钡奶卫砟繕?biāo)。

2007—2021年，望虞河凈入湖磷通量累計(jì)237.46 t，約是貢湖灣水體蓄磷量的11倍。2007-2021年中有10年4—10月的凈入湖磷通量小于0，也即在藍(lán)藻生長旺盛期間，太湖通過望虞河的磷通量以凈出湖為主。11—3月氣溫較低，不利于藍(lán)藻生長，此時“引磷入湖”產(chǎn)生水華沖擊的風(fēng)險較小?？梢钥吹匠?016年幾乎全年都在排水外，其他年份在11—3月的凈入湖磷通量均大于或等于0，也即太湖通過望虞河的磷通量以凈入湖為主。需要注意的是，2007—2021年中仍有5年4—10月的凈入湖磷通量大于0，最低的2017 年為16.32 t，最高的2007 年為191.68 t，對于貢湖灣而言，如此量的磷進(jìn)入湖區(qū)仍是可觀的磷負(fù)荷沖擊，此時“引磷入湖”存在促進(jìn)藍(lán)藻生長和水華暴發(fā)的風(fēng)險。

3 結(jié)論

2007—2021 年，望虞河入湖磷通量17.97 ～199.36 t，平均是貢湖灣水體年蓄磷量的4.10倍，其中2007—2018年，占全湖比例4.70%。2015 年以來，年均入湖磷通量僅為2007—2014年的35%。引江濟(jì)太帶來的磷通量占全湖比例不高，但對貢湖灣可造成頗高的磷負(fù)荷沖擊。2007—2021 年，望虞河出湖磷通量5.84 ～235.83 t，其中2009—2014年，望虞河出湖磷通量占全湖比例8.50%，高于入湖磷通量占全湖比例。望虞河出湖磷通量平均是貢湖灣水體年蓄磷量的3.50倍，是太湖水外排及污染物出湖的重要通道。2007—2021 年，望虞河凈入湖磷通量累計(jì)237.46 t，近年來年度凈通量呈現(xiàn)減小的趨勢。在藍(lán)藻生長旺盛期間，太湖的磷通量以凈出湖為主，在11—3 月以凈入湖為主。合理開展引水調(diào)度，減少入湖水體的磷負(fù)荷沖擊。