泰州市引江調(diào)水對河網(wǎng)水質(zhì)的影響分析

倪靜靜,吳澤雄,曹齊齊,陳 健,朱光軒

（江蘇省水文水資源勘測局泰州分局,江蘇 泰州 225300）

泰州市是典型的平原河網(wǎng)地區(qū),水資源豐富。隨著城市對水生態(tài)環(huán)境的要求越來越高,水資源安全保護(hù)、水環(huán)境污染防治迫在眉睫。針對水環(huán)境污染的問題,我國已經(jīng)開展了大量的治理研究工作,其中調(diào)水沖污作為河流水環(huán)境綜合整治的有效措施,已在南通、常州、上海等地推廣實(shí)施,并取得了較為理想的初期效果[1]。因此,為更好地發(fā)揮水利工程對區(qū)域水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等方面的改善作用,泰州市結(jié)合當(dāng)前水利工程生態(tài)與環(huán)境調(diào)度發(fā)展的現(xiàn)狀和實(shí)際調(diào)度工作,啟動(dòng)了“動(dòng)力調(diào)引長江水、改善河網(wǎng)水環(huán)境”的常態(tài)化運(yùn)行機(jī)制。

1 調(diào)水方案

1.1 調(diào)水時(shí)間

為掌握開機(jī)調(diào)水對河網(wǎng)水質(zhì)的影響,分別于2022年1 月20 日~29 日,2022年8 月7 日~8 月14 日、8 月23 日~9 月6 日開展了調(diào)水前后的水質(zhì)監(jiān)測。

1.2 調(diào)水監(jiān)測斷面設(shè)置

通揚(yáng)運(yùn)河、周山河、生產(chǎn)河、東姜黃河、西姜黃河、宣堡港、送水河、南官河、前進(jìn)河、兩泰官河、古馬干河、中干河、東城河、鳳凰河、如泰運(yùn)河、南干河。

1.3 調(diào)水影響范圍

泰州市引江調(diào)水是通過引江河高港樞紐開閘引水,主要覆蓋泰州市中北部全境,南部可達(dá)如泰運(yùn)河沿線,東部延伸到東姜黃河一線以東。

1.4 水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)和評價(jià)方法

針對采集的水體樣本,進(jìn)行如下的監(jiān)測項(xiàng)目：水溫、pH值、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量。評價(jià)方法：依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）,對各類監(jiān)測項(xiàng)目進(jìn)行單因子評價(jià)。

2 調(diào)水對河道水質(zhì)影響的分析

2.1 非汛期對重要河道調(diào)水前后水質(zhì)影響

在2022年1 月20 日~29 日非汛期期間,對通揚(yáng)運(yùn)河等13 條重要河道的24 個(gè)監(jiān)測斷面進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測,各類監(jiān)測項(xiàng)目的結(jié)果見圖1。通過對比分析可知：在調(diào)水后,斷面水質(zhì)中化學(xué)需氧量的Ⅰ類比例由50.0%上升為54.2%；Ⅱ類比例由12.5%下降到0.0%；Ⅲ類比例由4.2%上升到29.2%；Ⅳ類比例由25.0%下降到16.7%；Ⅴ類比例由8.3%下降到0.0%。調(diào)水后斷面水質(zhì)中高錳酸鹽指數(shù)的Ⅱ類比例由45.8%下降到37.5%；Ⅲ類比例由16.7%上升到50.0%；Ⅳ類比例由237.5%下降到12.5%。調(diào)水后斷面水質(zhì)中氨氮的Ⅰ類比例由25.0%上升為41.7%；Ⅱ類比例由45.8%下降到20.8%；Ⅲ類比例由25.0%下降到20.8%；Ⅳ類、Ⅴ類比例由0.0%上升到4.2%；劣Ⅴ類比例由4.2%上升到8.3%。調(diào)水后斷面水質(zhì)中溶解氧的類別沒有變化,一直維持在Ⅰ類~Ⅱ類。Ⅱ類比例由12.5%下降到0.0%。由此可見,在非汛期期間通過引江調(diào)水對區(qū)內(nèi)重要河道水質(zhì)的化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)起到一定的改善效果,但是對水質(zhì)中氨氮的改善效果相對較差。

圖1 非汛期重要河道監(jiān)測斷面水質(zhì)類別比較

對2022年1 月20 日~29 日非汛期期間引江調(diào)水前后,通揚(yáng)運(yùn)河等13 條河道24 個(gè)監(jiān)測斷面的水質(zhì)類別進(jìn)行對比分析（見表1）可知：調(diào)水后斷面水質(zhì)為Ⅱ類的比例由33.3%下降為20.8%；Ⅲ類比例由25.0%上升到41.7%；Ⅳ類比例由29.2%下降到25.0%；Ⅴ類比例由12.5%下降到4.2%；劣Ⅴ類比例由0.0%上升到8.3%。由此可見,在非汛期通過引江調(diào)水對區(qū)域內(nèi)重要河道的水質(zhì)有一定的改善效果,但有2 個(gè)監(jiān)測斷面在調(diào)水前后出現(xiàn)水質(zhì)變差的情況,其中氨氮的影響較大。

表1 非汛期河道監(jiān)測斷面水質(zhì)類別綜合評價(jià)統(tǒng)計(jì)

2.2 汛期對重要河道調(diào)水前后水質(zhì)影響

于2022年8 月7 日~8 月14 日、8 月23 日~9 月6 日汛期期間,對通揚(yáng)運(yùn)河等13 條重要河道的24 個(gè)監(jiān)測斷面的水質(zhì)類別的進(jìn)行監(jiān)測。

通過結(jié)果的對比分析（見圖2）可知：

圖2 汛期重要河道監(jiān)測斷面水質(zhì)類別比較

1）斷面水質(zhì)的化學(xué)需氧量在調(diào)水后為Ⅰ類的比例由62.5%上升為79.2%；Ⅲ類比例由29.2%下降到16.7%；Ⅳ類比例由8.3%下降到4.2%。

2）斷面水質(zhì)的高錳酸鹽指數(shù)在調(diào)水后為Ⅱ類的比例由58.3%上升為75.0%；Ⅲ類比例由37.5%下降到20.8%；Ⅳ類比維持在4.2%。在調(diào)水后斷面水質(zhì)中氨氮的Ⅰ類比例由75.0%下降為16.7%；Ⅱ類比例由20.8%上升為58.3%；Ⅲ類比例由0.0%上升到25.0%；Ⅳ類由4.2%下降到0.0%。

3）溶解氧在調(diào)水后斷面水質(zhì)為Ⅰ類比例由20.8%下降為8.3%；Ⅱ類比例由12.5%上升為16.7%；Ⅲ類比例由16.7%上升到20.8%；Ⅳ類比例由50.0%上升到54.2%。

由此可見,在汛期期間引江調(diào)水措施對區(qū)域內(nèi)重要河道水質(zhì)的化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮的改善有一定的效果,但是對溶解氧的改善效果較差。

于2022年8 月7 日~8 月14 日、8 月23 日~9 月6 日汛期期間,對通揚(yáng)運(yùn)河等13 條重要河道的24 個(gè)監(jiān)測斷面的水質(zhì)類別進(jìn)行監(jiān)測,通過對結(jié)果進(jìn)行對比分析（見表2）可知：調(diào)水后斷面水質(zhì)為Ⅱ類比例由16.7%上升為20.8%；Ⅲ類比例由25.0%下降到20.8%；Ⅳ類比例沒有變化維持在58.3%。由此可見,通過在汛期引江調(diào)水對區(qū)域內(nèi)的重要河道水質(zhì)的改善效果不明顯。

表2 汛期河道監(jiān)測斷面水質(zhì)類別綜合評價(jià)統(tǒng)計(jì)

3 討論

3.1 影響水質(zhì)惡化的主要因素

泰州市水系發(fā)達(dá),河網(wǎng)交織密布,上下游河道之間的水質(zhì)存在較大差距,引江調(diào)水過程中水質(zhì)監(jiān)測斷面的項(xiàng)目濃度的變化容易受上游來水水質(zhì)和來水量的影響。因此,了解本地區(qū)河道的水質(zhì)污染原因?qū)Ψ治龈鞅O(jiān)測斷面之間的水質(zhì)差異具有一定的幫助。泰州市河道水質(zhì)主要受以下因素的影響：①點(diǎn)源污染影響。河道沿岸生活居民、工廠較多,隨著城鎮(zhèn)居民生活污水和工業(yè)廢水的大量排放,超過了河道承載能力。②面源污染影響。農(nóng)業(yè)中施用大量的化肥和農(nóng)藥,養(yǎng)殖業(yè)使用大量的飼料等,在隨降水、灌溉流入河道內(nèi),其中未消耗的氮、磷及有毒有機(jī)物等是污染水體的主要物質(zhì)。③河道距離引江較遠(yuǎn),換水置換率時(shí)間長。泰州地區(qū)水系相對封閉和獨(dú)立,河道比降較小,污染物容易滯留,其中兩條河道宣堡港和東姜黃河地處引水末端,引江水流速較慢,來水流量較小,水體的換水率較沿江地區(qū)小,自凈和復(fù)氧能力降低,污染水體不斷激增,水質(zhì)進(jìn)一步下降,因此會(huì)出現(xiàn)調(diào)水后水質(zhì)類別變差的情況。④航運(yùn)污染。泰州地區(qū)水上交通較為發(fā)達(dá)。大量船只裝貨、卸貨過程中貨物的拋落,船上生活人員的洗倉排水、生活垃圾、生活污水,以及沿岸煤、沙、垃圾堆積物,不同程度對泰州地區(qū)河道水質(zhì)造成了污染。⑤內(nèi)源底泥釋放。河道淤泥長時(shí)間淤積,許多河道未進(jìn)行河道疏浚,大量淤泥污染物質(zhì)沉積覆蓋在河床上,導(dǎo)致形成較厚的淤泥層。富含污染物質(zhì)的底泥在受外界影響的情況下可能會(huì)對水體水質(zhì)造成二次污染。

3.2 調(diào)水對河道水環(huán)境的影響

引江調(diào)水對受水區(qū)的水質(zhì)變化存在一定的影響,有研究認(rèn)為調(diào)水區(qū)與受水區(qū)之間的水質(zhì)之間的差異性；運(yùn)輸過程中各水質(zhì)因子濃度的差異性；調(diào)水的頻率和調(diào)水維持的時(shí)間、調(diào)水時(shí)機(jī)等都是影響水質(zhì)的主要因素。在本研究中,在汛期和非汛期間施行引江調(diào)水對各監(jiān)測斷面水質(zhì)的改善表現(xiàn)出一定的差異性,可以看到,汛期期間水質(zhì)狀況基本會(huì)維持在Ⅱ類~Ⅳ類,影響主要因素為溶解氧的超標(biāo)；非汛期期間有的監(jiān)測斷面在調(diào)水后水質(zhì)會(huì)有所改善,尤其是靠近引水口附近的監(jiān)測斷面,有的監(jiān)測斷面水質(zhì)則會(huì)變差,水質(zhì)評價(jià)會(huì)出現(xiàn)Ⅴ類~劣Ⅴ類的情況,主要影響因素是氨氮的超標(biāo)。這可能是因?yàn)樵谡{(diào)水結(jié)束之后,河道水質(zhì)會(huì)受點(diǎn)源、面源等污染又恢復(fù)到以前的狀態(tài)。因此,短期內(nèi)一次調(diào)水也許只能看作是改善河道水質(zhì)的一種應(yīng)急策略。研究污染物質(zhì)在調(diào)水過程中的運(yùn)移降解變化在今后仍需要深入探討。

4 結(jié)論

非汛期期間通過引江調(diào)水對區(qū)內(nèi)的重要河道的化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)改善有一定效果,但是對氨氮的改善效果較差。在汛期引江調(diào)水對區(qū)域內(nèi)的重要河道的化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮的改善有一定的效果,但是對溶解氧的改善效果較差。各監(jiān)測斷面的水體基本參數(shù)、氮磷及耗氧有機(jī)物等濃度存在一定的時(shí)空變化差異,在調(diào)水過程中,有些河道的水質(zhì)有一定程度的改善,尤其是靠近引江口的河道改善較為明顯,而在調(diào)水停止后,河道的水質(zhì)會(huì)存在反彈現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)惡化。因此,針對不同河道的水質(zhì)情況、區(qū)域狀況及上游調(diào)水來水量等情況,確定優(yōu)化的閘門調(diào)度方案。

5 建議

為了更好地結(jié)合引江調(diào)水工程措施來改善泰州市重要河道的水質(zhì)情況,提出以下建議：

（1）延長調(diào)水時(shí)間。調(diào)水時(shí)間不足會(huì)導(dǎo)致引水量偏少,同時(shí)加上非汛期長江在調(diào)水期間上游段來水偏少,會(huì)導(dǎo)致河道受水不足,水體流動(dòng)性不足改善水質(zhì)狀況。

（2）調(diào)整監(jiān)測時(shí)間。由于監(jiān)測時(shí)間在距離調(diào)水后時(shí)間太久會(huì)導(dǎo)致受調(diào)水的影響變小,水體受沿岸生活、生產(chǎn)的影響會(huì)增加,會(huì)導(dǎo)致改善效果不明顯。因此,要合理安排監(jiān)測時(shí)間,盡早在調(diào)水影響期間施行監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,以免造成水質(zhì)變化不明顯的問題。

（3）增加調(diào)水水量。由于一些河道距離長江較遠(yuǎn),水量不足會(huì)導(dǎo)致末端一些河道的流量較小,置換速度不夠,從而導(dǎo)致水質(zhì)情況改善弱。

（4）調(diào)整調(diào)水時(shí)間。非汛期期間各水流水位較低,調(diào)水的沖刷會(huì)導(dǎo)致下游河網(wǎng)底泥劇增,加速了二次污染的可能性,結(jié)合雨量、水位情況可以優(yōu)化調(diào)水時(shí)間,減少因?yàn)檎{(diào)水時(shí)間不充分帶來的問題。

（5）優(yōu)化閘門調(diào)控。由于受點(diǎn)源、面源的污染,導(dǎo)致河道會(huì)在調(diào)水后期出現(xiàn)污染物質(zhì)濃度急速增加的情況,在流向復(fù)雜、密度較大的地域可調(diào)整閘門的調(diào)控,通過優(yōu)化閘門調(diào)控,有效地改善水體的置換速度,提高水質(zhì)質(zhì)量；同時(shí),嚴(yán)格控制生活污水和工業(yè)廢水的排放量,按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)、生活用水的處理,定期清除河道內(nèi)水生物和底層淤泥。

（6）減少主要航道船只通行頻率。在引江調(diào)水過程中,泰州市主干河道和支流河道可以有效充分的置換,河道水質(zhì)質(zhì)量會(huì)維持在比較穩(wěn)定的情況；但在調(diào)水結(jié)束后,由于船只通行等外在因素影響,使得主干河道底層沉積物中的污染物質(zhì)隨水波的流動(dòng)大量被釋放,水質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)變差,應(yīng)減少在底層污染物質(zhì)多的河道及水位較低的河道行船的頻率。