北京市城市河湖水環(huán)境現(xiàn)狀分析及治理舉措

何沛洋，張 瑞，張文陽，王思維，王 偉

(北京市城市河湖管理處，北京 100043)

1 概況

北京城市河湖水系包括永定河引水渠、京密引水渠昆玉段、南護城河、北護城河、小月河、東西土城溝、通惠河、二道溝等13條河道以及內城六海、筒子河等20個湖泊，總長110.6km，跨北京的東城、西城、朝陽、豐臺、海淀、石景山、門頭溝7個區(qū)。水面面積8.23×106m2，其中供水河道水面面積2.29×106m2，供水湖泊水面面積5.94×106m2。供水河道及湖泊庫容1.933×107m3，其中供水河道庫容5.16×106m3[1]。

2021年，西郊雨洪調蓄工程并入城市河湖管理范圍，該工程位于北京市石景山區(qū)、海淀區(qū)內，包括位于西五環(huán)路東側，阜石路南側的阜石路砂石坑以及位于永引渠南側的西黃村砂石坑。西黃村砂石坑占地面積3.09×104m2，上開口面積2.33×104m2，起始蓄洪水位46.00m，最高滯洪水位62.00m，蓄洪庫容2.0×105m3[2]。工程實施后，北京西部八大處溝流域及北八排溝、瑯璜溝流域2.7×107m2的100a一遇洪水不下泄至中心城區(qū)，通過新建的暗涵分洪至砂石坑滯蓄，可確保中心城的防洪安全，構成了北京城市防洪調度體系中“西蓄東排，南北分洪”的分布格局[3]。

2 河湖水體現(xiàn)狀

根據(jù)節(jié)水優(yōu)先、空間均衡發(fā)展思路，目前北京市城市河湖水源主要包括官廳水庫水源、南水北調水源和再生水水源。由于北京地表水水資源有限，且天然河道蒸發(fā)滲透量大，因此下游河道能夠接收到的天然河水來水量有限。根據(jù)北京城區(qū)內河道功能和補給要求，上游天然河水要優(yōu)先保障內城六海、紫竹院湖、北護城河等重要區(qū)域用水。而南護城河、通惠河、土城溝等河道以再生水補給為主。

2022年1—10月城市河湖水域水源補給量與區(qū)域降水量如圖1所示。

圖1 2022年城市河湖水源補給量與降水量

受季風氣候及地形影響，北京降雨時空分布極不均衡，年際變化懸殊，汛期6—9月降雨頻繁，雨洪水量較大。據(jù)統(tǒng)計，2022年1—10月北京市累計流域降水量為509.9mm，其中汛期降雨量約占全年80%。北京城市河湖水源補給為官廳水庫水源、南水北調水源及再生水水源，從圖1中可以看出，官廳水庫補給量在水源補給總量中的占比最高，達到了66.7%。5月氣溫逐步升高，水生動植物生長逐漸旺盛，水體質量下降。此時，官廳補水量增大，開展生態(tài)補水，有利于城市河湖水體置換，整體改善水體環(huán)境，為接下來的汛期不穩(wěn)定收到水質做好納污緩沖。此外，再生水作為部分河道主要補給水源之一，其水體中的氮、磷含量偏高，存在著水體富營養(yǎng)化的風險[4]。

2.1 河湖水體功能區(qū)劃分

根據(jù)《北京市地表水功能區(qū)劃方案》[5]，城市河湖流域水體水質管理所執(zhí)行的標準主要為《地表水環(huán)境質量標準(GB 3838—2002)》[6]中地表Ⅲ類與Ⅳ類水體的管理標準。具體河流水功能區(qū)劃分情況見表1。

表1 河流水功能區(qū)劃分

由表1可知，昆玉河與永引渠要求滿足地表水體Ⅲ類標準要求，通惠河下段(高碑店湖以下)要求滿足地表水體Ⅴ類標準要求，其余河段要求滿足地表水體Ⅳ類標準要求。

由于城市河湖部分景觀河道以再生水為主要補給水源，因此水質分析中也參考《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(GB/T 18921—2019)》[7]中河道景觀用水的標準。

2.2 河湖基礎水質指標特征

2022年4—10月定期對城市河湖的8條河流28個監(jiān)測點9項指標(水溫、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量、氨氮、總氮、總磷、五日生化需氧量)252個水質數(shù)據(jù)進行匯總，對河湖水體整體水質進行分析，各理化指標監(jiān)測方法參考《水和廢水監(jiān)測分析方法》[8]中標準方法進行測定。河段基礎水質指標特征概況見表2。

由于在地表水資源公報中，河流水體不設TN指標考核，但城市河湖大部分河段為城市緩流水體，所遵循的地表水體標準中有TN的標準限值，因此本研究也對TN指標進行分析。

由表2可以看出，水溫、pH、溶解氧3項指標均已達到地表水體Ⅲ類標準要求，全線無超標。其余指標，均有超標現(xiàn)象。

將4—10月各河段水質監(jiān)測指標取平均后進行概況分析，由于水溫、pH、溶解氧3項指標均已全部達標，不再詳述。結果如圖2所示。

圖2 河湖各河段指標概況

由圖2可以看出，全線8條河段，高錳酸鉀指數(shù)平均值滿足地表水Ⅲ類標準限值。化學需氧量指標通惠河濃度最高，均值達到了Ⅳ類標準限值，土城溝其次。其余各點化學需氧量數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定在Ⅱ類。五日化學需氧平均值除土城溝出現(xiàn)較大值外，其余各點均滿足地表水體Ⅲ類標準限值，起伏變化不大。氨氮、總磷指標平均值全段數(shù)值平穩(wěn)，濃度變化趨勢不大，滿足地表水體Ⅲ類標準限值。8條河段總氮平均值均超過Ⅲ類、Ⅳ類標準限值，但滿足再生水景觀用水標準限值(總氮≤15mg/L)總氮變化趨勢較為明顯，昆玉河與內城河湖濃度較低，上游昆玉河至下游通惠河，總氮濃度逐漸上升。總氮沿程有逐漸上升趨勢，說明沿岸不斷有污染物匯入，分析主要受雨污水、地表徑流及污水口溢流等原因影響。

再生水補給所帶來的總氮濃度超標。水源水質與受納水體標準不同所帶來的矛盾。在水源水質無法提標的前提下，日常水環(huán)境管理的重點在于截留外源污染匯入，消除內源污染，提升水體自凈能力，最大限度消減污染負荷。

3 河湖水體環(huán)境影響因素分析

城市河湖突發(fā)水環(huán)境污染以排水口溢流污染為主。統(tǒng)計2020—2022年城市河湖突發(fā)水環(huán)境事件發(fā)生情況，水環(huán)境污染事件在汛期發(fā)生次數(shù)較多，如圖3所示。

圖3 2020—2022年北京城市河湖突發(fā)水環(huán)境事件統(tǒng)計

進入汛期，隨著降水增加，由降水帶來的排水口溢流污染以及地表徑流、雨洪水裹挾帶入河道的污染物增加，導致水環(huán)境問題高發(fā)。因此，降雨所導致的雨污水入河是導致城市河湖水環(huán)境問題增多的主要原因。

根據(jù)城市河湖流域范圍內雨量站統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知2022年度流域內各月累計降水量。結合本年度各月水質應急次數(shù)，及應急事件分類，可進行關聯(lián)性分析，如圖4所示。

圖4 降水量與水質應急關聯(lián)性分析

6—9月降雨量激增，且最高降雨量出現(xiàn)在主汛期(7—8月)，汛期過后，降雨逐漸減少。經(jīng)過分析2022年各河道水環(huán)境污染事件的發(fā)生頻次，基本與月降雨量大趨勢相同，并且出現(xiàn)水環(huán)境問題相對較多的河道以阜石路砂石坑、永引渠、南、北護城河、通惠河及小月河這些主要行洪河道為主。分析水污染發(fā)生的問題類型，雨污水合流造成的溢流污染導致的水環(huán)境問題占比最高，達60%以上；藻顆粒聚集問題大多出現(xiàn)在阜石路砂石坑，該水域水體流速較緩，降雨后雨污水通過管線匯入湖區(qū)，造成水體富營養(yǎng)化問題，出現(xiàn)藻顆粒聚集甚至暴發(fā)水華現(xiàn)象[9]。溢流污染不僅僅在短時間之內影響河湖健康水體，造成水體混濁、異味等問題，攜帶的管道內沉積物還會沉入河底造成局部水域的淤積，形成內源污染，在一定的條件下還會造成底泥上翻、水體黑臭等問題，嚴重破壞河湖水生態(tài)系統(tǒng)[10]。

目前，有循證醫(yī)學證據(jù)的抗血小板藥物主要包括三大類：阿司匹林、二磷酸腺苷(ADP)受體拮抗劑、靜脈血小板膜糖蛋白GP Ⅱb/Ⅲa拮抗劑。

4 治理舉措

針對北京城市河道目前水環(huán)境現(xiàn)狀及存在的問題，采用工程及管理措施并行的綜合治理思路。具體為：水資源的優(yōu)化利用，合理分配生態(tài)用水；持續(xù)加強外源污染治理力度，截留污水入河，河道內凈水流動，提升河道自凈能力；以內源污染控制和處置為抓手，全面推進城市河湖生態(tài)修復，恢復水體生態(tài)功能，提升水生生物多樣性，建成清潔生態(tài)廊道[11]。強化應急管理，以問題為導向，針對降雨、突發(fā)事件導致的局部水污染問題，在受損水域投加微生物制劑，達到及時、高效消除水污染問題的目標。

4.1 “脈沖式調水”，加速水體置換

根據(jù)城市河湖輸供水現(xiàn)狀，充分利用上游補水，進行水體置換及生態(tài)補水。通過水資源調度，綜合利用永引渠的玉淵潭進口閘、玉淵潭船閘、二熱閘，南護城河的龍?zhí)堕l，通惠河上的高碑店閘開展脈沖式調水。利用閘壩抬高區(qū)間水位，人工調控下泄流量，以此形成對河道水體的沖擊擾動，加快污染物的擴散，提高水體自凈能力。

4.2 截留外源污染

隨著城市規(guī)模不斷擴大，排水管網(wǎng)系統(tǒng)越來越復雜，污水溢流、垃圾入河始終是威脅河湖水環(huán)境的一個突出問題。排水口溢流污染突發(fā)水環(huán)境事件時有發(fā)生，為有效解決污水口溢流入河問題，充分利用河長制工作機制，開展截污治污，將“岸上”污水有效截留，及時對雨水管線、雨水篦子、排水邊溝進行全面排查，重要河道入河口加裝攔污索，減少雨污管線入河沖刷出的垃圾量，有效控制外源污染，保障汛期城市河道的安全整潔。

4.3 控制內源污染

定期對河道開展底泥淤積監(jiān)測并建立臺賬，對南護城河、通惠河等淤泥嚴重的河道實施底泥疏浚工程，清除河底淤泥，消減有機物、氮磷元素的釋放，有效控制水體內源污染。優(yōu)化景觀水體功能，保障河道安全。

4.4 局部水域原位修復

根據(jù)多年管理實踐，局部水域投加微生物制劑可以有效緩解水體渾濁、異味等水質問題。微生物制劑是利用微生物制藥工程技術，將能對污染物起降解作用的微生物分離、提純、培養(yǎng)，并制備成活性的微生物制劑[12]。微生物制劑技術就是向污染水體中投加活性微生物制劑，人為增加水體有益菌濃度，促進微生物降解、消化污染物的能力[13]。投加微生物制劑可有效處置突發(fā)水環(huán)境問題，快速恢復水體感官效果，對于維護城市河湖優(yōu)美水環(huán)境具有重要作用。

5 結語

2022年北京城市河湖水源補給穩(wěn)定，水體流動性較強，整體水質較好，基本可以滿足各區(qū)域水功能區(qū)劃要求，但作為為市民提供親水空間的景觀河道，持續(xù)提升城市河道水環(huán)境質量仍是今后的重點工作，尤其是針對河流生境較差、自凈能力有限的“三面光”河道，還應因地制宜，開展適合城市河道的水生態(tài)修復工程，增加生物多樣性，逐步恢復河湖水體生態(tài)；在管理上堅持以人為本，建立基層水管部門與市民聯(lián)動機制，兼顧市民親水需要，擴展濱水游玩空間，加強濱河路環(huán)境整治力度，優(yōu)化河道兩岸景觀設計，既要水清，也要岸綠，構建人水和諧的生態(tài)格局，推動生態(tài)文明建設，提升市民親水滿意度。最大程度發(fā)揮城市河道社會及生態(tài)效益。