考慮降雨的2023-2024年度深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量分析

摘 要：為了了解深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量，本文在考慮降雨條件下，對(duì)2023—2024年度深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行研究。首先，分析研究區(qū)域的基本水文概況，將溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）以及化學(xué)需氧量（COD）作為指標(biāo)，采用單因子評(píng)價(jià)方法開(kāi)展分析。利用流量狀態(tài)對(duì)降雨?duì)顟B(tài)進(jìn)行反饋，分析了2023—2024年度期間深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)與流速的分布情況，并結(jié)合水期對(duì)深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行階段性分析。由分析結(jié)果可知，在平水期，水環(huán)境質(zhì)量類別主要為Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ；在枯水期，水環(huán)境質(zhì)量類別主要為Ⅴ、Ⅲ、Ⅳ和劣V-1；在豐水期，水環(huán)境質(zhì)量類別主要為Ⅳ、Ⅲ和Ⅱ。

關(guān)鍵詞：降雨；深圳河流域；水環(huán)境質(zhì)量；溶解氧（DO）；氨氮（NH3-N）；總磷（TP）；化學(xué)需氧量（COD）

中圖分類號(hào)：X 824" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

對(duì)區(qū)域水質(zhì)來(lái)說(shuō)，降雨對(duì)其的影響方式是多方面的，并且開(kāi)展區(qū)域水質(zhì)量分析對(duì)實(shí)際水環(huán)境質(zhì)量以及相關(guān)治理工作具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。降雨可以增加水體的流量，從而對(duì)水體中的污染物起到稀釋作用，降低污染物的濃度[2]。然而，如果降雨強(qiáng)度過(guò)大，形成的雨水徑流可能會(huì)沖刷地面，將地面上的污染物帶入水體中，導(dǎo)致水質(zhì)惡化[3]。這會(huì)對(duì)水生生物的生長(zhǎng)和繁殖產(chǎn)生不利影響。從營(yíng)養(yǎng)物輸入角度分析，降雨可能會(huì)將農(nóng)田、城市等地區(qū)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)帶入水體中，例如氮、磷等，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可能導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，引發(fā)藻類大量繁殖，進(jìn)而影響水質(zhì)。對(duì)區(qū)域水質(zhì)量進(jìn)行分析可以全面了解水體的污染狀況、污染來(lái)源以及污染物的種類和濃度等信息，為評(píng)估水環(huán)境質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)，更充分地了解水資源的利用現(xiàn)狀和水質(zhì)狀況，為水資源的合理利用和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用。因此，本文提出考慮降雨的2023—2024年度深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量分析研究。

1 研究區(qū)域概況

深圳河流域的水環(huán)境構(gòu)成豐富，涉及多個(gè)方面。作為河流系統(tǒng)中的重要組成部分，深圳河流域是轄區(qū)內(nèi)的主要河流，承載著重要的生態(tài)和排水功能[4-5]。此外，還有蓮塘河、布吉河等支流，它們共同構(gòu)成了深圳河流域的河流水系[6]。從水庫(kù)系統(tǒng)的角度分析，深圳水庫(kù)是流域內(nèi)的重要水源地，其水質(zhì)直接影響深圳及周邊地區(qū)的供水安全。

其中，深圳河?xùn)|南段的水位受季節(jié)和降雨影響較大，但總體保持在安全范圍內(nèi)，確保了河道的正常運(yùn)行和生態(tài)需求[7]。流量是反映河道水量大小的重要指標(biāo)，羅湖河段的流量在不同季節(jié)和降雨條件下有所變化，因此，也可以通過(guò)流量狀態(tài)間接體現(xiàn)降雨情況。

2 分析指標(biāo)與方法

2.1 水環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)采集

為了采集2023—2024年度深圳河流域的水環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)，需要采用一系列的數(shù)據(jù)收集技術(shù)。1）在深圳河流域的關(guān)鍵位置設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，在這些站點(diǎn)可以定期采集水樣。2）部署溶解氧傳感器，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常和污染事件。3）利用衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取深圳河流域的水體影像數(shù)據(jù)，分析水體的顏色、透明度、葉綠素濃度等指標(biāo)。4）使用流速儀、水位計(jì)等設(shè)備測(cè)量河流的流量和流速。5）采集水生生物樣本，例如底棲動(dòng)物、浮游生物、魚(yú)類等，評(píng)估生物多樣性和生態(tài)健康。6）建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，整合來(lái)自不同來(lái)源和方法的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性。使用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析，制作水質(zhì)分布圖。

在采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中，需要確保遵循相關(guān)的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證程序，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

2.2 深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)估

利用生態(tài)評(píng)估技術(shù)對(duì)深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，具體步驟如下。1）生物監(jiān)測(cè)。采集水生生物樣本，包括底棲動(dòng)物、浮游生物、水生植物和魚(yú)類等，以評(píng)估生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。通過(guò)分析生物群落的結(jié)構(gòu)和功能，可以了解水體中污染物的生態(tài)效應(yīng)。2）生物指數(shù)評(píng)估。使用生物指數(shù)（例如Shannon多樣性指數(shù)、生物完整性指數(shù)（IBI）、生物監(jiān)測(cè)指數(shù)（BMI）等）來(lái)量化生物群落的健康狀況。這些指數(shù)可以反映水體的污染程度、生態(tài)壓力和恢復(fù)潛力。3）生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通過(guò)評(píng)估特定污染物對(duì)水生生物的潛在影響進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。4）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估。評(píng)估深圳河流域提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，例如水質(zhì)凈化、洪水控制、棲息地提供等。5）生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析。分析河流生態(tài)系統(tǒng)的連通性和結(jié)構(gòu)，評(píng)估河流廊道、濕地和河岸帶等關(guān)鍵生態(tài)要素的保護(hù)狀況。6）長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和趨勢(shì)分析。建立長(zhǎng)期生態(tài)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，定期收集數(shù)據(jù)，分析生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)。7）綜合評(píng)估模型。使用綜合評(píng)估模型（例如生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估模型）來(lái)整合生物、化學(xué)和物理數(shù)據(jù)，進(jìn)行全面的水環(huán)境質(zhì)量評(píng)估。

當(dāng)進(jìn)行生態(tài)評(píng)估時(shí)，需要確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性，同時(shí)考慮生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性。

2.3 深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)

利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)對(duì)2023—2024年度深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，需要綜合考慮污染物排放、水體暴露、生態(tài)效應(yīng)和人類健康影響等多個(gè)方面。以下是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估步驟。

2.3.1 污染物識(shí)別與量化

識(shí)別深圳河流域的主要污染物，包括工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)徑流等來(lái)源的化學(xué)物質(zhì)和微生物。通過(guò)排放清單和模型模擬，量化污染物的排放量和時(shí)空分布。

2.3.2 暴露評(píng)估

評(píng)估污染物在水體中的濃度和分布，考慮河流流量、季節(jié)變化、降雨事件等因素。使用水質(zhì)模型（例如SWAT、HSPF等）模擬污染物在河流中的遷移、轉(zhuǎn)化和稀釋過(guò)程。

2.3.3 生態(tài)效應(yīng)評(píng)估

評(píng)估污染物對(duì)水生生物的潛在影響，包括急性毒性、慢性毒性和生態(tài)系統(tǒng)水平的效應(yīng)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室毒性測(cè)試和野外監(jiān)測(cè)，以確定污染物的生態(tài)毒理學(xué)閾值。

2.3.4 人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

評(píng)估污染物通過(guò)飲水、娛樂(lè)活動(dòng)等途徑對(duì)人類健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)。使用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型（例如USEtox、RISC等）計(jì)算致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.5 不確定性分析

當(dāng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，考慮數(shù)據(jù)和模型的不確定性進(jìn)行敏感性分析和概率分析。評(píng)估結(jié)果的不確定性有助于理解風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可靠性和局限性。

2.3.6 風(fēng)險(xiǎn)表征與管理

綜合暴露評(píng)估、生態(tài)效應(yīng)評(píng)估和人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)表征，確定風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)和優(yōu)先級(jí)。

2.4 水環(huán)境質(zhì)量分析

當(dāng)對(duì)深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行分析時(shí)，本文主要對(duì)溶解氧（DO）（評(píng)估水體的自凈能力）、氨氮（NH3-N）（水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要指標(biāo)）、總磷（TP）（富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵指標(biāo)）以及化學(xué)需氧量（COD）（水體中有機(jī)物的污染程度）進(jìn)行綜合分析[8]。

針對(duì)具體的水環(huán)境質(zhì)量分析方法，采用單因子評(píng)價(jià)方法[9]，如公式（1）所示。

Di=max（dn） （1）

式中：Di為深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量類別；dn為n水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)對(duì)應(yīng)的類別，具體以地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)分類標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行界定。

按照上述所示的方式，對(duì)深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合分析。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 深圳河流域總體水環(huán)境質(zhì)量分析

針對(duì)2023年不同階段的深圳河流域水環(huán)境基本數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表1。

結(jié)合表1所示的信息可以看出，在2023—2024年度期間，深圳河流域的流速區(qū)間范圍為0.122m/s～0.193m/s。從水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的分布角度進(jìn)行分析，總磷含量相對(duì)穩(wěn)定，在3月，深圳河流域水環(huán)境的總磷含量達(dá)到了0.2mg/L，該階段處于相對(duì)枯水期后的首次降雨階段，導(dǎo)致總磷含量增加的主要原因可能是土壤中的磷在雨水的作用下匯流到各支流中，溶解氧含量處于4.3mg/L～7.3mg/L。其中，在降雨量較充足的9月和10月，深圳河流域水環(huán)境的化學(xué)需氧量達(dá)到最低值，為11.0mg/L，而氨氮含量在11月和12月達(dá)到了最低值，分別為0.45mg/L和0.41mg/L。這是由于降雨導(dǎo)致水體總量增加，但是氨氮在水體內(nèi)的消耗需要一定的時(shí)間，因此其變化規(guī)律與降雨時(shí)間相比，出現(xiàn)了一定的延遲。

3.2 不同水期深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量分析

以周為單位，對(duì)2023—2024年度期間深圳河流域內(nèi)深圳水庫(kù)排洪河河口的流速情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果如圖1所示。

結(jié)合圖1所示的信息可以看出，1周～15周為平水期，對(duì)應(yīng)的流速基本在0.1m/s～0.2m/s，16周～32周為枯水期，對(duì)應(yīng)的流速更多趨向于0.1m/s，33周～52周為豐水期，最大流速達(dá)到0.4m/s。

以此為基礎(chǔ)，對(duì)不同階段的水環(huán)境基本數(shù)據(jù)信息狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表2～表4。

結(jié)合表2所示的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，第1周，溶解氧為8.08mg/L，化學(xué)需氧量為10.80mg/L，氨氮為0.418mg/L，總磷為0.15mg/L；第5周，溶解氧為6.10mg/L，化學(xué)需氧量為9.30mg/L，氨氮為0.805mg/L，總磷為0.16mg/L；第10周，溶

解氧為7.21mg/L，化學(xué)需氧量為14.80mg/L，氨氮為0.708mg/L，總磷為0.18mg/L；總體分析可知，在平水期，水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的水平相對(duì)平穩(wěn)，結(jié)合公式（1）對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，水質(zhì)類別主要為Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ。

結(jié)合表3所示的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，第16周，溶解氧為4.91mg/L，化學(xué)需氧量為13.60mg/L，氨氮為1.650mg/L，總磷為0.21mg/L；第25周，溶解氧為5.55mg/L，化學(xué)需氧量為0.645mg/L，氨氮為1.650mg/L，總磷為0.15mg/L；第32周，溶解氧為3.61mg/L，化學(xué)需氧量為14.0mg/L，氨氮為1.400mg/L，總磷為0.12mg/L；總體分析可知，在枯水期，水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的波動(dòng)更明顯，水質(zhì)類別主要為Ⅴ、Ⅲ、Ⅳ和劣V-1。

結(jié)合表4所示的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，第40周，溶解氧為5.80mg/L，化學(xué)需氧量為8.0mg/L，氨氮為0.430mg/L，總磷為0.05mg/L；第45周，溶解氧為5.54mg/L，化學(xué)需氧量為9.0mg/L，氨氮為0.550mg/L，總磷為0.12mg/L；第51周，溶解氧為6.72mg/L，化學(xué)需氧量為8.0mg/L，氨氮為0.562mg/L，總磷為0.10mg/L；總體分析可知，在豐水期，水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的水平相對(duì)平穩(wěn)，水質(zhì)類別主要為Ⅳ、Ⅲ和Ⅱ。

4 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)展區(qū)域水質(zhì)量分析對(duì)評(píng)估水環(huán)境質(zhì)量、指導(dǎo)水環(huán)境治理、預(yù)防水污染事件、促進(jìn)水資源合理利用和提高居民健康水平等方面都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文提出考慮降雨的2023—2024年度深圳河流域水環(huán)境質(zhì)量分析研究，結(jié)合歷史采集數(shù)據(jù)對(duì)水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)分析，可以為實(shí)際的水環(huán)境管理工作提供可靠的決策基礎(chǔ)。

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