引江调水对阳澄淀泖区水环境改善效果分析

来源:用户上传      作者:

　　摘要：引江调水是有效改善区域水环境的措施之一。根据苏州市沿江口门水利工程2017年5月9～18日的调水实测数据，分析了阳澄淀泖区引水前后主要污染物浓度的变化及引水量与水质综合污染指数的关系，发现引江调水能加快区域内河网水体流动，并使得通江河道及阳澄湖以西区城水环境得到明显改善，特别是氨氮指标能提高1～2个水质类别，综合污染指数亦有所降低。根据分析结果，明确了调水对阳澄淀泖区不同区域的水质改善程度，这将有利于调水方案的优化和区域的水环境管理。
　　关键词：引江调水;水环境;改善效果;阳澄淀泖区;太湖
　　中图法分类号：TV67
　　文献标志码：A
　　DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.03.010
　　文章编号：1001-4179（2019）03-0054-06
　　1 研究背景
　　随着太湖流域经济的快速发展，工业、生活等污水的排放，水环境问题日益突出，成為制约城市发展，影响人们生活，质量的关键因素。阳澄淀泖区是太湖流域八大水利分区之一，是典型的平原河网地区，区域内水系发达，河湖众多，涉及苏州市区、昆山、太仓、常熟、吴江等多个经济发达城市。根据江苏省水环境监测中心苏州分中心近几年的水质监测资料，阳澄淀泖区累计超I类水标准的断面约占区域内总监测断面数的50%，尤其是氨氮的超标率居高不下，水环境状况不容乐观，进一步改善水环境刻不容缓。
　　从古至今，水利调度在水资源补给及水环境改善中发挥了其不可替代的作用。古埃及兴建了人类第一个跨流域调水工程，引尼罗河水至埃塞俄比亚高原南部进行灌溉，促进了埃及文明的发展与繁荣。我国南水北调工程解决了北方缺水的问题，促进了当地城市化进程;太湖引江济太工程增加了水资源供给，加速了太湖水体运动，改善了太湖及河网水环境。近年来，在阳澄淀泖区开展了以苏州城区水系为研究对象的“小尺度有序流动”实践：引望虞河、阳澄湖水入苏州城区，设置壅水堰抬高水位，提升水体流动源动力，促进了水体有序流动，有效提升了市区河道水环境质量。
　　阳澄区北靠长江，区内20多条通江河道均已建有水利工程，本次研究选取阳澄淀泖区为典型区域，通过沿江口门水利工程以引长江水为主的调度方案，开展了水量水质原位观测试验。根据调水实测资料，分析了引江调水对水环境改善的效果、影响区域及水质指标的改善，为区域综合调度改善水环境及完善太湖流域数学模型提供基础数据支撑，为当地水行政主管部门优化调度方案提供技术支撑。
　　2 调水试验方案
　　2.1 区域划分及站点设置
　　根据苏州市水系特征，结合本次调水对各条河道不同的影响程度，将其划分为3个评价区。为满足分析区域水体流动及水环境改善效果要求，设置具有代表性的监测断面17处，详见图1。
　　（1） 沿江区域。该区域通江河道主要有海洋泾、常浒河、白茆塘、新七浦塘、杨林塘、浏河6条通江河道，监测断面为海洋泾闸（.上）、浒浦闸（上）、白茆闸（.上）、荡茜枢纽、杨林闸（上）、浏河闸（上）。
　　（2） 阳澄区腹地。该区域选择监测的河流和湖泊为元和塘、界泾河、永昌泾、盐铁塘、七浦塘、阳澄东湖，监测断面分别为元和塘常相交界、界泾河入湖口、永昌泾桥、盐铁塘常太交界、七浦塘桥、阳澄东湖。
　　（3） 淀泖区。该区域选择监测的河流和湖泊为界浦港、大直港、大小朱砂、牛长泾、澄湖，监测断面分别为界浦港北、机场路大直港桥、大朱砂桥、牛长泾、澄湖。
　　2.2 监测方法
　　2017年5月9～18日（农历四月十四到廿三），结合沿江口门引水调度，每天对区域内布设断面进行1次水量水质同步监测。水质监测项目为pH、水温、溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、总氮、总磷。
　　本次调水调度在保证防洪排涝安全和服从区域引排调度前提下，利用周期性变化的潮汛，选择农历月半的潮汛期大潮前后适时引排，通过区域内沿江闸站开闸自引、泵引相结合，进行引水调度。环湖口门、望虞河东岸口门、太浦河北岸口门相机引水。调水期间沿江闸站运行情况见表1（表中“引水（泵）”为泵引，其余为潮引）。
　　2.3 水质评价方法
　　水质评价方法采用单项因子评价和水质综合污染指数法，以第1次监测数据为背景值。
　　单因子评价选取该区域水功能区重点考核项目氨氮与高锰酸盐指数进行分析，以地表水环境质量标准（GB3838-2002）为评价标准。
　　综合污染指数结合该区域水体污染特点选取溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、总磷4项指标，区域范围内统一以II类水作为标准计算分析。
　　水质综合污染指数计算公式为
　　公式
　　其中S;为单项标准指数，计算公式为
　　公式
　　式中，S;为标准指数;C;为评价因子i在j点的实测浓度值，mg/L;C;为评价因子i的地表水水质标准，mg/L。
　　3 分析讨论
　　3.1 沿江口门引水及区域降水情况
　　根据水量监测结果，区域内沿江闸站总引水量为8540万m3，日均引水量达到854万m3。沿江闸站中，海洋泾、浒浦闸、白茆闸、荡茜枢纽、杨林闸、浏河闸分别占总引水量的19.5%，11.7%，17.6%，7.3%，20.6%，23.3%。各沿江口门引水情况详见图2。望虞河为区域北部边界河道，望虞闸口门9～12日排水，13日关闸，14～18日引水，总引水量达到5487万m’。试验期间区域内在9，12，13日出现降雨，日均降雨量分别为7.1，10.6，10.0mm。
　　3.2 水质变化分析
　　3.2.1 沿江区域
　　区域内6条通江河道最先接纳优质的长江水。由于引长江水，各监测断面的水质指标均有不同程度的改善。 　　试验期间，杨林闸（上）断面氨氮背景值为0.85mg/L，引水第2日总引水量达到500万m3，浓度降至0.26mg/L，随着持续引水，浓度保持在0.19mg/L左右，降幅达到77.7%，水质类别由II类提高到II类。在引水期间，5月12日中雨，水体氨氮值为0.80mg/L，说明降雨面源污染的汇入对杨林塘氨氮指标影响较大。高锰酸盐指数背景值为3.9mg/L，在杨林闸连续引水5d，总引水量达到1400万m3，浓度降至2.5mg/L，降幅为35.9%。
　　浏河闸（上）断面氨氮指标较背景值呈显著下降趋势，由1.64mg/L下降至0.21mg/L，降幅为87.2%，引水第3日，水质类别由V类提高到II类。高锰酸盐指数背景值为4.0mg/L，引水后浓度逐步下降至2.7mg/L，降幅为32.5%，水质类别由III类提高到II类。
　　其他4条通江河道中，海洋泾调水试验期间，一直保持引水状态，氨氮和高锰酸盐指数的水质类别维持在II类水以内;常浒河、白茆塘、新七浦塘引水至15日，氨氮和高锰酸盐指数的水质类别在II类水以内，且在16～18日停止引水期间，浓度变化不大，水质类别保持不变。
　　杨林塘、浏河为区域性河道，支流众多，兼有引水和排水功能，氨氮背景值相对较高，在本次持续引水后，氨氮指标改善效果显著，高锰酸盐指数也有明显的改善效果。其他通江河道作为引水通道，引水试验期间及停引后3d，氨氮与高锰酸盐指数指标较背景值相差不大，始终保持在II类水以内，详见图3。
　　3.2.2 阳澄区
　　引水后，长江水通过沿江河道直接汇入阳澄区。以阳澄湖为界，对阳澄湖以东区域和阳澄湖以西区域分别进行分析。
　　（1） 阳澄湖以西区域。阳澄湖以西区域，代表监测断面有元和塘常相交界、界泾河入湖口、永昌泾桥。该区域河道主要受望虞河、海洋泾、常浒河、白茆塘4条沿江河道来水的影响。调水试验期间，4条引江河道的总引水量逐日上升，增强了元和塘、界泾河及永昌泾的流动性。详见图4。
　　在试验期间，元和塘常相交界氨氮的指标较背景值有所下降，由1.17mg/L下降至0.98mg/L，降幅为16.2%，水质类别由IV类提高至II类，并随着引水总量的波动而略有变化;高锰酸盐指数变化不大，仅在10～12日期间有所下降，其余时段较背景值有所回升。
　　界泾河入湖口引水期间氨氮指标随着引水量的增加呈持续下降的趋势，由0.81mg/L下降至0.13mg/L，降幅为84.0%，由II类提高至I类。其中5月10日总引水量突增，氨氮浓度在11日出现突降的现象，在一定程度.上表明，沿江引水对河道氨氮指标的改善有明显作用。高锰酸盐指数却呈现一定的，上升的趋势，说明引水并不能对该指标产生显著改善效果。
　　永昌泾桥氨氮指标引水后较背景值有所下降，由0.15mg/L下降至0.10mg/L，降幅为33.3%，始终保持在I类水。高锰酸盐指数却有一定的波动，并未随，着引水量的增大而降低。
　　综上所述，望虞河、海洋泾、浒浦闸、白茆闸4条沿江河道的引水量的增大对该区域氨氮指标的改善显著，对高锰酸盐指数的改善效果一般。
　　（2） 阳澄湖以东区域。阳澄湖以东区域，代表断面有盐铁塘常太交界、七浦塘桥、阳澄东湖。调水试验期间，各监测断面指标浓度变化趋势不尽相同，详见图5。
　　盐铁塘常太交界断面，氨氮指标由2.15mg/L下降至0.77mg/L，降幅64.2%，由劣V类提高至I类;高锰酸盐指数由5.9mg/L3下降至5.4mg/L，降幅为9.3%。12，14日期间有污染源汇入，氨氮和高锰酸盐指数均有不同程度的上升，随后又逐步下降。
　　七浦塘桥氨氮指标不降反升，由0.17mg/L上升至0.25mg/L，增幅为47.1%;高锰酸盐指数由4.8mg/L降至2.6mg/L，降幅为45.8%，水质类别由I类提高至II类。七浦塘桥断面为阳澄湖北出入湖河道口，其氨氮指标受水流方向影响较大，出湖水浓度低于入湖水。沿江引水对该断面氨氮指标没有明显改善作用，对高锰酸盐指数有一定的改善效果。
　　阳澄东湖氨氮指标由0.27mg/L下降至0.21mg/L，降幅为22.2%，高锰酸盐指数由5.8mg/L'下降至5.6mg/L，降幅为3.4%。沿江引水能加快阳澄湖换水周期，由于阳澄湖蓄水量大，换水周期较长，以及湖体自身的净化能力，使引水前后两项指标变化幅度不大，水质类别维持不变。总体而言，沿江引水对该区域水质有所改善，但不显著。
　　3.2.3 淀泖区
　　该区域湖荡较多，且离沿江口门较远，没有直接的引江通道。试验期间，与背景值比较，各监测断面的氨氮指标浓度除大朱砂桥呈平稳趋势外，其余断面波动较大。高锰酸盐指数浓度波动幅度相对较大。该两项指标并没有随着沿江引水量的增加而呈规律性的下降趋势，说明本次沿江引水试验对淀泖区氨氮和高锰酸盐指数的影响程度不大，详见图6。
　　3.3 综合污染指数和引水量的关系分析
　　沿江区域受潮引和机引的影响，引水后的各沿江口门水质综合污染指数在0.30附近。选取杨林闸（上）为代表断面，分析水量与水质综合污染指数的关系（见图7）。通过引长江水，綜合污染指数由0.61下降至0.30，降幅为50.8%，12日由于面源污染的汇入及引水量减少，指数升高，总体随引水量的增加，呈下降趋势。说明沿江引水对通江河道水质改善显著。
　　阳澄区阳澄湖以西区域选取界泾河入湖口为代表断面，分析水量与水质综合污染指数的关系（见图8）。由图8可见，通过调引长江水，界泾河入湖口断面的综合污染指数由0.95降至0.38，降幅为60.0%，随着总引水量的增减呈下降和上升的趋势。
　　图8中，10日沿江总引水量出现突增现象，达到800万m3，综合污染指数随之下降，于次日降至0.49。11～13日，引水总量低于800万m3，同时伴有区间污染源的汇入，综合污染指数并没有随着水量的增加而下降，反而呈升高趋势。望虞河闸口门14～18日引水，浒浦闸、白茆闸、荡茜枢纽则在16日停止引水，这一阶段每日总引水量达到1000万m3？时，综合污染指数降至0.5及以下。综合来说，望虞河、海洋泾、常浒河、白茆塘4条通江河道总引水量达到800万m'/d时，综合污染指数能在次日降至0.5及以下。沿江引水对界泾河及该区域水质的改善显著。 　　陽澄区阳澄湖以东区域选取盐铁塘常太交界为区域代表断面，分析水量和水质综合污染指数的关系（图9）。该断面主要受海洋泾、常浒河、白茆塘3条沿江河道来水的影响，在沿江引水的情况下，综合污染指数总体呈下降趋势，14日波动较大，期间有区间污染物汇入的影响。随着沿江口门持续引水，综合污染指数逐步下降，当沿江口门引水量减少时，水质改善效果仍能维持2d以上。由此可见，沿江口门引水对盐铁塘水环境有一定的改善。
　　淀泖区选取界浦港桥和大朱砂桥为代表断面，以沿江各口门的总引水量计算分析水量和水质综合污染指数的关系。从图10可见，界浦港桥断面在引水期间，基本处于无流量状态，同时，引水量的增大并没有出现综合污染指数下降的情况。大朱砂桥断面的水质主要受上游来水及湖荡出水水质的影响，与沿江引水的关系不明显。综合说明，该区域由于处于沿江引水末梢，引水对其水质改善效果不明显。
　　综上，区域内引水河道和距引江口门较近的河道综合污染指数随着引水量的增加有较为明显的降低，但也存在一定的滯后效应，除淀泖区的河道与引水量关系不明显外，其余河道的滞后效应随着离沿江口门距离的增加而有所增加。
　　4 结论与建议
　　4.1 结论
　　（1） 从调水效果来看，沿江口门调水能加快苏州河网的水体流动，有助于改善水动力，从而提高河网水体自净能力，改善苏州地区河网水环境。
　　（2） 从调水影响的区域来看，水质改善最大的区域是沿江口门的通江河道，其次为阳澄区阳澄湖以西区域，对阳澄区阳澄湖以东区域有一定的水质改善效果;而淀泖区水质改善受沿江调水影响较小。同时，各区域水环境改善程度与沿江口门调水水量密切相关。
　　（3） 从调水改善的特定水质指标来看，在调水影响显著的2个区域中，水质指标氨氮改善显著，能提高1～2个水质类别，而高锰酸盐指数改善效果一般。
　　（4） 从综合污染指数来看，淀泖区的河道与引水量关系不明显，阳澄区河道随着引水量的增加有较为明显的降低，但也存在一定的滯后效应，滞后效应随着离沿江口门距离的增加而有所增加。
　　4.2 建议
　　（1） 通过调引长江的优质水来增加区域水环境容量，是区域水环境综合治理的重要措施之一，对改善区域河道水质有着非常积极的影响[10-13]。在确保防洪、通航安全的前提下，充分利用潮汐引水，形成多引的格局，可达到“以清释污”的效果。
　　（2） 阳澄淀泖区为平原河网地区，除引江调水外，建议在区域内建设水利活水工程，如壅水堰，以加快区域河道水体流动，让城市因活水而灵动，实现“以动治静”。
　　（3） 调引长江水并不能从根本上解决区域水环境问题，应从源头上控污截污，加强污染源防治，并结合区域的水污染特点，进行水环境治理，双管齐下，防治结合。
　　参考文献：
　　[1]张良平，王珏，徐俊.调水改善武澄锡虞区河网水质效果评估[J].人民长江，2009，40（7）：30-32.
　　[2]刘宁.响应水质型缺水社会需求的跨流域调水浅析[J].中国水利，2006（1）：14-19.
　　[3]陆志华，李敏.望虞河西岸控制工程与走马塘工程联合调度方案研究[J].中国农村水利水电，2017，（9）：77-80，85.
　　[4]杨文晶，杨金艳，蔡晓钰，等.基于有序流动的阳澄淀泖区流速水质相关性分析[J].人民长江，2019，50（1）：29-34.
　　[5]国家环境保护局.地表水环境质量标准GB3838-2002[S].北京：中国环境科学出版社，2002.
　　[6]陈润羊，花明，涂安国.长江流域水质评价的几种方法[J].华东理工大学学报：自然科学版，2008，31（2）：146-151.
　　[7]安国安，林兰钰，邹世英.基于综合指数法的城市河流水环境质量排名探讨[J].2016，32（6）：50-57.
　　[8]刘琰，郑丙辉，等.水污染指数法在河流水质评价中的应用研究[J].中国环境监测，2013，29（3）：49-55.
　　[9]韦忠，王晓杰.调引长江水改善常州地区水环境效果分析[J].人民长江，2013，44（5）：78-81.
　　[10]
　　唐迎洲，徐贵泉.崇明岛河网引清调水试验研究[J].水资源保护，2011，27（4）：70-73.
　　[11]马小雪，王腊春.引江调水对平原河网区水环境质量的影响[J].浙江农业学报，2015，27（6）：1048-1055.
　　[12]李灿灿，展永兴，岳晓红，等.太湖流城阳澄淀泖区河网有序流动调度方案研究[J].人民长江，2017，48（16）：25-30.
　　[13]诸发文，陆志华.太湖流城平原河网区水系联通行评价[J].水利水运工程学报，2017（4）：52-58.
　　引用本文：蔡晓钰，杨金艳，杨文晶，白瑞泉，姜宇.引江调水对阳澄淀泖区水环境改善效果分析[J].人民长江，2019，50（3）：54-59.
　　Analysis on effect of water environment improvement on Yangcheng and Dianmao districts by water diversion from Yangtze River
　　CAI Xiaoyu，YANG Jinyan，YANG Wenjing，BAI Ruiquan，JIANG Yu
　　（Suzhou Branch of，Jiangsu Province Hydrology and Water Resources Investigation Bureau，Suzhou 215011，China）
　　Abstract：Water diversion from the Yangtze River is one of effective measures for improving the regional water environment of Taihu Lake. According to the water diversion test data of the water conservancy projects along the Yangtze River in Suzhou City from May 9 to 18，2017，the concentration change of main pollutants and the relationship between water diversion and water quality pollution index in Yangcheng and Dianmao districts before and after water diversion are analyzed. The results show that water diversion from the Yanglze River can speed up the water flow in the river network，significantly improve the water quality in the rivers connected to the Yangtze River and the west area of Yangcheng sub-Lake，especially，the ammonia nitrogen index can be raised 1-2 water quality classification，comprehensive pollution index also decreased. According to the analysis result，the improvement degree of water quality in various water zones of Yangcheng and Dianmao districts by water diversion are determined，which will be conducive to the water diversion scheme optimization and water environment management.
　　Key words：water diversion from Yangtze River;water environment;improvement effect;Yangcheng and Dianmao Districts;Taihu Lake
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14801115.htm