東太湖湖區(qū)水源地水環(huán)境影響機(jī)制探究

胡 靜

（上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 上海 200434）

近年來東太湖水污染事件頻頻發(fā)生，繼2007年無錫水污染事件后，2008年?yáng)|太湖水域出現(xiàn)藍(lán)藻，2011年受“梅花”臺(tái)風(fēng)影響，東太湖水源地附近的底泥被風(fēng)掀起，影響了沿岸水廠的取水水質(zhì)。東太湖水源地存在的問題主要分為兩類，一類為來自外部的影響，包括上游來水量減少和來水水質(zhì)惡化、面源污染等。第二類主要來自本區(qū)水域的底泥釋放等造成的水環(huán)境影響。長(zhǎng)期以來，東太湖水質(zhì)研究主要集中在上游來水及外部污染源統(tǒng)計(jì)及治理上，對(duì)局部區(qū)域如污染底泥等對(duì)水質(zhì)的影響研究較少。

東太湖湖底高程為1.0～2.0m，常水位下水深不足2.0m，是典型的淺水碟形湖泊。底泥作為入湖沉積物的載體，是湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽的蓄積庫(kù)，是主要的內(nèi)在污染源，東太湖由于湖泊形態(tài)和水生植物茂盛等因素影響，水流緩慢，造成湖區(qū)底泥淤積比較嚴(yán)重并長(zhǎng)期處于釋放狀態(tài)。由于東太湖水深較淺，在風(fēng)浪等作用下，大量底泥容易卷起，遇大風(fēng)天氣，特別遇到臺(tái)風(fēng)等極端天氣后，湖底污泥容易被風(fēng)浪卷起、懸浮，釋放強(qiáng)度增加，嚴(yán)重影響供水水質(zhì)和供水安全。

底泥的卷起和釋放強(qiáng)度很大程度與風(fēng)浪有直接關(guān)系，而風(fēng)浪的大小與風(fēng)速、風(fēng)向密切相關(guān)。為了解風(fēng)速、風(fēng)向與水源地水質(zhì)的關(guān)系，本次收集了本地區(qū)的風(fēng)速、風(fēng)向以及水源地水質(zhì)相對(duì)應(yīng)的系列資料，采用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行風(fēng)速風(fēng)向與取水口渾濁度、水質(zhì)等的關(guān)系分析，研究風(fēng)浪引起底泥卷起對(duì)取水口水質(zhì)的影響。

1 風(fēng)浪與污染底泥卷起的關(guān)系分析

采用吳江市2011全年逐日風(fēng)速、風(fēng)向資料及第一水廠全年逐日源水水質(zhì)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)取水口月均和最大日渾濁度以及對(duì)應(yīng)日風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，成果見表1-1。

表1-1 源水渾濁度指標(biāo)與風(fēng)速風(fēng)向統(tǒng)計(jì)表

從表1-1統(tǒng)計(jì)成果分析可知，工程區(qū)域夏季（6月～8月）主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，冬季（12月～2月）為西北風(fēng)。東太湖是典型的淺水碟形湖泊，如遇大風(fēng)天氣，特別是在西北風(fēng)的作用下，湖底污泥被風(fēng)浪卷起渾濁，影響供水水質(zhì)。

夏季，湖區(qū)水位相對(duì)較高，在由陸地向東太湖吹的東南風(fēng)作用下，由于風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度短，不易將湖區(qū)底泥翻動(dòng)，因而源水渾濁度指標(biāo)均值較低，月均值最大為16，最大值為25。且從表4.2-2可知，8月份即使風(fēng)速達(dá)4～5級(jí)，但由于風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，源水的渾濁度也較低，僅為24。

冬季，水位較低，西北風(fēng)作用下風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，沉積物表層污染程度較高的半懸浮狀底泥在西北風(fēng)的作用下易懸浮，使得源水渾濁度指標(biāo)值升高，月均最大值為122，單日最大值為218，分別是夏季的7.6倍和8.7倍。

綜上分析可知，風(fēng)向?qū)啙岫扔绊懨黠@，冬季太湖水深較淺，在偏北風(fēng)作用下，由于吹程長(zhǎng)，風(fēng)浪較大，太湖底泥易被卷起。而在偏南風(fēng)的作用下底泥不易被卷起。

采用2011年1月～12月逐日風(fēng)速及源水渾濁度資料，按風(fēng)速分級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，成果列于表1-2和圖1-1。

表1-2 渾濁度指標(biāo)與風(fēng)向風(fēng)速關(guān)系分析表

圖1-1 2011年各月渾濁度均值統(tǒng)計(jì)圖

由表1-2可知，源水渾濁度指標(biāo)呈現(xiàn)出冬季偏高而夏季偏低的特點(diǎn)，在夏季，渾濁度月均值均較低，即使風(fēng)速高達(dá)6級(jí)以上渾濁度亦不超過20；而冬季，渾濁度月均值較高均超過100，即使風(fēng)速僅有3～4級(jí)，渾濁度也較大達(dá)35以上，最高的1月達(dá)122。

隨著風(fēng)速的增加渾濁度指標(biāo)存在一定程度的增加，3～4級(jí)風(fēng)速時(shí)，渾濁度年均值為40；風(fēng)速為4級(jí)以上時(shí)，渾濁度年均值為43；風(fēng)速大于6級(jí)時(shí)，渾濁度年均值為46。

綜上分析可知，風(fēng)浪卷起底泥，影響源水的渾濁度指標(biāo)，風(fēng)浪和水質(zhì)的渾濁度指標(biāo)存在密切聯(lián)系。

2 風(fēng)浪與水源地水質(zhì)其他指標(biāo)的關(guān)系分析

統(tǒng)計(jì)2011年全年逐日風(fēng)速風(fēng)向和源水總氮、溶解氧和COD等指標(biāo)資料，列入表2-1～表2-3和圖2-1～2-3，各月在風(fēng)速為3～4級(jí)風(fēng)下水質(zhì)各指標(biāo)分析圖，見圖2-4。

表2-1 總氮與風(fēng)向風(fēng)速分析表

圖2-1 2011年各月總氮均值統(tǒng)計(jì)圖

表2-2 溶解氧與風(fēng)速風(fēng)向分析表

圖2-2 2011年各月溶解氧均值統(tǒng)計(jì)圖

表2-3 COD指標(biāo)與風(fēng)速風(fēng)向分析表

圖2-3 2011年各月COD均值統(tǒng)計(jì)圖

圖2-4 2011年各月3～4級(jí)風(fēng)各水質(zhì)指標(biāo)分析圖

圖3-1 渾濁度與COD相關(guān)關(guān)系圖

由表2-1和圖2-1可知，總氮與風(fēng)速的關(guān)系不明顯，指標(biāo)值隨著風(fēng)速的增加呈現(xiàn)增減不一的變化，總氮與氣溫有一定的關(guān)系，夏季氣溫較高，總氮在一年中處于相對(duì)高位。

由表2-2和圖2-2可知，溶解氧隨風(fēng)速的增加呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，而全年的溶解氧指標(biāo)則呈現(xiàn)冬季偏高而夏季偏低的變化趨勢(shì)。經(jīng)分析，主要原因?yàn)椋猴L(fēng)速越大，太湖底泥越易被卷起，底泥中的有機(jī)質(zhì)的氧化反應(yīng)導(dǎo)致湖水溶解氧降低，而夏季氣溫較高，被風(fēng)浪卷起的底泥中的有機(jī)質(zhì)在高溫下氧化反應(yīng)加劇，導(dǎo)致溶解氧指標(biāo)降低，水質(zhì)的溶解氧指標(biāo)與風(fēng)速和氣溫有一定的關(guān)系。

由表2-3及圖2-3～2-4可知，COD冬季偏高而夏季偏低，并且隨著風(fēng)速的增加有一定程度的上升。這一特征主要出現(xiàn)在夏季，湖區(qū)水位較高，在東南風(fēng)作用下，不易形成大風(fēng)浪，難以將湖區(qū)底泥卷起；冬季水位較低，在偏北風(fēng)作用下，太湖風(fēng)浪較大，易將太湖底泥卷起，造成渾濁度偏高的同時(shí)，太湖底泥中的有機(jī)質(zhì)造成COD升高，影響水源地供水水質(zhì)。

綜上分析可知，COD與風(fēng)速、風(fēng)向密切相關(guān)；而溶解氧與風(fēng)速和溫度均有一定的關(guān)系；氨氮?jiǎng)t主要與溫度相關(guān)。

3 水源地其他水質(zhì)指標(biāo)與渾濁度的相關(guān)性分析

從其他水質(zhì)指標(biāo)與渾濁度的相關(guān)性分析可知，COD與渾濁度的相關(guān)性較好，COD與渾濁度相關(guān)性圖見圖3-1。

綜上研究可知，東太湖風(fēng)浪卷起底泥，造成源水渾濁度升高，渾濁度的升高會(huì)對(duì)水源地重要水質(zhì)指標(biāo)產(chǎn)生顯著影響，可見東太湖水源地存在風(fēng)浪卷起底泥進(jìn)而污染水源地源水的水質(zhì)污染模式。

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