望虞河出入太湖磷通量計算分析

陳年浩，劉彤，錢新

（南京大學環(huán)境學院/污染控制與資源化研究國家重點實驗室，江蘇 南京 210023）

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

望虞河南起太湖貢湖灣沙墩口，流向東北，在耿涇口入長江，總長60.80 km，是連接太湖和長江距離最短的流域性河道。望虞河既是長江水源直接引入太湖的通道，也是汛期太湖水外排長江的重要排水通道。望虞河流域屬典型平原河網(wǎng)區(qū)，兩岸支流口門眾多，東岸支流已全部閘控，西岸支流仍有口門開敞。西岸地區(qū)污染負荷排放較重，對引水水質有不利影響。

1.2 數(shù)據(jù)來源與計算方法

望虞河出入湖水量和斷面總磷濃度相乘即可計算磷通量。2007—2021 年水量數(shù)據(jù)來自水利部太湖流域管理局，入湖斷面沙墩港橋2007—2009年水質數(shù)據(jù)來自每月一次流域巡測，2010—2021年水質數(shù)據(jù)來自自動監(jiān)測站。

2 結果與討論

2.1 望虞河出入湖水量

2002—2021 年，望虞河年均入湖水量7.54×108m3，相較1986—2001 年增加了13 倍。2015 年以來，年均入湖水量4.40× 108m3，僅為2002—2014 年的47.70%。2004—2014 年，望虞河年入湖水量占太湖年總入湖水量的2.50%～14.80%，2015—2020 年，該比例0.90% ～4.80%。2007—2013 年，引江濟太以“以清釋污”為主，4—10 月為太湖藍藻的生長旺盛期，該時間段累計引江入湖水量占總量的63.70%。望虞河集中在夏季豐水期排水，冬季枯水期引水，4—10 月累計引江入湖水量占總量15.00%，如圖1所示。

圖1 望虞河出入湖水量變化圖

2.2 望虞河入湖磷通量

2007—2021 年，望虞河入湖磷通量17.97 ～199.36 t，年均87.09 t，如圖2 所示。2007—2018 年，環(huán)太湖入湖磷通量1 730～2 800 t，累計25 470 t，同期望虞河入湖磷通量累計1 186.86 t，占全湖比例4.70%。2015 年以來，望虞河年均入湖磷通量43.74 t，僅為2007—2014年的35.00%。2007—2014年，全湖入湖磷通量累計17 030 t，年均2 128.75 t，同期望虞河入湖磷通量累計1 000.20 t，年均125.02 t，占比5.90%。2015—2018 年，全湖入湖磷通量累計8 440 t，年均2 110 t，同期望虞河入湖磷通量累計186.66 t，年均46.67 t，占比2.20%。

圖2 望虞河出入太湖磷通量及其年內分布圖

貢湖灣水體年蓄磷量13.86 ～29.01 t，望虞河入湖磷通量是貢湖灣水體年蓄磷量的0.80 ～9.10 倍，平均4.1 倍。隨著2015年以來望虞河入湖水量的減少，2015—2021年，望虞河入湖磷通量是貢湖灣水體年蓄磷量的0.80 ～2.70倍，平均2倍，僅有2007—2014年的45.80%。可見引江濟太帶來的磷通量對貢湖灣可造成頗高的磷負荷沖擊。

從望虞河入湖磷通量年內分布來看，不同年份之間的差異較大（見圖2），4—10 月是太湖藍藻的生長旺盛期，2007 年和2009 年4—10 月入湖磷通量占全年的比例為100%，2014 年和2015 年為0。2007—2013 年，引水集中在藍藻生長旺盛的4—10月，因而4—10月入湖磷通量占比較高，除2012年占比僅為7.40%外，其他年份占比43.70%～100%，平均60.90%。2014—2021年集中在冬春季枯水期引水，4—10月入湖磷通量占比較低，除2017年占比高達65.90%外，其他年份占比0%～32.70%，平均19.40%

2.3 望虞河出湖磷通量

2007—2021年，望虞河出湖磷通量為5.84 ～235.83 t，年均71.26 t（圖2）。從望虞河出湖磷通量占環(huán)太湖出湖磷通量的比例來看，由于《太湖健康狀況報告》只有2007 年和2009—2014年的環(huán)太湖出湖磷通量，因此主要關注2009—2014年的情況，2009—2014年，環(huán)太湖出湖磷通量為510 ～680 t，累計3 450 t，同期望虞河出湖磷通量累計293.29 t，占全湖比例8.50%，高于同期望虞河入湖磷通量占全湖的比例（5.20%）。

從望虞河出湖磷通量占貢湖灣水體蓄磷量的比例來看，望虞河出湖磷通量是貢湖灣水體年蓄磷量的0.30 ～10.20 倍，平均3.50 倍。除去流域水情極端特殊的2015 年和2016 年，望虞河出湖磷通量是貢湖灣水體年蓄磷量的0.30 ～4.90 倍，平均2.60倍。2019年以來，望虞河出湖磷通量較為穩(wěn)定，在86.29 ～95.88 t 之間，是貢湖灣水體年蓄磷量的4.20 ～4.40 倍，可見望虞河是太湖水外排及污染物出湖的重要通道。從望虞河出湖磷通量的年內分布來看，4—10 月正值太湖流域的汛期，太湖集中在汛期排水，不同于入湖的情況，2007—2021年中有11年的4—10月出湖磷通量占全年比例為100%，1年為99.90%，其余年份除2010年為42.60%外，均在80%以上（見圖2）。

2.4 望虞河凈入湖磷通量

2007—2021年，望虞河凈入湖磷通量-214.47 ～191.68 t，累計237.46 t，年均凈入湖15.83 t。2009 年太湖流域年降水量達到1 625.40 mm，比常年偏多12%，發(fā)生流域洪水，望亭水利樞紐全年引水量4.88×108m3，不及排水量7.06×108m3，凈入湖磷通量-26.36 t；2015 年和2016 年凈入湖磷通量分別為-111.00 t和-214.47 t；2019-2021年，凈入湖磷通量小于0。由此可見，太湖—望虞河磷收支變化主要取決于入湖和出湖水量的多寡，近年來凈通量呈現(xiàn)減小的趨勢。

根據(jù)水利部太湖流域管理局發(fā)布的《太湖流域綜合規(guī)劃（2012—2030 年）》，望虞河遠景規(guī)劃引江水量達34×108m3，入湖水量22.10×108m3。此外，已經(jīng)動工的新孟河延伸拓浚工程作為引江濟太第二通道，將引長江水從竺山灣入太湖，根據(jù)《太湖流域水量分配方案》，2030年新孟河界牌水利樞紐規(guī)劃引江水量31.10×108m3，入湖水量21.20×108m3。因此，在未來規(guī)劃引江濟太調水量顯著增加的情況下，需要深入研究引江濟太調水對貢湖灣乃至竺山灣及太湖全湖水質及水生態(tài)的影響，以保障實現(xiàn)“兩個確保”的太湖治理目標。

2007—2021年，望虞河凈入湖磷通量累計237.46 t，約是貢湖灣水體蓄磷量的11倍。2007-2021年中有10年4—10月的凈入湖磷通量小于0，也即在藍藻生長旺盛期間，太湖通過望虞河的磷通量以凈出湖為主。11—3月氣溫較低，不利于藍藻生長，此時“引磷入湖”產(chǎn)生水華沖擊的風險較小。可以看到除2016年幾乎全年都在排水外，其他年份在11—3月的凈入湖磷通量均大于或等于0，也即太湖通過望虞河的磷通量以凈入湖為主。需要注意的是，2007—2021年中仍有5年4—10月的凈入湖磷通量大于0，最低的2017 年為16.32 t，最高的2007 年為191.68 t，對于貢湖灣而言，如此量的磷進入湖區(qū)仍是可觀的磷負荷沖擊，此時“引磷入湖”存在促進藍藻生長和水華暴發(fā)的風險。

3 結論

2007—2021 年，望虞河入湖磷通量17.97 ～199.36 t，平均是貢湖灣水體年蓄磷量的4.10倍，其中2007—2018年，占全湖比例4.70%。2015 年以來，年均入湖磷通量僅為2007—2014年的35%。引江濟太帶來的磷通量占全湖比例不高，但對貢湖灣可造成頗高的磷負荷沖擊。2007—2021 年，望虞河出湖磷通量5.84 ～235.83 t，其中2009—2014年，望虞河出湖磷通量占全湖比例8.50%，高于入湖磷通量占全湖比例。望虞河出湖磷通量平均是貢湖灣水體年蓄磷量的3.50倍，是太湖水外排及污染物出湖的重要通道。2007—2021 年，望虞河凈入湖磷通量累計237.46 t，近年來年度凈通量呈現(xiàn)減小的趨勢。在藍藻生長旺盛期間，太湖的磷通量以凈出湖為主，在11—3 月以凈入湖為主。合理開展引水調度，減少入湖水體的磷負荷沖擊。