泰州市引江調水對河網水質的影響分析

倪靜靜,吳澤雄,曹齊齊,陳 健,朱光軒

（江蘇省水文水資源勘測局泰州分局,江蘇 泰州 225300）

泰州市是典型的平原河網地區,水資源豐富。隨著城市對水生態環境的要求越來越高,水資源安全保護、水環境污染防治迫在眉睫。針對水環境污染的問題,我國已經開展了大量的治理研究工作,其中調水沖污作為河流水環境綜合整治的有效措施,已在南通、常州、上海等地推廣實施,并取得了較為理想的初期效果[1]。因此,為更好地發揮水利工程對區域水環境、生態環境等方面的改善作用,泰州市結合當前水利工程生態與環境調度發展的現狀和實際調度工作,啟動了“動力調引長江水、改善河網水環境”的常態化運行機制。

1 調水方案

1.1 調水時間

為掌握開機調水對河網水質的影響,分別于2022年1 月20 日~29 日,2022年8 月7 日~8 月14 日、8 月23 日~9 月6 日開展了調水前后的水質監測。

1.2 調水監測斷面設置

通揚運河、周山河、生產河、東姜黃河、西姜黃河、宣堡港、送水河、南官河、前進河、兩泰官河、古馬干河、中干河、東城河、鳳凰河、如泰運河、南干河。

1.3 調水影響范圍

泰州市引江調水是通過引江河高港樞紐開閘引水,主要覆蓋泰州市中北部全境,南部可達如泰運河沿線,東部延伸到東姜黃河一線以東。

1.4 水質監測指標和評價方法

針對采集的水體樣本,進行如下的監測項目：水溫、pH值、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數和化學需氧量。評價方法：依據《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）,對各類監測項目進行單因子評價。

2 調水對河道水質影響的分析

2.1 非汛期對重要河道調水前后水質影響

在2022年1 月20 日~29 日非汛期期間,對通揚運河等13 條重要河道的24 個監測斷面進行水質監測,各類監測項目的結果見圖1。通過對比分析可知：在調水后,斷面水質中化學需氧量的Ⅰ類比例由50.0%上升為54.2%；Ⅱ類比例由12.5%下降到0.0%；Ⅲ類比例由4.2%上升到29.2%；Ⅳ類比例由25.0%下降到16.7%；Ⅴ類比例由8.3%下降到0.0%。調水后斷面水質中高錳酸鹽指數的Ⅱ類比例由45.8%下降到37.5%；Ⅲ類比例由16.7%上升到50.0%；Ⅳ類比例由237.5%下降到12.5%。調水后斷面水質中氨氮的Ⅰ類比例由25.0%上升為41.7%；Ⅱ類比例由45.8%下降到20.8%；Ⅲ類比例由25.0%下降到20.8%；Ⅳ類、Ⅴ類比例由0.0%上升到4.2%；劣Ⅴ類比例由4.2%上升到8.3%。調水后斷面水質中溶解氧的類別沒有變化,一直維持在Ⅰ類~Ⅱ類。Ⅱ類比例由12.5%下降到0.0%。由此可見,在非汛期期間通過引江調水對區內重要河道水質的化學需氧量、高錳酸鹽指數起到一定的改善效果,但是對水質中氨氮的改善效果相對較差。

圖1 非汛期重要河道監測斷面水質類別比較

對2022年1 月20 日~29 日非汛期期間引江調水前后,通揚運河等13 條河道24 個監測斷面的水質類別進行對比分析（見表1）可知：調水后斷面水質為Ⅱ類的比例由33.3%下降為20.8%；Ⅲ類比例由25.0%上升到41.7%；Ⅳ類比例由29.2%下降到25.0%；Ⅴ類比例由12.5%下降到4.2%；劣Ⅴ類比例由0.0%上升到8.3%。由此可見,在非汛期通過引江調水對區域內重要河道的水質有一定的改善效果,但有2 個監測斷面在調水前后出現水質變差的情況,其中氨氮的影響較大。

表1 非汛期河道監測斷面水質類別綜合評價統計

2.2 汛期對重要河道調水前后水質影響

于2022年8 月7 日~8 月14 日、8 月23 日~9 月6 日汛期期間,對通揚運河等13 條重要河道的24 個監測斷面的水質類別的進行監測。

通過結果的對比分析（見圖2）可知：

圖2 汛期重要河道監測斷面水質類別比較

1）斷面水質的化學需氧量在調水后為Ⅰ類的比例由62.5%上升為79.2%；Ⅲ類比例由29.2%下降到16.7%；Ⅳ類比例由8.3%下降到4.2%。

2）斷面水質的高錳酸鹽指數在調水后為Ⅱ類的比例由58.3%上升為75.0%；Ⅲ類比例由37.5%下降到20.8%；Ⅳ類比維持在4.2%。在調水后斷面水質中氨氮的Ⅰ類比例由75.0%下降為16.7%；Ⅱ類比例由20.8%上升為58.3%；Ⅲ類比例由0.0%上升到25.0%；Ⅳ類由4.2%下降到0.0%。

3）溶解氧在調水后斷面水質為Ⅰ類比例由20.8%下降為8.3%；Ⅱ類比例由12.5%上升為16.7%；Ⅲ類比例由16.7%上升到20.8%；Ⅳ類比例由50.0%上升到54.2%。

由此可見,在汛期期間引江調水措施對區域內重要河道水質的化學需氧量、高錳酸鹽指數、氨氮的改善有一定的效果,但是對溶解氧的改善效果較差。

于2022年8 月7 日~8 月14 日、8 月23 日~9 月6 日汛期期間,對通揚運河等13 條重要河道的24 個監測斷面的水質類別進行監測,通過對結果進行對比分析（見表2）可知：調水后斷面水質為Ⅱ類比例由16.7%上升為20.8%；Ⅲ類比例由25.0%下降到20.8%；Ⅳ類比例沒有變化維持在58.3%。由此可見,通過在汛期引江調水對區域內的重要河道水質的改善效果不明顯。

表2 汛期河道監測斷面水質類別綜合評價統計

3 討論

3.1 影響水質惡化的主要因素

泰州市水系發達,河網交織密布,上下游河道之間的水質存在較大差距,引江調水過程中水質監測斷面的項目濃度的變化容易受上游來水水質和來水量的影響。因此,了解本地區河道的水質污染原因對分析各監測斷面之間的水質差異具有一定的幫助。泰州市河道水質主要受以下因素的影響：①點源污染影響。河道沿岸生活居民、工廠較多,隨著城鎮居民生活污水和工業廢水的大量排放,超過了河道承載能力。②面源污染影響。農業中施用大量的化肥和農藥,養殖業使用大量的飼料等,在隨降水、灌溉流入河道內,其中未消耗的氮、磷及有毒有機物等是污染水體的主要物質。③河道距離引江較遠,換水置換率時間長。泰州地區水系相對封閉和獨立,河道比降較小,污染物容易滯留,其中兩條河道宣堡港和東姜黃河地處引水末端,引江水流速較慢,來水流量較小,水體的換水率較沿江地區小,自凈和復氧能力降低,污染水體不斷激增,水質進一步下降,因此會出現調水后水質類別變差的情況。④航運污染。泰州地區水上交通較為發達。大量船只裝貨、卸貨過程中貨物的拋落,船上生活人員的洗倉排水、生活垃圾、生活污水,以及沿岸煤、沙、垃圾堆積物,不同程度對泰州地區河道水質造成了污染。⑤內源底泥釋放。河道淤泥長時間淤積,許多河道未進行河道疏浚,大量淤泥污染物質沉積覆蓋在河床上,導致形成較厚的淤泥層。富含污染物質的底泥在受外界影響的情況下可能會對水體水質造成二次污染。

3.2 調水對河道水環境的影響

引江調水對受水區的水質變化存在一定的影響,有研究認為調水區與受水區之間的水質之間的差異性；運輸過程中各水質因子濃度的差異性；調水的頻率和調水維持的時間、調水時機等都是影響水質的主要因素。在本研究中,在汛期和非汛期間施行引江調水對各監測斷面水質的改善表現出一定的差異性,可以看到,汛期期間水質狀況基本會維持在Ⅱ類~Ⅳ類,影響主要因素為溶解氧的超標；非汛期期間有的監測斷面在調水后水質會有所改善,尤其是靠近引水口附近的監測斷面,有的監測斷面水質則會變差,水質評價會出現Ⅴ類~劣Ⅴ類的情況,主要影響因素是氨氮的超標。這可能是因為在調水結束之后,河道水質會受點源、面源等污染又恢復到以前的狀態。因此,短期內一次調水也許只能看作是改善河道水質的一種應急策略。研究污染物質在調水過程中的運移降解變化在今后仍需要深入探討。

4 結論

非汛期期間通過引江調水對區內的重要河道的化學需氧量、高錳酸鹽指數改善有一定效果,但是對氨氮的改善效果較差。在汛期引江調水對區域內的重要河道的化學需氧量、高錳酸鹽指數、氨氮的改善有一定的效果,但是對溶解氧的改善效果較差。各監測斷面的水體基本參數、氮磷及耗氧有機物等濃度存在一定的時空變化差異,在調水過程中,有些河道的水質有一定程度的改善,尤其是靠近引江口的河道改善較為明顯,而在調水停止后,河道的水質會存在反彈現象,甚至出現惡化。因此,針對不同河道的水質情況、區域狀況及上游調水來水量等情況,確定優化的閘門調度方案。

5 建議

為了更好地結合引江調水工程措施來改善泰州市重要河道的水質情況,提出以下建議：

（1）延長調水時間。調水時間不足會導致引水量偏少,同時加上非汛期長江在調水期間上游段來水偏少,會導致河道受水不足,水體流動性不足改善水質狀況。

（2）調整監測時間。由于監測時間在距離調水后時間太久會導致受調水的影響變小,水體受沿岸生活、生產的影響會增加,會導致改善效果不明顯。因此,要合理安排監測時間,盡早在調水影響期間施行監測數據的分析,以免造成水質變化不明顯的問題。

（3）增加調水水量。由于一些河道距離長江較遠,水量不足會導致末端一些河道的流量較小,置換速度不夠,從而導致水質情況改善弱。

（4）調整調水時間。非汛期期間各水流水位較低,調水的沖刷會導致下游河網底泥劇增,加速了二次污染的可能性,結合雨量、水位情況可以優化調水時間,減少因為調水時間不充分帶來的問題。

（5）優化閘門調控。由于受點源、面源的污染,導致河道會在調水后期出現污染物質濃度急速增加的情況,在流向復雜、密度較大的地域可調整閘門的調控,通過優化閘門調控,有效地改善水體的置換速度,提高水質質量；同時,嚴格控制生活污水和工業廢水的排放量,按照國家標準進行生產、生活用水的處理,定期清除河道內水生物和底層淤泥。

（6）減少主要航道船只通行頻率。在引江調水過程中,泰州市主干河道和支流河道可以有效充分的置換,河道水質質量會維持在比較穩定的情況；但在調水結束后,由于船只通行等外在因素影響,使得主干河道底層沉積物中的污染物質隨水波的流動大量被釋放,水質在短時間內變差,應減少在底層污染物質多的河道及水位較低的河道行船的頻率。