北京市汛期降雨對清河水質(zhì)影響及水環(huán)境保障對策研究

楊 瑩 郝生超 張 博

（北京市清河管理處，北京 100192）

水生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣直接影響著人民的生活質(zhì)量和幸福指數(shù)[1]，研究水質(zhì)變化對指導人們更有針對性地實施生態(tài)環(huán)境保護措施具有重要意義。

清河發(fā)源于北京西山碧云寺，于朝陽區(qū)沙子營匯入溫榆河，全長23.6km，流域面積203km2，在北京城市水系中占有重要地位，是北京城區(qū)北部重要的防洪通道和生態(tài)走廊，良好的河道水生態(tài)和水環(huán)境對北京城市發(fā)展具有重要意義。

相關研究成果表明，水質(zhì)與降雨頻率、強度、水體周邊環(huán)境、大氣有關[2-4]。降雨徑流沖刷路面、河道護坡等，可能攜帶污染物進入水體，導致降雨期水質(zhì)較差[5]。目前，對于清河水質(zhì)研究的相關成果較少，降雨對清河水質(zhì)影響的研究更少。為彌補這方面研究的缺失，本文系統(tǒng)分析清河2 個市級斷面清河閘及沙子營閘2018—2022 年水質(zhì)狀況及2022 年7 月清河閘、沙子營閘水質(zhì)指標數(shù)據(jù)與降雨的關系，探討汛期降雨對清河水質(zhì)產(chǎn)生的影響，為汛期清河水質(zhì)保障提供科學支撐。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究中涉及的降雨量數(shù)據(jù)來源于北京市水務局官方網(wǎng)站城市雨情欄目及羲和能源大數(shù)據(jù)平臺。清河閘及沙子營閘的水質(zhì)狀況來源于北京市生態(tài)環(huán)境局的斷面實時監(jiān)測結果。清河閘及沙子營閘前水體的COD、TOC、BOD、濁度4 項指標數(shù)據(jù)由河道中布設的兩處“水環(huán)境偵察兵”每日進行監(jiān)測，數(shù)據(jù)來源于北京市河長App 中。

1.2 研究范圍

監(jiān)測點位為北京市清河2 處市級斷面清河閘及沙子營閘。

清河閘位于北京市海淀區(qū)清河街道，上下游河道屬于城市段，周邊有大量居民住宅小區(qū)，人口較多。監(jiān)測斷面處護坡為混凝土護坡。

沙子營閘位于北京市朝陽區(qū)孫河鄉(xiāng)，上下游河道屬于生態(tài)段，上游右岸原孫河鄉(xiāng)沙子營閘于2018 年拆遷，目前為北京市溫榆河公園朝陽區(qū)建設范圍。上游左岸有北七家鎮(zhèn)歇甲村和南七家村，區(qū)域內(nèi)有較多林地及農(nóng)田，人口較少。沙子營閘下游為清河入溫榆河河口。監(jiān)測斷面處護坡為生態(tài)護坡。

1.3 研究方法

對比2018—2022 年5 年內(nèi)降雨量與清河閘和沙子營閘2 個斷面水質(zhì)狀況關系，分析汛期降雨量對水質(zhì)的影響情況。選取一個降雨量較多的代表月份，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）的要求對每天的水質(zhì)情況進行定量比較，研究清河水質(zhì)各指標值與降雨量的關系，分析降雨造成水質(zhì)變化的原因，以提出汛期應對水質(zhì)變化、保障水環(huán)境的相關措施。

2 結果與討論

2.1 清河全年水質(zhì)情況與降雨量關系分析

2018—2022 年，北京市生態(tài)環(huán)境局對清河2 處市級斷面（清河閘、沙子營閘）進行水質(zhì)監(jiān)測，水質(zhì)總體情況符合水質(zhì)目標（見表1、表2）。2018—2022 年北京市降雨量見表3。

表1 2018—2022 年清河閘水質(zhì)狀況

表2 2018—2022 年沙子營閘水質(zhì)狀況

表3 2018—2022 年北京降雨量 單位： mm

2018—2022 年，清河閘汛期（6—9 月）水質(zhì)狀況與其他月份無明顯差異。

2018—2022 年，沙子營閘Ⅳ類及Ⅴ類水多集中在每年的6—9 月份，此段時間正為北京市汛期，降雨量較大。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，沙子營閘上游多為雨污合流口，降雨時雨水混合污水一起排入清河，降雨對水質(zhì)影響較為明顯。

2.2 清河汛期水質(zhì)情況與降雨量關系

隨著近年來河道治理效果顯著提升，到2022 年清河水質(zhì)穩(wěn)定保持Ⅲ類以上。為了更好地為清河汛期管理提供借鑒，本文選取最近年份2022 年汛期進行分析。

根據(jù)表1，清河閘在2022 年汛期6—9 月水質(zhì)無明顯變化。由表3 可知2022 年7 月降雨量達到最大，下一步將選取2022 年7 月份降雨量對清河閘水體COD、TOC、BOD、濁度4 項指標的影響進行進一步分析。

根據(jù)表2，沙子營閘在2022 年汛期6 月、8 月、9月水質(zhì)均為Ⅱ類，僅7 月水質(zhì)為Ⅲ類，且7 月降雨量達到最大，下一步將選取2022 年7 月份降雨量對沙子營閘水體COD、TOC、BOD、濁度4 項指標的影響進行進一步分析。

2.3 清河閘水質(zhì)變化特征與主要原因分析

對清河閘2022 年7 月水體的COD、TOC、BOD、濁度4 項指標與降雨量關系進行對比分析，見表4。

表4 2022 年7 月海淀區(qū)降雨量與清河閘水質(zhì)情況

利用相關系數(shù)計算公式對降雨量及各水質(zhì)指標值進行相關性分析：

式中：r為相關性系數(shù)；x和y分別為兩個變量的取值；和為樣本平均值。

由式（1）可以計算出，降雨量與COD、TOC、BOD 指標的相關系數(shù)均小于0.03，認為沒有相關性。

降雨量與濁度指標相關系數(shù)為0.476，再結合圖1可以看出，清河閘僅濁度指標與降雨量有中等正相關關系。濁度指標受多種因素影響，受降雨影響較大，若為連續(xù)降雨，降雨第二日仍受到影響。由表4 可知，未降雨時濁度值總體上約為6.8NTU，降雨時波動較大，在7 月27 日達到最大，約15.14NTU，最大值較未降雨時增加了約123%。其余降雨日也均有一定增加，降雨后有回落。

圖1 2022 年7 月海淀區(qū)降雨量與清河閘水質(zhì)情況

降雨時造成清河閘水質(zhì)渾濁的原因有： 降雨時對河道底泥產(chǎn)生攪動，造成濁度值增加； 降雨時空氣中的灰塵隨雨水降落，隨市政雨水管網(wǎng)流入河道，造成濁度值增加。

降雨對清河閘水體其他指標影響較小的原因，主要為清河閘位于清河上游，養(yǎng)護標準較高，河道底泥較下游少，且兩岸為混凝土護砌，無水土流失現(xiàn)象發(fā)生。另外，清河閘處于城市段，無農(nóng)業(yè)面源污染。經(jīng)過多年對沿線雨水口的治理、截污，上游已無雨污合流口。

2.4 沙子營閘水質(zhì)變化特征與主要原因分析

對沙子營閘2022 年7 月水體的COD、TOC、BOD、濁度4項指標與降雨量關系進行對比分析，見表5。

表5 2022 年7 月朝陽區(qū)降雨量與沙子營閘水質(zhì)情況

利用式（1）對降雨量及各水質(zhì)指標值進行相關性分析，計算得出，除TOC 外，降雨量與COD 指標相關系數(shù)為0.638，與BOD 指標相關系數(shù)為0.639，與濁度指標相關系數(shù)為0.705，再結合圖2 可以看出，除TOC 外，其他指標均與降雨量有顯著正相關關系，且水質(zhì)數(shù)據(jù)與降雨持續(xù)時間有關，若為瞬時降雨，水質(zhì)當日內(nèi)發(fā)生變化；若為持續(xù)降雨，降雨第二日水質(zhì)仍受到相應影響。

圖2 2022 年7 月朝陽區(qū)降雨量與沙子營閘水質(zhì)情況

COD 指標未降雨時約為10mg/L；在7 月7 日與7月27 日達到最大，約為40mg/L，最大值較未降雨時增加了約300%；其余降雨日也均有增加，降雨后有明顯回落。

BOD 指標未降雨時約為2mg/L；在7 月7 日與7月27 日達到最大，約8mg/L，最大值較未降雨時增加了約300%；其余降雨日也均有增加，降雨后明顯回落。

濁度指標受多種因素影響，受降雨影響較大，若為連續(xù)降雨，降雨第二日仍受到影響。由表5 可知，未降雨時濁度值總體上不超過5NTU，降雨時波動較大，在7 月27 日達到最大，約52.08NTU，最大值較未降雨時增加了約925%。其余降雨日也均有增加，降雨后有明顯回落。

降雨時清河沙子營閘水質(zhì)變差的原因有： 清河沙子營閘上游存在9 處雨污合流口（外環(huán)橋下口、立通路道路排水口1、東小口溝口、天通河口、潤澤莊園口1、天通苑東廠排水口、歇甲莊村口、廢品收購站口、八排干），其中歇甲莊村口及廢品收購站口距離沙子營閘均為3km，八排干距沙子營閘2km， 降雨天氣污水處理廠溢流[6]，雨水混合未處理的污水流入清河河道，造成COD 和BOD 值增加； 降雨時對河道底泥產(chǎn)生攪動，造成濁度值增加； 降雨時河道兩岸生態(tài)河坡因多年未整修，植被覆蓋率低，會發(fā)生較輕的水土流失，產(chǎn)生雨淋溝，泥土流入河道造成濁度值增加； 降雨時空氣中的灰塵隨雨水降落，經(jīng)由市政雨水管網(wǎng)流入河道，造成濁度值增加； 沙子營閘上游為城鄉(xiāng)接合部，農(nóng)業(yè)面源污染也有可能成為清河河道水體污染的影響因素，種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)可能是造成清河沙子營閘上游COD 和BOD 值增加的原因。

3 清河水環(huán)境保障對策

北京市清河閘斷面水質(zhì)受降雨影響不明顯，主要是降雨對河道底泥產(chǎn)生攪動引起的河道渾濁。沙子營閘斷面水質(zhì)受降雨影響明顯，影響因素主要來自污水管網(wǎng)、揚塵及地表徑流、水土流失、農(nóng)業(yè)面源等方面。為保障清河汛期水生態(tài)環(huán)境，提升汛期水環(huán)境抗風險能力，建議從以下方面加強管控措施：

a.完善清河周邊污水管網(wǎng)，提升污水處理廠處理能力。同時，要加強對沙子營閘上游各個水口的排查，加強對雨污合流口的整治，有效控制雨天合流制溢流污染。

b.加強河道清理，定期做好河道漂浮物及水綿等的清撈。另外，在河道種植適量的挺水植物和沉水植物，減少底泥擾動。同時，加強河道兩岸路面保潔力度及揚塵治理。

c.結合海綿城市建設理念，優(yōu)化水土保持措施。通過植物措施、永久措施和臨時性措施有機結合，合理利用植草溝、雨水花園、透水磚鋪裝、淺灘種植、喬灌木綠化等措施，達到凈化雨水、保持水土的目的。

d.加強農(nóng)業(yè)面源污染防控，有效控制氮磷。推進綠色氮肥使用，限定施肥量，推廣綠色農(nóng)業(yè)。另外，對種植灌溉水進行尾水凈化，開展排灌系統(tǒng)生態(tài)化改造。

e.加強降雨天氣巡查巡視，尤其對各個水口進行長期監(jiān)測。對發(fā)現(xiàn)的雨天偷排等現(xiàn)象嚴格執(zhí)法，并加大處罰力度，杜絕雨天偷排現(xiàn)象發(fā)生。

4 結 語

本文對清河2 個市級斷面清河閘及沙子營閘水質(zhì)指標數(shù)據(jù)與汛期降雨關系進行分析，認為汛期降雨對清河水質(zhì)有一定影響，對沙子營閘影響較大，降雨時沙子營閘水質(zhì)指標COD、BOD、濁度值均有增加。為保證清河汛期時水生態(tài)環(huán)境，減少降雨對水質(zhì)的影響，提升汛期水環(huán)境抗風險能力，建議從完善周邊污水管網(wǎng)、加強雨污合流口整治、加強河道水面及岸坡道路清理、優(yōu)化水土保持措施、加強農(nóng)業(yè)面源污染防控、強化河道巡查及執(zhí)法等幾個方面來加強管控。