考慮降雨的2023-2024年度深圳河流域水環境質量分析

摘 要：為了了解深圳河流域水環境質量，本文在考慮降雨條件下，對2023—2024年度深圳河流域水環境質量進行研究。首先，分析研究區域的基本水文概況，將溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）以及化學需氧量（COD）作為指標，采用單因子評價方法開展分析。利用流量狀態對降雨狀態進行反饋，分析了2023—2024年度期間深圳河流域水環境質量評價指標與流速的分布情況，并結合水期對深圳河流域水環境質量進行階段性分析。由分析結果可知，在平水期，水環境質量類別主要為Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ；在枯水期，水環境質量類別主要為Ⅴ、Ⅲ、Ⅳ和劣V-1；在豐水期，水環境質量類別主要為Ⅳ、Ⅲ和Ⅱ。

關鍵詞：降雨；深圳河流域；水環境質量；溶解氧（DO）；氨氮（NH3-N）；總磷（TP）；化學需氧量（COD）

中圖分類號：X 824" 文獻標志碼：A

對區域水質來說，降雨對其的影響方式是多方面的，并且開展區域水質量分析對實際水環境質量以及相關治理工作具有極其重要的現實意義[1]。降雨可以增加水體的流量，從而對水體中的污染物起到稀釋作用，降低污染物的濃度[2]。然而，如果降雨強度過大，形成的雨水徑流可能會沖刷地面，將地面上的污染物帶入水體中，導致水質惡化[3]。這會對水生生物的生長和繁殖產生不利影響。從營養物輸入角度分析，降雨可能會將農田、城市等地區的營養物質帶入水體中，例如氮、磷等，這些營養物質可能導致水體富營養化，引發藻類大量繁殖，進而影響水質。對區域水質量進行分析可以全面了解水體的污染狀況、污染來源以及污染物的種類和濃度等信息，為評估水環境質量提供科學依據，更充分地了解水資源的利用現狀和水質狀況，為水資源的合理利用和保護提供科學依據，促進水資源的可持續利用。因此，本文提出考慮降雨的2023—2024年度深圳河流域水環境質量分析研究。

1 研究區域概況

深圳河流域的水環境構成豐富，涉及多個方面。作為河流系統中的重要組成部分，深圳河流域是轄區內的主要河流，承載著重要的生態和排水功能[4-5]。此外，還有蓮塘河、布吉河等支流，它們共同構成了深圳河流域的河流水系[6]。從水庫系統的角度分析，深圳水庫是流域內的重要水源地，其水質直接影響深圳及周邊地區的供水安全。

其中，深圳河東南段的水位受季節和降雨影響較大，但總體保持在安全范圍內，確保了河道的正常運行和生態需求[7]。流量是反映河道水量大小的重要指標，羅湖河段的流量在不同季節和降雨條件下有所變化，因此，也可以通過流量狀態間接體現降雨情況。

2 分析指標與方法

2.1 水環境質量數據采集

為了采集2023—2024年度深圳河流域的水環境質量數據，需要采用一系列的數據收集技術。1）在深圳河流域的關鍵位置設置水質監測站，在這些站點可以定期采集水樣。2）部署溶解氧傳感器，實時地監測水質參數，有助于及時發現水質異常和污染事件。3）利用衛星遙感技術獲取深圳河流域的水體影像數據，分析水體的顏色、透明度、葉綠素濃度等指標。4）使用流速儀、水位計等設備測量河流的流量和流速。5）采集水生生物樣本，例如底棲動物、浮游生物、魚類等，評估生物多樣性和生態健康。6）建立數據管理系統，整合來自不同來源和方法的數據，確保數據的質量和一致性。使用地理信息系統（GIS）技術對空間數據進行整合和分析，制作水質分布圖。

在采集數據的過程中，需要確保遵循相關的質量控制和質量保證程序，以保證數據的準確性和可靠性。

2.2 深圳河流域水環境質量評估

利用生態評估技術對深圳河流域水環境質量進行評估，具體步驟如下。1）生物監測。采集水生生物樣本，包括底棲動物、浮游生物、水生植物和魚類等，以評估生物多樣性和生態系統的健康狀況。通過分析生物群落的結構和功能，可以了解水體中污染物的生態效應。2）生物指數評估。使用生物指數（例如Shannon多樣性指數、生物完整性指數（IBI）、生物監測指數（BMI）等）來量化生物群落的健康狀況。這些指數可以反映水體的污染程度、生態壓力和恢復潛力。3）生態風險評估。通過評估特定污染物對水生生物的潛在影響進行生態風險評估。4）生態系統服務評估。評估深圳河流域提供的生態系統服務，例如水質凈化、洪水控制、棲息地提供等。5）生態網絡分析。分析河流生態系統的連通性和結構，評估河流廊道、濕地和河岸帶等關鍵生態要素的保護狀況。6）長期監測和趨勢分析。建立長期生態監測站點，定期收集數據，分析生態系統的長期變化趨勢。7）綜合評估模型。使用綜合評估模型（例如生態系統健康評估模型）來整合生物、化學和物理數據，進行全面的水環境質量評估。

當進行生態評估時，需要確保數據的準確性和代表性，同時考慮生態系統的復雜性和動態性。

2.3 深圳河流域水環境質量評估風險評估技術

利用風險評估技術對2023—2024年度深圳河流域水環境質量進行評估，需要綜合考慮污染物排放、水體暴露、生態效應和人類健康影響等多個方面。以下是進行風險評估步驟。

2.3.1 污染物識別與量化

識別深圳河流域的主要污染物，包括工業廢水、生活污水、農業徑流等來源的化學物質和微生物。通過排放清單和模型模擬，量化污染物的排放量和時空分布。

2.3.2 暴露評估

評估污染物在水體中的濃度和分布，考慮河流流量、季節變化、降雨事件等因素。使用水質模型（例如SWAT、HSPF等）模擬污染物在河流中的遷移、轉化和稀釋過程。

2.3.3 生態效應評估

評估污染物對水生生物的潛在影響，包括急性毒性、慢性毒性和生態系統水平的效應。進行實驗室毒性測試和野外監測，以確定污染物的生態毒理學閾值。

2.3.4 人類健康風險評估

評估污染物通過飲水、娛樂活動等途徑對人類健康的潛在風險。使用風險評估模型（例如USEtox、RISC等）計算致癌和非致癌風險。

2.3.5 不確定性分析

當進行風險評估時，考慮數據和模型的不確定性進行敏感性分析和概率分析。評估結果的不確定性有助于理解風險評估的可靠性和局限性。

2.3.6 風險表征與管理

綜合暴露評估、生態效應評估和人類健康風險評估的結果，進行風險表征，確定風險的等級和優先級。

2.4 水環境質量分析

當對深圳河流域水環境質量進行分析時，本文主要對溶解氧（DO）（評估水體的自凈能力）、氨氮（NH3-N）（水體富營養化的重要指標）、總磷（TP）（富營養化的關鍵指標）以及化學需氧量（COD）（水體中有機物的污染程度）進行綜合分析[8]。

針對具體的水環境質量分析方法，采用單因子評價方法[9]，如公式（1）所示。

Di=max（dn） （1）

式中：Di為深圳河流域水環境質量類別；dn為n水環境質量評價指標參數對應的類別，具體以地表水環境質量標準中的相關分類標準為基礎進行界定。

按照上述所示的方式，對深圳河流域水環境質量進行綜合分析。

3 數據分析

3.1 深圳河流域總體水環境質量分析

針對2023年不同階段的深圳河流域水環境基本數據信息進行統計，得到的數據結果見表1。

結合表1所示的信息可以看出，在2023—2024年度期間，深圳河流域的流速區間范圍為0.122m/s～0.193m/s。從水環境質量評價指標的分布角度進行分析，總磷含量相對穩定，在3月，深圳河流域水環境的總磷含量達到了0.2mg/L，該階段處于相對枯水期后的首次降雨階段，導致總磷含量增加的主要原因可能是土壤中的磷在雨水的作用下匯流到各支流中，溶解氧含量處于4.3mg/L～7.3mg/L。其中，在降雨量較充足的9月和10月，深圳河流域水環境的化學需氧量達到最低值，為11.0mg/L，而氨氮含量在11月和12月達到了最低值，分別為0.45mg/L和0.41mg/L。這是由于降雨導致水體總量增加，但是氨氮在水體內的消耗需要一定的時間，因此其變化規律與降雨時間相比，出現了一定的延遲。

3.2 不同水期深圳河流域水環境質量分析

以周為單位，對2023—2024年度期間深圳河流域內深圳水庫排洪河河口的流速情況進行統計，得到的數據結果如圖1所示。

結合圖1所示的信息可以看出，1周～15周為平水期，對應的流速基本在0.1m/s～0.2m/s，16周～32周為枯水期，對應的流速更多趨向于0.1m/s，33周～52周為豐水期，最大流速達到0.4m/s。

以此為基礎，對不同階段的水環境基本數據信息狀態進行統計，得到的數據結果見表2～表4。

結合表2所示的數據結果可以看出，第1周，溶解氧為8.08mg/L，化學需氧量為10.80mg/L，氨氮為0.418mg/L，總磷為0.15mg/L；第5周，溶解氧為6.10mg/L，化學需氧量為9.30mg/L，氨氮為0.805mg/L，總磷為0.16mg/L；第10周，溶

解氧為7.21mg/L，化學需氧量為14.80mg/L，氨氮為0.708mg/L，總磷為0.18mg/L；總體分析可知，在平水期，水環境質量評價指標的水平相對平穩，結合公式（1）對其進行計算，水質類別主要為Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ。

結合表3所示的數據結果可以看出，第16周，溶解氧為4.91mg/L，化學需氧量為13.60mg/L，氨氮為1.650mg/L，總磷為0.21mg/L；第25周，溶解氧為5.55mg/L，化學需氧量為0.645mg/L，氨氮為1.650mg/L，總磷為0.15mg/L；第32周，溶解氧為3.61mg/L，化學需氧量為14.0mg/L，氨氮為1.400mg/L，總磷為0.12mg/L；總體分析可知，在枯水期，水環境質量評價指標的波動更明顯，水質類別主要為Ⅴ、Ⅲ、Ⅳ和劣V-1。

結合表4所示的數據結果可以看出，第40周，溶解氧為5.80mg/L，化學需氧量為8.0mg/L，氨氮為0.430mg/L，總磷為0.05mg/L；第45周，溶解氧為5.54mg/L，化學需氧量為9.0mg/L，氨氮為0.550mg/L，總磷為0.12mg/L；第51周，溶解氧為6.72mg/L，化學需氧量為8.0mg/L，氨氮為0.562mg/L，總磷為0.10mg/L；總體分析可知，在豐水期，水環境質量評價指標的水平相對平穩，水質類別主要為Ⅳ、Ⅲ和Ⅱ。

4 結語

開展區域水質量分析對評估水環境質量、指導水環境治理、預防水污染事件、促進水資源合理利用和提高居民健康水平等方面都具有重要的現實意義。本文提出考慮降雨的2023—2024年度深圳河流域水環境質量分析研究，結合歷史采集數據對水環境質量進行詳細分析，可以為實際的水環境管理工作提供可靠的決策基礎。

參考文獻

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