延庆县生态清洁小流域治理中水质改良效果分析

孙艳红，李志梅，石 健，张巧芝

（1.延庆县水土保持工作站，北京 102100；2.北京水保生态工程咨询有限公司，北京 100055）

从世界范围来看，非点污染源（面源）已成为小流域水环境的主要污染源［1］。小流域面源污染主要包括农业面源和村庄面源。农业面源污染源主要是随水土流失的化肥、农药及其转化物等；村庄面源污染源主要为生活污水、禽畜养殖、生活垃圾等［2］。本研究选择典型西沟里小流域为对象进行监测研究，对该小流域水质进行综合性评价，以期为小流域治理及其水资源的开发利用提供参考依据。

1 研究区概况

西沟里小流域位于延庆县东部四海镇，属于潮白河水系、密云水库3级保护区。小流域总面积16.9 km2。年平均气温9℃，无霜期150 d，≥10℃积温3 100℃。年均降水量470 mm。本地风向以西风、西北风为主，平均风速为3.1 m/s。小流域水土流失面积14.8 km2，年平均土壤侵蚀模数为1 980 t/km2，沟壑密度为1.64 km/km2。

2011、2012年，西沟里小流域以流域内水源保护为中心，依据小流域的地貌特征和水土流失规律，由坡面至沟道将小流域划分成生态修复区、生态治理区和生态保护区，开展了“污水、垃圾、厕所、环境、河道”5项同步生态清洁小流域综合治理工作。生态修复区主要以封禁治理为主，减少人为干扰。生态治理区采取的措施主要包括砌筑树盘45 hm2，营造水土保持林40 hm2，砌筑干砌石谷坊50道，购买高山泵10台、柴油泵5台，建设农路1 000 m，修建垃圾填埋场2座、垃圾池10个，村庄美化绿化13 586 m2，兴建便桥1座、污水处理设施1处。生态保护区采取的措施主要有：防护坝修建950 m，沟道清理2 452.24 m3，河滨带治理1 200 m。

2 研究方法

本研究对西沟里小流域沟道断面进行为期4年（2010—2013年）的5项常规水质指标监测，包括高锰酸钾指数（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、总磷（TP）、总氮（TN）、溶解氧（DO）。每年6—10月每月监测1次，遇中雨（10～25 mm/d）后加测。水质采样方法执行文献[3，4]规范要求。分析方法执行文献[5]规范要求。

3 结果与分析

2010—2013年，西沟里小流域水质指标的监测结果见表1。

从表1可以看出，CODMn变化范围为0.24～5.84 mg/L，BOD5变化范围为0.5～4.1 mg/L，TP变化范围为0.01～0.15 mg/L，TN变化范围为0.38～16.2 mg/L，DO变化范围为4～8.93 mg/L。根据监测数据，对2010—2013年间的水质指标CODMn、BOD5、TP、TN、DO求其年平均值，见表2。

以取样时间为横坐标，水质监测指标值为纵坐标，绘制西沟里小流域水质变化趋势图。在此基础上，分析西沟里小流域采取的治理措施是否达到保护水源、净化水质的目的。

表1 西沟里小流域水质指标监测结果 mg/L

表2 西沟里小流域水质指标年平均值 mg/L

3.1 CODMn与BOD5含量的变化

流域水质CODMn和BOD5含量变化曲线（图1-2）表明，西沟里河道水质CODMn含量由治理初期的2.84 mg/L下降到治理末期的0.89 mg/L，BOD5含量由1.07 mg/L下降到0.76 mg/L。2011—2012年，西沟里小流域处于施工期，由于小流域进行沟道清理，影响了水体的自身净化效果，CODMn和BOD5含量都稍微增加。随着小流域沟道治理工程的结束，西沟里河道CODMn和BOD5含量又呈减少趋势。除2010年CODMn处于Ⅰ～Ⅱ类水质水平外，2011—2013年CODMn和BOD5处于Ⅰ类水质水平。这说明西沟里河道水质在不断提高。

3.2 TP含量的变化

流域水质TP含量变化曲线（图3）表明，西沟里河道TP含量由治理初期的0.04 mg/L下降到治理末期的0.02 mg/L。2011—2012年，西沟里小流域处于施工期，小流域进行沟道清理，扰动了水体的自身净化效果，TP含量呈微量升高趋势。随着小流域沟道治理工程的结束，TP含量呈减少趋势。2010—2013年，TP处于Ⅰ~Ⅱ类水质水平。

图1 西沟里小流域水质的CODMn变化

图2 西沟里小流域水质的BOD5变化

图3 西沟里小流域水质的TP变化

3.3 TN含量的变化

2010年TN浓度为2.91 mg/L，到2013年达到3.99 mg/L。2010—2013年，下水沟塘坝TN呈上升趋势，处于V类水质水平。西沟里河道水质存在TN过高的问题，主要是由以下原因引起的。①工程施工扰动了水体的自身净化效果，TN有显著的增加。②来自居民生活产生的污水和垃圾，污水收集不够全面，还有污水未经处理就直接排入沟道。农村的生活垃圾没有做到垃圾分类，遇到大风、暴雨天气，生活垃圾被风和雨水冲刷后进入河道，影响河道水质。③农业的面源污染。该小流域内村民主要以种植业为主，肥料使用以氮肥和磷肥为主。图4为2010—2013年西沟里小流域水质的TN变化曲线图。

图4 西沟里小流域水质的TN变化

3.4 DO含量的变化

2010年，DO含量为7.44 mg/L。 2011、2012年，由于西沟里河道水体中TN和TP明显升高，致使DO含量呈减少趋势。随着各项措施发挥净化水质的作用，DO含量又随之升高，2013年DO含量为7.40 mg/L。2010—2013年，DO处于Ⅰ~Ⅱ类水质水平。图5为2010—2013年西沟里小流域水质的DO变化曲线图。

图5 西沟里小流域水质的DO变化

4 结论

（1）经过对延庆县西沟里小流域为期4年的综合治理，西沟里小流域水质有了明显改善：CODMn、BOD5含量总体呈减少的趋势，TP含量也呈逐渐递减的趋势。西沟里小流域内CODMn、BOD5、TP和DO含量处于Ⅰ~Ⅱ类水质水平。

（2）总体来说，生态清洁小流域的治理模式对保护流域内水源和净化水质具有良好的效果。这说明生态清洁小流域治理理论具有科学性，由坡面至沟道将小流域划分成生态修复区、生态治理区和生态保护区，实施“污水、垃圾、厕所、环境、河道”5项同步治理生态清洁流域建设模式，减少了进入河道的污染物，遏制了污染源的不断滋生，从而使小流域的水环境得到了改善和保护。

[1]王宗明，张柏，宋开山，等.农业非点源污染国内外研究进展[J].农业资源与环境科学，2007，23（9）：468-472.

[2]可欣，于维坤，尹炜，等.小流域面源污染特征及其控制对策[J].环境科学与技术，2009，32（7）：201-205.

[3]国家环境保护总局和《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，2002.

[4]SL 219-1998，水环境监测规范[S].

[5]GB 3838-2002，地表水环境质量标准（S].