涡河水质演变及原因分析

2016-06-12曾丹菲黄子谦

工程与建设 2016年1期

关键词：水质

吴　昊，　韩　峰，　曾丹菲，　孙　鹏，　黄子谦

(合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥　230009)

涡河水质演变及原因分析

吴昊，韩峰，曾丹菲，孙鹏，黄子谦

(合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009)

摘要：文章运用水质综合污染指数表征水污染状况，分析涡河近10年的水质演变规律和涡河干流水环境因子的时空变化特征，调研分析影响涡河水质变化的主要因素，最后提出改善涡河水环境的措施。

关键词：水质；综合污染指数；涡河

1涡河概况

涡河是淮河中游左岸一条支流,淮河第二大支流,淮北平原区主要河道,长为423 km,流域面积为1.59万 km2,历史上屡受黄河决口泛滥之害。20世纪50年代将邻近排水困难的西淝河、茨河、北淝河等上游部分积水,改道排入涡河。60年代后,为发展灌溉,干支流普遍建闸蓄水。

随着总投资为13.04亿元的涡河近期治理工程的全面展开,安徽省以及亳州市正努力把沿涡河两岸建成经济密集带、城镇密集带、文化旅游带和生态建设示范带[1]。

涡河是跨豫、皖两省的河流,流域面积为1.59万km2,河道全长为423 km。涡河历史上受黄泛至深,河床冲深刷宽,漫滩后流速递减,泥沙沉积,年复一年,两岸逐渐淤积而形成约为2 km宽的自然堤,河岸地形受自然堤控制,堤后地面有一段较长距离形成了倒比降,造成一种“水不逾涡”的假象。

2涡河水环境质量现状及影响

涡河历经黄泛侵袭,上中游河床被冲刷淘深拓宽,下游受淮水顶托而受淤积。

20世纪60年代,上游河南省引黄灌溉以来,涡河遭受严重淤积,据《涡河流域规划报告》分析,1973年实测河道断面比1953年实测断面缩小很多,总淤积量达3 300万m3。1981年实测河道断面比1953年实测断面,显示淤积更加严重,累计淤积总量达到7 500万m3,亳州水文站涡河基本断面的面积已减少70%[2]。

(1) 涡河水质污染状况。近年来,由于涡河上游水质污染加重,入境水质不佳,加之涡河沿岸城镇生活污水未经处理直接排入涡河,造成地表水和地下污染程度在逐年加剧。随着工农业生产的快速发展,沿河市县大量工业废水和城镇污水未经处理而直接排入河中,加上沿河各级控制闸长期关闭,河水径流量逐年减少,水体自净能力差致使涡河水体严重污染[3]。

(2) 降水与径流。经对涡河流域1952～2006年55年的降水量资料计算分析[4],涡河流域多年平均年降水量为748.6 mm,受大气环流季节性变化影响,区域年降水量的各月分配很不均衡。据统计,多年平均6～9月4个月降水量为480.6 mm,占年降水量的64.2%。枯水期的12月和次年1～2月份降水量较少,尤其12月份降水量更少,多年平均仅为14.7 mm。根据涡河玄武水文站1980～2006年27年的实测径流量系列资料分析,玄武站多年平均实测径流量为1 530亿m2。发生频率P为10%的年径流量为4.117亿m2,P为75%的年径流量为0.335亿m2。

1月27日水质监测数据显示,亳州市安溜测流断面至大寺闸上,水质类别为劣五类水,水质很差。涡阳闸上至蒙城闸上水质类别为三类水[5],水质较好,结果如图1所示。

表1　涡河各河段蓄水统计表

时间

图1亳州市安溜测流断面主要污染物变化趋势

2.1水质演变规律分析

采用文献[6]中四类水水质标准评价,以逐年综合污染指数的变化趋势说明涡河水质演变情况。水质综合污染指数的计算公式为

(1)

(2)

其中,P为综合污染指数;n为参与评价的水质指标数或河流断面数;Pij为单项水质参数i在j点的污染指数;Cij为某水质指标的实测平均浓度值;C0j为某水质指标的评价标准值。

2.2水质演变规律

如图2所示,近10年来水质变化主要分为2个阶段。第1阶段(2000～ 2001年)为水质改善阶段,P值变化曲线呈下降趋势,变幅较小,水质状况总体较好;第2阶段(2001～ 2003年)为水质恶化阶段,P值比第1阶段呈上升态势,曲线变化幅度大;第3阶段(2003～ 2008年)为水质逐渐改善阶段,P值总体呈下降趋势,水质呈轻度污染。

图2　2000～2008年涡河水质综合污染指数变化趋势

2.3涡河干流水环境因子的时空变化特征

依据淮河干流的污染特点,自上游向下游选择亳州郑、亳州铁、涡阳、蒙城4个断面。2008年按照每月一次的频率监测采样,依据涡河水质特征和主要污染因子,选取水质监测参数为pH值、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数及氨氮(NH3-N)4个指标,如图3所示。

综上所述,在精神科护理工作中开展风险管理,可显著提高护理质量及患者满意度,有效减少护理安全不良事件的发生。

图3　涡河水质4个指标变化特征

结果显示,涡河干流各采样断面pH变化幅度较小,在7.3～8.5之间,时空变化不显著[7]。DO的时空变化比较复杂,变化的规律性不明显,因为DO受水污染、水温、河流动力作用等多种因素的影响,其变化的随机性很强。

所监测的各种污染参数中,氨氮和高锰酸盐指数具有明显的季节变化特征,表现为春季最高,秋季最低,由春季向秋季逐渐降低,然后又呈逐渐升高的“V”字型变化规律,且在各采样断面各种污染参数变化特征具有显著的一致性。以亳州采样断面为例,将各污染参数与月降水量作相关分析,各污染参数值与亳州站实测的月降水量之间呈不显著的负相关性,表明各污染参数时间变化规律不仅受涡河流域水文特征控制,同时受水资源利用管理方式的显著影响。

涡河流域水文特征是平、枯水季流域内各闸坝拦闸蓄水,同时也将区域内工业、农业和城镇生活产生的污染物质蓄积,水质不断恶化。汛期来临时,各闸坝相继拉闸放水,蓄积已久的污染物得到排放、运移、稀释、扩散和降解,河流水质得到净化,因此,涡河干流水量变化不能完全反映其自然过程,同时也使排污导致河流水体中污染物含量升降变化不能与河流枯、洪水季节水量同步变化,而具有滞后性的特点。尤其在汛期初期,由于拉闸排水,污染物迅速进入干流,干流水体不降反而有可能迅速升高,水质严重恶化而导致污染事故发生。

2.4影响水质变化因素分析

涡河水污染主要是由工业污染、农业污染、居民生活污染等形成,其中工业污染为主要污染源[8-9],同时,上游来水量变化对水质有一定的影响。

(1) 上游来水造成的污染。多年来,大寺闸以上来水基本处于劣V类水,上游常年下泄的污染水是造成涡河水污染的主要原因。上游河南境内沿涡河有大量的小化工、制革、造纸及酿酒企业,据统计,每年上游有7 500万t污水进入涡河河道,造成河水污染。

(2) 当地工农业和生活污水造成的污染。随着亳州市酿酒及制药等加工业的规模不断扩大,污水排放量不断增加。据阜阳水文局实地检测,2005年亳州市境内县级以上入河排污口工业废水和生活污水排放总量为4 905万t,其中生活污水约占50%。

(3) 污水处理厂的利用率较低。由于污水管网不配套,现日处理的污水仅为3万t/d和2万t/d,年均污水处理量不足设计能力的1/2,部分污水不经处理直接排入河道。

(4) 涡阳河床严重淤积。由于上游引黄灌溉造成涡河河道淤积严重,过流能力下降,有效库容减小,水体自我置换能力较弱,也是污染成因之一。

3改善水质建议

(1) 改善上游水质。有关地方政府应进行协商,或由共同上级人民政府协商处理抓好污染治理工作,切实体现“谁污染、谁治理”的原则。

(2) 在沿涡河城市建设污水处理厂。在加强对排污单位排污总量控制的基础上完善治污工艺,改进治污设施,加大城市基础设施建设,特别是污水管网及污水处理厂的建设。

(3) 加大农业污染治理力度。调整农业产业结构,发展无公害、绿色生态农业;推行科学种田,推广使用高效低毒农药,切实有效地控制农用化学物质污染。

(4) 大力宣传节约用水,推广节水新技术[10]。

(5) 加大水利工程建设,使涡河得到有效疏浚,提高自净能力[11-12]。