西安市护城河水质调查及富营养化评价

2019-08-27庞泽宇

陕西水利 2019年7期

庞泽宇，王婷

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安 710001）

西安市是“一带一路”的重要城市和国家重点中心城市之一，也是闻名世界的旅游城市。西安护城河则位于西安市的重要核心地段，但是由于护城河担任着城市暴雨排泄和雨水调蓄的任务，加之河道淤积以及护城河特殊的河道地形，导致污染物大量富集，水藻频发，沿河两岸生态环境恶化，对西安市城市形象造成了不利的负面影响。自从护城河综合提升改造工程启动后，护城河的整体面貌发生了很大的改观。此次对护城河建成段和未改造段进行水质评价和富营养化评价，对比建成段与未改造段水质评价结果，以期为后续护城河综合提升改造工程提供指导。

1 护城河治理现状

西安护城河综合治理提升改造工程以东南城角为分水岭分为南西线和东北线，南西线由东门出发先向南到东南城角，然后向西转向西南城角，最后北上到达西北城角。分别经过东门、建国门、朱雀门、西门、玉祥门；东北线则自东门出发先向北到东北城角再转向东一直到西北城角，分别经过朝阳门、尚德门、北门、小北门，两线最终交汇于西北城角后排入退水管。目前南西线已基本建成并正常使用，包括东门~建国门试验段、建国门~朱雀门提升改造段、朱雀门~西门提升改造段。其中东门~建国门试验段对原有雨污管道进行了改线截流，将汇流雨污与景观水体进行了隔绝；建国门~朱雀门段新引入了北石桥污水处理厂再生水作为护城河补充水源，并修建了截污箱涵对汇流雨污进行截流；朱雀门~西门提升改造段则新增了逐级循环系统；而东北线水质提升改造工程也搬上日程，即将开工建设。

2 评价方法与结果

2.1 水质评价标准与方法

根据《西安市城墙保护规划》中对护城河的现状水环境质量的目标要求，确定护城河改造水质执行《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅳ类标准。此次将采用单因子标准指数法、综合加权评价法对护城河进行水质评价，并采用综合营养状态指数法进行富营养化评价。因本次监测时间跨度大，监测数量点多，且最终分析结果中建成段之间和未改造段之间分别表现出了高度的相似性，逐一列表展示意义不大，也不便阅读与理解，在全部监测结果已整理分析完毕的基础上，选取了2个具有代表性的特征库区进行展示并作评价。

2.1.1 单因子标准指数法

护城河补水水源一共有2处，一处采用大峪水库的地表水通过暗管接入到护城河东南角入水口，一处采用北石桥污水处理厂的再生水汇入到文昌门入水口，两处现状水质监测结果见表1。

表1 补水水源水质一览表

由上表可知，大峪水库来水除总氮未达到Ⅳ类水质标准外，其他水质指标均能满足《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中的Ⅲ类标准。

北石桥再生水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 3838-2002）一级A标准与《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB 3838-2002）中景观性娱乐环境用水湖泊类标准的相关要求，但是总氮、总磷指标未达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）的Ⅳ类标准。

两处水源地的总氮含量均未达到《西安市城墙保护规划》中对护城河水质质量的目标要求，且对护城河的总氮指标造成了一定程度的影响。后根据《西安剿劣水三年行动方案暨2018年工作方案》中“到2020年，全市所有污水处理厂出水水质除总氮指标外，基本控制指标达到地表水Ⅳ类水质”的具体要求，以及专家论证后，最后确定截止2020年前，不对护城河水质的总氮含量做具体要求，因此暂不对总氮进行单因子评价。

单项水质因子i在第j点的标准指数：

式中：Si,j是标准指数；Ci,j是评价因子i在j点的实测浓度值，mg/L；Cs,j是评价因子i的评价标准限值，mg/L。当水质参数的标准指数大于1时，表明该水质参数超过了规定的水质标准，已经不能满足使用要求。

2.1.2 综合加权评价法

式中：P是综合评价水质指数；Pi是第i项水质指标的标准指数；n是水质指标个数；Wi是第i项水质指标的权重值；Ci是第i项水质指标的实测浓度，mg/L；Si是第i项水质指标的评价标准值，mg/L。综合评价水质分级标准见表2。

表2 综合评价水质指数分级标准

2.1.3 综合营养状态指数法

式中：TLI(∑)是综合营养状态指数；TLI(j)是第j个参数的营养状态指数；Wj是第j个参数的营养状态指数的相关权重；rij2为第j个参数与基准参数chla的相关参数；m是评价参数的个数。对于水体富营养化分级标准见表3。

表3 富营养化评价分级标准

2.2 评价结果

2.2.1 单因子评价结果

2017年的护城河特征库区现状水质单因子评价结果见表4，由表可知：建成段单因子评价结果主要为Ⅴ类和劣Ⅴ类，定级指标即超过限定标准倍数最大的指标为化学需氧量（COD），主要污染指标为化学需氧量；而在未改造段单因子评价结果全部为劣Ⅴ类，定级指标主要为氨氮，主要污染指标为氨氮、总磷和化学需氧量。

表4 2017年护城河特征库区现状水质单因子评价结果表

2.2.2 综合加权评价结果

2017年护城河特征库区现状水质综合加权评价结果见表5，结果发现建成段主要评价结果为中污染，水质状况最好时达到尚清洁级别，个别月份达到重污染或严重污染级别，但是综合评价水质指数P值偏低；未改造段主要为严重污染级别，且综合评价水质指数P值偏高，远远超过严重污染的分级标准指数3.0，只有个别月份为中污染和重污染。

表5 2017年护城河特征库区现状水质综合加权评价结果表

2.2.3 富营养化评价结果

2017年护城河特征库区富营养化评价结果见表6，由表可知2017年建成段表现为轻度富营养化状态；未改造段表现为重度富营养化状态。

表6 2017年护城河特征库区富营养化评价结果表

3 结论与建议

3.1 结论

通过对护城河进行水质评价和富营养化评价可知，建成段与未改造段水体均受污染严重，且都存在不同程度的富营养化现象。通过提升改造工程后，已改造建成段的水质评价结果及富营养化评价结果均优于未改造段，尤其总磷、氨氮和溶解氧有较为明显的变化，水质提升效果显著，展示出了明显的差异性。说明建成段的提升改造工程确实起到了提升水质的作用，且成效显著。然而西安护城河水质还未达到《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水体的要求，即使在建成段化学需氧量也严重超标，在个别月份还存在氨氮超标的情况。