北京内城河湖水质情况分析及思考

苏涛，苏蕊，张洋

（北京市城市河湖管理处，北京 100089）

1 绪论

1.1 内城河湖基本情况概述

内城是北京城市的心脏地带，内城河湖地处内城的中心位置、核心地段，主要由西海、后海、前海、北海、核心区、筒子河等中心区水域组成，为一环水系，是古都重点的风景游览区，涉及总面积12 km2，累计水面144万m2，总蓄水量240万m3。

内城河湖为人工水系，形成方式、水源补给方式均受人工调控影响。随着时间的推移，内城河湖经历了发展、变迁、治理等不同的历程，由基本防护功能水系演变为防汛重点部位和水环境重点保护对象。这些河道、湖泊不仅是北京重要的景观水域，也是城市水系供水、排水、调蓄洪水作用的重要载体。北京内城河湖水域范围，如图1所示。

图1 北京市内城河湖水域分布

1.2 内城河湖的发展变迁

历史上，内城河湖水源来自北京西山、北山诸泉。新中国成立后，随着城市的建设改造，水资源明显匮乏，为了满足供水需求，内城河湖水系水源改由密云水库、官厅水库引入。内城河湖经历了逾700 a的历史变迁，于20世纪50年代实施了一次大规模的疏浚工程，初步改善了水环境；1998年实施了内城河湖深度治理工程，进行了河底清淤、雨污水口整治和部分闸门改建等[1]；2002—2007年连续实施了内城水质改善工程、水循环工程、筒子河推流工程以及核心区推流工程[2]。

1.3 内城河湖供水情况

内城河湖理论年生态环境补水量为1 440万m3[3]。2014年底，南水北调水进京，且逐年增加来水量，极大地缓解了内城用水供需紧张的局面。从图2可以看出，2015—2019年内城河湖补水情况。

图2 2015—2019年内城河湖补水量统计

1.4 内城河湖水质情况

补水水量的增加虽能一定程度上缓解内城河湖环境用水的供需矛盾，但内城河湖水质依然遭受着城市点源、面源的污染影响。内城河湖周边老旧小区多，私接乱排现象时有发生，排水管道老化现象严重，排水基础设施差，污水管线和雨水管线分流不彻底，每逢降雨，周边地表污染物、管网淤泥等均被雨水冲刷入河，这些都会加剧内城河湖的生态系统负荷。在造成水体污染的同时河道底泥不断蓄积，内城河湖水体富营养化程度逐年加重，水体自净能力逐渐降低。

内城河湖通过松林闸向中心区输水，表1为内城河湖入水口松林闸2017—2019年水质监测结果评价表。从表1可以看出，内城河湖来水水质虽逐年改善，但仍不能满足该处水体功能Ⅲ类水的需求。

表1 2017—2019年松林闸水质监测结果评价

2 内城河湖生态系统分析

2.1 内城河湖水体富营养化分析

为了更好地了解近几年内城河湖的整体水质状况，在内城河湖选择了6个监测点（即松林闸、西海、后海、前海、北海、筒子河），从河湖生态系统中确定了与水体富营养化密切相关的9个指标，即水温、透明度（SD）、pH值、溶解氧（DO）、总氮（TN）、总磷（TP）、化学耗氧量（COD）、生化需氧量（BOD）和叶绿素a（Chla）[4]，于2017—2019年4—10月的每周一进行取样，将近3 a各月份的数据取平均值进行分析，初步研究内城河湖水体水质变化规律。内城河湖水质监测点分布，如图3所示。

图3 内城河湖水质监测点分布

2.2 水温、SD和pH值分析

内城河湖4月与10月水温接近（相差仅1.57℃），均维持在20℃以下，水体水质相对稳定，SD较高；7月平均水温最高，均值达到29.08℃；8月SD均值最低，为61 cm；6—8月SD下降趋势明显，平均值为64 cm。从图4可以看出，水温与SD之间关系成反比，即水温越高SD相对越低，反之亦然。

图4 2017—2019年内城河湖水温和SD月均值变化曲线

由此推测，内城河湖水温随气温上升，藻类繁殖速度随之加快，进而影响SD，因此应密切关注该时间段水体营养盐指标情况，做好各项措施，调控水中藻类生长。内城河湖pH值相对稳定，水体处于偏碱性状态，均值为8.03，2017—2019年内城河湖pH值变化曲线如图5所示。内城河湖的物理指标和pH值，详见表2。

图5 2017—2019年内城河湖pH月均值变化曲线

表2 内城河湖的物理指标和pH值

2.3 DO、COD、BOD、TN、TP和Chla分析

内城河湖补水增加后，水体富营养化程度得到了明显的改善。通过对近3 a 4—10月水体营养盐指标的分析，并按我国《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）中功能分类标准看，内城河湖DO相对稳定，平均值为7.74 mg/L，处于Ⅰ类水质标准，其中6、7、9月处于Ⅱ类水质标准。6个监测点的COD平均值为8.29 mg/L，处于Ⅱ类水质标准及以上。BOD平均值为4.42 mg/L，处于Ⅳ类水质标准，其中4—6、8月处于Ⅲ类水质标准。TN含量偏高，处于Ⅳ类或Ⅴ类水质标准。TP除7月为Ⅳ类水质标准，其余月份均处于Ⅲ类水质标准以上。6月起，藻密度上升趋势明显，6—8月Chla明显高于其他月份，峰值出现在8月，为38.70 mg/L，且变化趋势与水温变化成正比，与SD变化成反比。2017—2019年内城河湖水质指标月均值详见表3，2017—2019年内城河湖DO、COD、BOD、TN、TP和Chla指标变化曲线如图6—11所示。

图6 2017—2019年内城河湖DO月均值变化曲线

图7 2017—2019年内城河湖COD月均值变化曲线

图8 2017—2019年内城河湖BOD月均值变化曲线

图9 2017—2019年内城河湖TN月均值变化曲线

图10 2017—2019年内城河湖TP月均值变化曲线

图11 2017—2019年内城河湖Chla月均值变化曲线

表3 2017—2019年内城河湖水质指标月均值 mg/L

通过上述分析可以看出，4—10月内城河湖水质TN指标呈现不同程度的超标，基本处于Ⅳ类或V类水质标准。TN是内城河湖主要的污染指标，需要通过水体修复技术进行水质改善，不断提升内城河湖水体水质状态。表4为内城河湖的功能要求与现状水质。

表4 内城河湖的功能要求与现状水质

3 内城河湖水质改善措施的思考

2014年南水北调水进京后，通过逐年加大内城河湖的供水，一定程度上缓解了内城水资源供需矛盾。由于内城河湖属于城市河湖供水系统的下游，核心区、筒子河则属于内城河湖供水系统的末端，因此每遇降雨时，雨污混合水排入并沉积于内城河湖，造成水体的污染；同时，什刹海、北海、故宫等名胜景区每天接待来自全国各地的游客数以万计，景点内随手抛弃的垃圾废弃物等都成为内城水域污染的隐患。通过对近几年内城河湖营养盐相关指标的分析，6—8月内城河湖叶绿素a值偏高，水体富营养化程度严重，北海栈桥入核心区水域水体透明度低，筒子河汛期低水位运行时透明度低、藻密度高等问题依然是威胁内城河湖水体健康的重要隐患。如何更好提高内城河湖水环境质量，提升服务能力，不断加大水环境巡查及生物、生态、物理措施的监管力度，需要在实践中不断思考。

（1）建议在北海栈桥南侧缓流区域种植沉水植物，沉水植物在生长过程中会吸收水体中的营养物质，包括氮、磷等，以改善北海栈桥入核心区水体水质；同时，每年有计划地收割沉水植物，以转移水体中过量的营养物质，对缓解水体富营养化发挥积极作用，保障核心区水环境安全。

（2）建议在特定区域如什刹海、北海、核心区、筒子河等，投放鲢鱼、鳙鱼、草鱼等水生动物，增加水体中水生动物的多样性，并通过动物的滤食控制藻类的蔓延及数量，达到抑制水华发生、改善水生态环境的目的[5]。

（3）建议延长筒子河推流器曝气时间，强制带动局部水体流动，增加水体底部溶解氧，配合调整文化宫退水闸、中山公园退水闸，让筒子河的死水变活水，形成不小于0.05 m/s水流，破坏水华的发生条件，减少表面漂浮物聚集，改善筒子河水环境。

（4）建议充分发挥内城原有水质改善工程措施作用，及时更换、维护硬件，如西海、后海生物调料系统、三海闸上游水质改善工程、北海栈桥隔离栅无纺布等工程措施。

（5）建议每逢降雨及时停止向内城供水，同时加强雨后上游河道水体营养盐消解生物治理措施，增加监测频次，待水质达标后恢复供水，有效减少污染水体汇入内城。

（6）建议加大河道巡查和生物制剂投加力度，配合内城河湖水流调度方案，有计划有目的地投加生物制剂，有效降低内城河湖水体富营养化程度。

4 结论

通过对内城河湖水质情况的整体分析，充分掌握了现阶段内城河湖水环境现状，但要从根本上改善内城河湖水环境，还需要充分发挥物理、生物、生态等各类措施作用，合理调配上游水资源，多措并举，并进一步探索和完善适合内城河湖的综合技术措施，探究出一套针对特大型城市人工生态系统的改善方法，在内城河湖建立完善、健康的水生态系统（包括微生物、水生植物和水生动物等）。只有水生态系统的规模达到一定程度，实现了水中营养物质的良性转化和循环，通过良性生态系统对营养源的争夺和对藻类生存空间的不断挤压，才能有效抑制藻类的生长，最终实现水环境的可持续发展。