洋河流域某区段水质提升策略研究

韩 辉 田晓楠 苏 洁 祝 欢,*

（1 河北正润环境科技有限公司 河北石家庄 050000 2 张家口市生态环境局宣化区分局 河北张家口 075000）

引言

水资源，维持社会可持续发展的主要基石，直接影响着地方或国家的经济发展水平[1]。近年来，地表水污染问题逐渐显现出全球性、复合性、难恢复等特点[2]。据调查，海河流域已成为我国水质污染较严重的流域，水环境不断恶化。洋河作为海河水系永定河上游主要支流和官厅水库入库水源之一，是永定河主要污染物贡献源（其中总磷贡献率为74%、氟化物贡献率为61%、氨氮贡献率为67%、化学需氧量贡献率为54%），也是影响京津冀发展的关键[3]。《河北省建设京津冀生态环境支撑区“十四五”规划》中也提到，需推动洋河河道的流域综合治理、生态清洁小流域治理和生态修复工程。对农村蓄水坑塘、农村雨水排向等开展资源化利用工程。确保水质达标。近年来，洋河流域虽已开展一系列治理工程，水质达标率仍为25%。水质超标因子包括：化学需氧量、总磷、氨氮等[4]。目前，已有研究针对洋河流域水资源现状进行分析，并提出建议和措施[5]。但研究尚未发现有学者针对洋河流域某区段水质开展调查分析。因此，本文对洋河某区段进行水质现状评价，因地制宜提出治理措施与建议，以期为洋河流域地区水环境治理提供依据。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究区概况

洋河地理坐标：113°29′32″E-115°43′40″E，39°59′42″N－41°15′30″N。洋河流域沿线1 公里范围内多以农业种植为主，周边环境以村庄、农田和林地为主。洋河流域主要包括：东、西、南洋河。西洋河与南洋河在怀安县附近汇合，称为洋河。流域面积约1.5 万平方公里，全长约260 千米[4]。本文研究区属半干旱大陆性季风气候，年降水量约380 毫米。境内洋河长约39 千米，洋河与各级支流形成的水系流域面积约1844.2 平方公里。根据《关于印发2021 年度河北省地表水考核断面有关目标的通知》（冀水领办〔2021〕48 号）及《关于进一步提升地表水及水功能区国控考核断面水质的通知（征求意见稿）》等文件要求，研究区内洋河监测断面为国考断面，水质目标执行 《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类。

图1 洋河流域水系图

1.2 取样点位

结合研究区水质现状、地理位置、污染源等因素，共选取具有代表性的4 个地表水监测点位。分别为断面1、断面2、断面3、断面4、断面5。分布图见图2。

图2 采样点分布示意图

1.3 数据来源

水质数据来自洋河流域2020-2021 年水质监测站检测数据。根据研究区断面水质考核目标，选择5项指标进行分析，包括：氨氮（NH4+-N）、高锰酸盐指数、总磷（TP）、化学需氧量（COD）和氟化物（F-）。

1.4 水质评价方法

1.4.1 单因子指数评价

本文采用单因子指数评价法，按《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类标准值进行水质现状评价。

公式为：

式中：Pi为第i 类指标的水质指数；Ci为i 类因子的浓度（mg/L）；Si为第Ⅲ类水标准的i 类浓度（mg/L）。

综合污染指数评价公式为：

式中：Pi为第i 类指标的水质指数；n 为参与评价的污染因子数量。单因子污染指数法环境质量评价分级标准[6]，见表1。

表1 单因子污染指数法

1.4.2 内梅罗污染指数综合评价

根据5 项指标的浓度和标准值，计算内梅罗污染指数和标准指数，并得出评价等级。

评价等级计算公式为：

式中：Ci为i 类评价因子的实测值；Cij为第i 类评价因子的第Ⅲ类标准质量浓度值；P综为断面的内梅罗污染指数；n 为参与评价污染物项数；max 为各项污染物中的最大分指数。表2 为内梅罗污染指数法环境质量评价分级标准[6]。

表2 内梅罗污染指数法

1.5 水质时空变化评价方法

水质随时间的变化程度分别根据其时间变化率T和空间变化率S 来判断，其计算公式如下[6]：

式中:Pt1、Pt2分别为比较时间内起始时刻和终止时刻采样断面的内梅罗污染指数。

式中:Ps1、Ps2分别为比较空间内起始断面和终止断面采样点的内梅罗污染指数。

2 结果与分析

2.1 水质污染评价分析

洋河某区段的5 个监测断面的5 项监测指标评价结果如表3 所示。由表3 可知，断面4 和断面5 水质类别达到Ⅱ类水标准，水质最优。其中，断面4 处水体COD 存在轻度污染现象，断面5 处水体F-存在轻度污染现象。其余断面水质类别均为Ⅲ类水。河流水体仍存在污染现象，这是由于断面1 处水体TP 和断面3处水体COD 浓度已达到Ⅳ类水浓度值。研究区段流域处水质主要污染物为COD 和TP。

表3 断面水质污染评价结果—单因子污染指数法

表4 断面水质污染评价结果—内梅罗污染指数法

内梅罗污染指数法结果表明，各监测断面水质级别均为轻度污染。从整体上来说，5 个监测断面水质级别按评价指数排序：断面5＜断面4＜断面2＜断面3＜断面1，水质污染指数越小表示水质越优。其中，断面1 水质相对较差与断面1 上游污水处理厂出水水质有关。

2.2 水质时空变化分析

2.2.1 水质时间变化

各断面不同季节的综合污染指数及时间变化率见表5。不同季节的综合污染指数表明，断面1 在春夏季水质污染评价分别为中污染和重污染，水质较差，秋冬季水质相对呈改善趋势，水质污染评价为轻污染。断面2 在春夏季水质污染评价分别为重污染和中污染，水质较差，秋季水质污染评价为轻污染，冬季水质污染评价为尚清洁。断面3 在秋季水质污染评价为尚清洁，春季和冬季水质污染评价为轻污染，夏季污染评价为中污染。断面4 春秋季水质污染评价为轻污染，夏冬季水质污染评价为尚清洁。断面5 仅在夏季水质出现轻微波动，其余季节均为尚清洁。整体来看，不同季节水质污染评价均表现为，河流下游水质优于中游和上游，上游水质相对较差，且春夏季水质污染程度比秋冬季严重。由表5 可知，洋河冬季与春季相比，断面5 处的水质轻微恶化（时间变化率为-19.61%），断面1、2、3、4 处的水质改善（时间变化率平均值为35.56%）。

表5 各监测断面综合污染指数及时间变化率

2.2.2 水质空间变化

本文选择断面1 为基准断面分析河流水质空间变化（表6）。四个季节监测断面3、4、5 处的水质较断面1 均有明显改善。其中，断面3 空间变化率平均值为22.32%，断面4 空间变化率平均值为50.85%，断面5空间变化率平均值为54.70%；监测断面2 处的水质在春季较断面1 处明显恶化，空间变化率为-50.26%，该点位水质受上游污水处理厂出水影响较大。

表6 各监测断面的空间变化率

3 讨论

3.1 洋河水体污染来源分析

本文中洋河上、中游断面水质季节性变化较明显，表现为：春秋季水质较差，秋冬季相对改善（表5）。这可能与沿线城市发展（人类活动频繁、企业分布密集）及天气变化有关。此外，冬季将水体部分污染物冻结在冰体中，春季消融时再释放到水体中造成污染物浓度积累也可能会对春季水质造成影响[3][7～9]。夏季水质较差的原因可能与面源污染有关，研究区夏季降水较多，加之，上游河流两岸为道路，降雨通过对道路的冲刷使大量污染物进入洋河；沿线多为农田，在雨水和径流冲刷下，大量土粒、化肥、农药、重金属等有机或无机物质，直接进入河道水体[10]。

本研究发现洋河研究区段下游水质优于上、中游（表3）。河流主要污染集中在洋河上、中游段，污染物主要为COD 和TP。上、中游水质污染主要原因有：（1）入河排污口方面：研究区内排污口出水水质存在超标排放现象；初期雨水直排如何；尚未纳入监管的排污口污水直接排入河。加之排口周边垃圾遍地，存在冲刷入河的风险。（2）工业方面：涉水企业密布，涉及黑色金属冶炼及压延加工业、食品制造业、饮料制造业、非金属矿物制品业等多个行业，废水中污染物浓度高，加之废水排放总量所占比例达到研究区水污染物排放总量50%以上[11～14]。（3）生活污水方面：研究区内污水管网设施不完善、覆盖率低，仍存在生活废水偷排漏排现象[3]。（4）挺水植物方面：上、中游部分河段河道内挺水植物生长快速、密度过大，易形成通风条件差、光照不能进入水体的环境，抑制其他浮游植物光合作用，进而影响水质[15]。加之河道内水量分布不均，水流缓慢，富营养化严重。（5）农业方面：沿线多为农田，大面积开垦农田及大量使用化肥、农药在一定程度上影响水质[14]。

3.2 洋河流域管理对策

本文主要针对污染比较严重的洋河研究区段上、中游断面，提出如下河流水污染防治对策：（1）对于入河排污口、挺水植物方面的治理，一是完善对排污口的监管机制、加大监管力度，并加密监察和监测频次。同时，依据相关法律政策，严格控制污染物总量，加快污水处理设施建设，补齐污水处理设施短板，提高废水利用率。二是对尚未纳入监管的入河排污口，立即进行封堵或纳入管网。三是落实河长制度，深入推进河道清理治理，强化河流日常巡查工作，落实河岸绿化管护及河道内挺水植物管理工作。（2）对于涉水企业的治理，一是加强废水排放监管，责令不达标的企业停业整顿，合格后方可恢复生产。二是以改善水环境质量为目标，围绕行业发展特点，推行绿色清洁生产，推进流域产业结构和布局优化调整，加快企业向“节水”、“控源”、“减排”绿色技术转型进程，并积极开展重点行业降碳行动。（3）对于沿线生活污水的治理，建议加快研究区内城镇生活污水管网的铺设。积极推进农村排水管网雨污分流改造。同时，采取多种治理措施，确保污水全部进入污水处理厂。（4）对于农业面源污染的治理，可依据《“十四五”全国农业绿色发展规划》、《“十四五”重点流域农业面源污染综合治理建设规划》，及研究区内面源污染组成特点，因地制宜谋划综合治理工程、推进农田排水调控、径流拦截、生态净化、生态拦截带、化肥农药减量等治理技术。（5）完善并丰富洋河流域治理机制。在水污染治理中，不仅要重视行政、法律手段的运用，政府还要运用经济手段积极实施民营化，实行市场化运作和化管理。同时，要完善公众参与机制，提高公众环境意识，健全公众举报制度。通过采用以上科学的河道生态治理措施和行之有效的管理措施，洋河水质将会明显改善。

结语

洋河流域研究区段整体水质以Ⅲ类水为主，流域内水体中主要污染物以化学需氧量和总磷等为主。从水质时间分析结果表明，不同季节水质污染评价均表现为，河流下游水质优于中游和上游，上游水质相对较差，且春夏季水质污染程度比秋冬季严重。从水质空间变化来看，河流上游至下游水质逐渐改善。洋河流域研究区段上、中游水质污染较为严重，建议加强对入河排污口及涉水企业监管、加快完善城镇污水管网建设、强化河流日常巡查工作，并完善各种治理机制。同时，加强河岸带生态修复等措施改善水环境。