泰州市引江调水对河网水质的影响分析

倪静静,吴泽雄,曹齐齐,陈 健,朱光轩

（江苏省水文水资源勘测局泰州分局,江苏 泰州 225300）

泰州市是典型的平原河网地区,水资源丰富。随着城市对水生态环境的要求越来越高,水资源安全保护、水环境污染防治迫在眉睫。针对水环境污染的问题,我国已经开展了大量的治理研究工作,其中调水冲污作为河流水环境综合整治的有效措施,已在南通、常州、上海等地推广实施,并取得了较为理想的初期效果[1]。因此,为更好地发挥水利工程对区域水环境、生态环境等方面的改善作用,泰州市结合当前水利工程生态与环境调度发展的现状和实际调度工作,启动了“动力调引长江水、改善河网水环境”的常态化运行机制。

1 调水方案

1.1 调水时间

为掌握开机调水对河网水质的影响,分别于2022年1 月20 日~29 日,2022年8 月7 日~8 月14 日、8 月23 日~9 月6 日开展了调水前后的水质监测。

1.2 调水监测断面设置

通扬运河、周山河、生产河、东姜黄河、西姜黄河、宣堡港、送水河、南官河、前进河、两泰官河、古马干河、中干河、东城河、凤凰河、如泰运河、南干河。

1.3 调水影响范围

泰州市引江调水是通过引江河高港枢纽开闸引水,主要覆盖泰州市中北部全境,南部可达如泰运河沿线,东部延伸到东姜黄河一线以东。

1.4 水质监测指标和评价方法

针对采集的水体样本,进行如下的监测项目：水温、pH值、溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数和化学需氧量。评价方法：依据《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）,对各类监测项目进行单因子评价。

2 调水对河道水质影响的分析

2.1 非汛期对重要河道调水前后水质影响

在2022年1 月20 日~29 日非汛期期间,对通扬运河等13 条重要河道的24 个监测断面进行水质监测,各类监测项目的结果见图1。通过对比分析可知：在调水后,断面水质中化学需氧量的Ⅰ类比例由50.0%上升为54.2%；Ⅱ类比例由12.5%下降到0.0%；Ⅲ类比例由4.2%上升到29.2%；Ⅳ类比例由25.0%下降到16.7%；Ⅴ类比例由8.3%下降到0.0%。调水后断面水质中高锰酸盐指数的Ⅱ类比例由45.8%下降到37.5%；Ⅲ类比例由16.7%上升到50.0%；Ⅳ类比例由237.5%下降到12.5%。调水后断面水质中氨氮的Ⅰ类比例由25.0%上升为41.7%；Ⅱ类比例由45.8%下降到20.8%；Ⅲ类比例由25.0%下降到20.8%；Ⅳ类、Ⅴ类比例由0.0%上升到4.2%；劣Ⅴ类比例由4.2%上升到8.3%。调水后断面水质中溶解氧的类别没有变化,一直维持在Ⅰ类~Ⅱ类。Ⅱ类比例由12.5%下降到0.0%。由此可见,在非汛期期间通过引江调水对区内重要河道水质的化学需氧量、高锰酸盐指数起到一定的改善效果,但是对水质中氨氮的改善效果相对较差。

图1 非汛期重要河道监测断面水质类别比较

对2022年1 月20 日~29 日非汛期期间引江调水前后,通扬运河等13 条河道24 个监测断面的水质类别进行对比分析（见表1）可知：调水后断面水质为Ⅱ类的比例由33.3%下降为20.8%；Ⅲ类比例由25.0%上升到41.7%；Ⅳ类比例由29.2%下降到25.0%；Ⅴ类比例由12.5%下降到4.2%；劣Ⅴ类比例由0.0%上升到8.3%。由此可见,在非汛期通过引江调水对区域内重要河道的水质有一定的改善效果,但有2 个监测断面在调水前后出现水质变差的情况,其中氨氮的影响较大。

表1 非汛期河道监测断面水质类别综合评价统计

2.2 汛期对重要河道调水前后水质影响

于2022年8 月7 日~8 月14 日、8 月23 日~9 月6 日汛期期间,对通扬运河等13 条重要河道的24 个监测断面的水质类别的进行监测。

通过结果的对比分析（见图2）可知：

图2 汛期重要河道监测断面水质类别比较

1）断面水质的化学需氧量在调水后为Ⅰ类的比例由62.5%上升为79.2%；Ⅲ类比例由29.2%下降到16.7%；Ⅳ类比例由8.3%下降到4.2%。

2）断面水质的高锰酸盐指数在调水后为Ⅱ类的比例由58.3%上升为75.0%；Ⅲ类比例由37.5%下降到20.8%；Ⅳ类比维持在4.2%。在调水后断面水质中氨氮的Ⅰ类比例由75.0%下降为16.7%；Ⅱ类比例由20.8%上升为58.3%；Ⅲ类比例由0.0%上升到25.0%；Ⅳ类由4.2%下降到0.0%。

3）溶解氧在调水后断面水质为Ⅰ类比例由20.8%下降为8.3%；Ⅱ类比例由12.5%上升为16.7%；Ⅲ类比例由16.7%上升到20.8%；Ⅳ类比例由50.0%上升到54.2%。

由此可见,在汛期期间引江调水措施对区域内重要河道水质的化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮的改善有一定的效果,但是对溶解氧的改善效果较差。

于2022年8 月7 日~8 月14 日、8 月23 日~9 月6 日汛期期间,对通扬运河等13 条重要河道的24 个监测断面的水质类别进行监测,通过对结果进行对比分析（见表2）可知：调水后断面水质为Ⅱ类比例由16.7%上升为20.8%；Ⅲ类比例由25.0%下降到20.8%；Ⅳ类比例没有变化维持在58.3%。由此可见,通过在汛期引江调水对区域内的重要河道水质的改善效果不明显。

表2 汛期河道监测断面水质类别综合评价统计

3 讨论

3.1 影响水质恶化的主要因素

泰州市水系发达,河网交织密布,上下游河道之间的水质存在较大差距,引江调水过程中水质监测断面的项目浓度的变化容易受上游来水水质和来水量的影响。因此,了解本地区河道的水质污染原因对分析各监测断面之间的水质差异具有一定的帮助。泰州市河道水质主要受以下因素的影响：①点源污染影响。河道沿岸生活居民、工厂较多,随着城镇居民生活污水和工业废水的大量排放,超过了河道承载能力。②面源污染影响。农业中施用大量的化肥和农药,养殖业使用大量的饲料等,在随降水、灌溉流入河道内,其中未消耗的氮、磷及有毒有机物等是污染水体的主要物质。③河道距离引江较远,换水置换率时间长。泰州地区水系相对封闭和独立,河道比降较小,污染物容易滞留,其中两条河道宣堡港和东姜黄河地处引水末端,引江水流速较慢,来水流量较小,水体的换水率较沿江地区小,自净和复氧能力降低,污染水体不断激增,水质进一步下降,因此会出现调水后水质类别变差的情况。④航运污染。泰州地区水上交通较为发达。大量船只装货、卸货过程中货物的抛落,船上生活人员的洗仓排水、生活垃圾、生活污水,以及沿岸煤、沙、垃圾堆积物,不同程度对泰州地区河道水质造成了污染。⑤内源底泥释放。河道淤泥长时间淤积,许多河道未进行河道疏浚,大量淤泥污染物质沉积覆盖在河床上,导致形成较厚的淤泥层。富含污染物质的底泥在受外界影响的情况下可能会对水体水质造成二次污染。

3.2 调水对河道水环境的影响

引江调水对受水区的水质变化存在一定的影响,有研究认为调水区与受水区之间的水质之间的差异性；运输过程中各水质因子浓度的差异性；调水的频率和调水维持的时间、调水时机等都是影响水质的主要因素。在本研究中,在汛期和非汛期间施行引江调水对各监测断面水质的改善表现出一定的差异性,可以看到,汛期期间水质状况基本会维持在Ⅱ类~Ⅳ类,影响主要因素为溶解氧的超标；非汛期期间有的监测断面在调水后水质会有所改善,尤其是靠近引水口附近的监测断面,有的监测断面水质则会变差,水质评价会出现Ⅴ类~劣Ⅴ类的情况,主要影响因素是氨氮的超标。这可能是因为在调水结束之后,河道水质会受点源、面源等污染又恢复到以前的状态。因此,短期内一次调水也许只能看作是改善河道水质的一种应急策略。研究污染物质在调水过程中的运移降解变化在今后仍需要深入探讨。

4 结论

非汛期期间通过引江调水对区内的重要河道的化学需氧量、高锰酸盐指数改善有一定效果,但是对氨氮的改善效果较差。在汛期引江调水对区域内的重要河道的化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮的改善有一定的效果,但是对溶解氧的改善效果较差。各监测断面的水体基本参数、氮磷及耗氧有机物等浓度存在一定的时空变化差异,在调水过程中,有些河道的水质有一定程度的改善,尤其是靠近引江口的河道改善较为明显,而在调水停止后,河道的水质会存在反弹现象,甚至出现恶化。因此,针对不同河道的水质情况、区域状况及上游调水来水量等情况,确定优化的闸门调度方案。

5 建议

为了更好地结合引江调水工程措施来改善泰州市重要河道的水质情况,提出以下建议：

（1）延长调水时间。调水时间不足会导致引水量偏少,同时加上非汛期长江在调水期间上游段来水偏少,会导致河道受水不足,水体流动性不足改善水质状况。

（2）调整监测时间。由于监测时间在距离调水后时间太久会导致受调水的影响变小,水体受沿岸生活、生产的影响会增加,会导致改善效果不明显。因此,要合理安排监测时间,尽早在调水影响期间施行监测数据的分析,以免造成水质变化不明显的问题。

（3）增加调水水量。由于一些河道距离长江较远,水量不足会导致末端一些河道的流量较小,置换速度不够,从而导致水质情况改善弱。

（4）调整调水时间。非汛期期间各水流水位较低,调水的冲刷会导致下游河网底泥剧增,加速了二次污染的可能性,结合雨量、水位情况可以优化调水时间,减少因为调水时间不充分带来的问题。

（5）优化闸门调控。由于受点源、面源的污染,导致河道会在调水后期出现污染物质浓度急速增加的情况,在流向复杂、密度较大的地域可调整闸门的调控,通过优化闸门调控,有效地改善水体的置换速度,提高水质质量；同时,严格控制生活污水和工业废水的排放量,按照国家标准进行生产、生活用水的处理,定期清除河道内水生物和底层淤泥。

（6）减少主要航道船只通行频率。在引江调水过程中,泰州市主干河道和支流河道可以有效充分的置换,河道水质质量会维持在比较稳定的情况；但在调水结束后,由于船只通行等外在因素影响,使得主干河道底层沉积物中的污染物质随水波的流动大量被释放,水质在短时间内变差,应减少在底层污染物质多的河道及水位较低的河道行船的频率。