沱湖湖區(qū)及主要入湖支流水資源特征和變化趨勢分析

孫迎迎

(安徽省宿州水文水資源局，安徽 宿州 234000)

沱湖是淮北平原上重要的濕地生態(tài)系統(tǒng)，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沱湖流域水生態(tài)環(huán)境卻逐年退化[1]。為進(jìn)一步加強(qiáng)沱湖流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)，推動流域生態(tài)文明建設(shè)邁上新臺階，2020年安徽省政府辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)沱湖流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)的意見》，提出到2023年沱湖湖區(qū)及主要支流水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。宿州市境內(nèi)的唐河、沱河等河流為沱湖的主要支流，其水質(zhì)狀況對沱湖湖區(qū)的水質(zhì)影響較大?；诖?，本文利用2015—2020年沱湖湖區(qū)及唐河、沱河等河流逐月水質(zhì)和水量及入河污染物的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析各主要入湖支流的入湖水量，評價(jià)其水資源特征及其趨勢變化規(guī)律，以期為沱湖流域水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和治理提供數(shù)據(jù)支撐。

1 區(qū)域概況

沱湖位于淮河中游左岸五河縣境內(nèi)，沱湖流域北鄰黃河故道，南經(jīng)懷洪新河入洪澤湖，地跨河南、安徽兩省，安徽省境內(nèi)流域面積7055km2。沱湖的入湖支流主要有沱河、唐河、北沱河、樊吳大溝、汴沱大溝、馬拉溝等，沱河由沱河進(jìn)水閘流經(jīng)埇橋、靈璧、固鎮(zhèn)、五河、泗縣，于樊集入沱湖。北沱河是唐河的主要支流，在草溝閘上游4.8km處匯入唐河后于樊集匯入沱湖。

2 監(jiān)測斷面布置、分析評價(jià)項(xiàng)目及方法

2.1 監(jiān)測斷面的設(shè)置

根據(jù)沱湖湖區(qū)及各支流的情況，共選取10個斷面進(jìn)行評價(jià)。在沱湖湖區(qū)設(shè)置1個監(jiān)測斷面；沱河布設(shè)宿東閘、新王橋閘、泗河大橋3個監(jiān)測斷面；北沱河布設(shè)大店閘、湯橋閘和王樓橋3個監(jiān)測斷面；唐河布設(shè)程劉西橋、303省道橋、草溝閘3個監(jiān)測斷面。沱湖湖區(qū)及各主要入湖支流的監(jiān)測位置見圖1。

圖1 沱湖湖區(qū)及主要入湖支流監(jiān)測斷面位置

2.2 分析評價(jià)項(xiàng)目

收集2015—2020年沱湖流域及主要入湖支流的水質(zhì)和水量監(jiān)測資料后，對主要支流的入湖水量進(jìn)行分析評價(jià)。采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)基本項(xiàng)目中除石油類、糞大腸菌群外的22個項(xiàng)目進(jìn)行2020年水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)；采用總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、化學(xué)需氧量(CODCr)進(jìn)行水質(zhì)趨勢和水污染特征分析；采用總磷(TP)、總氮(TN)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、葉綠素、透明度評價(jià)沱湖湖區(qū)的營養(yǎng)化指數(shù)。

2.3 分析評價(jià)方法

根據(jù)主要支流的水文站點(diǎn)實(shí)測流量，計(jì)算年徑流總量，通過水文面積比擬法計(jì)算入湖水量[2]。

采用單因子評價(jià)法，依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中各項(xiàng)目限值，以各監(jiān)測項(xiàng)目的年平均濃度進(jìn)行水質(zhì)類別評價(jià)[3]。

水質(zhì)變化趨勢分析，根據(jù)《地表水資源質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL 395—2007)，運(yùn)用PWQTrehd2010水質(zhì)分析軟件進(jìn)行季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)(無流量調(diào)節(jié))，研究分析水質(zhì)變化趨勢[4]。

水體污染程度則采用綜合污染指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)[5-6]。

3 評價(jià)結(jié)果與討論

3.1 沱湖主要支流入湖水文特征分析

2015—2020年沱湖流域年均面降雨量為825.7mm，年內(nèi)分配不均，年際變化較大，最大年面降雨量為2018年的1039.2mm，最小年面降雨量為2019年的691.5mm，極值比為1.50。降水主要集中在6—9月，占全年降雨量的67.5%。

根據(jù)2015—2020年沱河閘水文站和唐河地下涵水文站的徑流量，采用水文面積比擬法計(jì)算沱河和唐河匯入沱湖的水量，計(jì)算結(jié)果見圖2。2015—2020年入湖水量變化較大，2019年入湖水量最小，為0.51億m3；2018年入湖水量最大，為6.83億m3。入湖水量主要集中在 7—9 月，占各年均總量的45.0%～67.0%，這主要是因?yàn)槿牒恿鳛橛暝葱图竟?jié)性河流，河道閘壩眾多，水量受氣候、降水條件、人工調(diào)度等影響，全年徑流主要集中在汛期。

圖2 2015—2020年沱河和唐河入湖水量

3.2 水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)

根據(jù)2020年各斷面的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，按照全年期、汛期和非汛期的平均值進(jìn)行單因子評價(jià)。從評價(jià)結(jié)果可以看出，全年期草溝閘為Ⅲ類水，沱湖湖區(qū)為Ⅴ類水，其余8個斷面為Ⅳ類水，沱湖湖區(qū)為輕度富營養(yǎng)化。汛期沱湖湖區(qū)、大店閘、程劉西橋、宿東閘、新王橋閘5個斷面為Ⅴ類水，其余5個斷面為Ⅳ類水，沱湖湖區(qū)為中度富營養(yǎng)化。非汛期大店閘、湯橋閘、303省道橋、草溝閘、泗河大橋5個斷面為Ⅲ類水，沱湖湖區(qū)、王樓橋、程劉西橋、宿東閘、新王橋閘5個斷面為Ⅳ類水，沱湖湖區(qū)為中營養(yǎng)化。

采用T-檢驗(yàn)雙尾檢驗(yàn)法對總磷、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量的含量在汛期和非汛期的差異性進(jìn)行檢驗(yàn)，計(jì)算t檢驗(yàn)的概率值P(P≤0.05，表明存在顯著性差異；P>0.05，表明無顯著性差異)結(jié)果分別為0.011，0.224，0.001，0.835。表明總磷和高錳酸鹽指數(shù)的含量在汛期和非汛期具有顯著性差異，即汛期含量明顯高于非汛期含量，氨氮和化學(xué)需氧量無明顯差異。各水質(zhì)項(xiàng)目在不同水期的濃度變化見圖3～圖6。不同水期水質(zhì)變化存在差異主要是由降水及由降水引起的徑流沖刷、水溫以及氣壓變化使得河底污染物和面源污染物釋放進(jìn)入河流而導(dǎo)致的[7]。

圖3 各斷面總磷的濃度變化

圖4 各斷面氨氮的濃度變化

圖5 各斷面高錳酸鹽指數(shù)的濃度變化

圖6 各斷面化學(xué)需氧量的濃度變化

3.3 季節(jié)性肯德爾檢驗(yàn)法評價(jià)水質(zhì)變化趨勢

根據(jù)《地表水資源質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL 395—2007)，評價(jià)沱湖湖區(qū)及各主要入湖支流斷面的變化趨勢綜合指數(shù)和單項(xiàng)水質(zhì)項(xiàng)目變化趨勢比例(由于新王橋閘水質(zhì)檢測工作開展較晚，數(shù)據(jù)未滿5年，因此不適合進(jìn)行趨勢分析)，其他斷面的水質(zhì)變化趨勢計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 沱湖湖區(qū)及主要入湖支流水質(zhì)變化趨勢計(jì)算統(tǒng)計(jì)

續(xù)表

通過計(jì)算沱湖湖區(qū)及各主要入湖支流單項(xiàng)水質(zhì)項(xiàng)目變化比例發(fā)現(xiàn)，沱湖湖區(qū)各項(xiàng)目的下降比例(TDN)均為0，上升比例TUPCODcr、TUPCODMn、TUPNH3-N、TUPTP、TUP別為0、0、0、1.00、1.00，總磷和總氮的TUP均大于TDN，表明沱湖湖區(qū)的總磷和總氮呈上升趨勢，其他項(xiàng)目無明顯變化趨勢，導(dǎo)致沱湖湖區(qū)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈上升趨勢，營養(yǎng)程度惡化。沱河、北沱河、唐河的TDNCODcr>TUPCODcr、TDNTP>TUPTP、TDNNH3-N>TUPNH3-N、TDNCODMn>TUPCODMn，表明其CODCr、TP、NH3-N、CODMn指標(biāo)均有所改善。

由水質(zhì)變化趨勢比例計(jì)算沱湖湖區(qū)、沱河、北沱河、唐河的下降趨勢綜合指數(shù)(WQTIDN)，分別為0、0.88、0.81、0.63，上升趨勢綜合指數(shù)(WQTIUP)分別為0.50、0、0、0，沱湖湖區(qū)的WQTIUP>WQTIDN，表明其水質(zhì)有惡化的趨勢。其他3條河流的WQTIDN>WQTIUP，表明所監(jiān)測的主要入湖支流水質(zhì)均有所改善。沱湖湖區(qū)的水質(zhì)呈惡化趨勢，主要原因是沱湖湖水的流動性差，納污能力降低，水體自凈能力較弱，污染物沉降后累積在淤泥中[8]，加上湖內(nèi)大范圍養(yǎng)殖過程中不斷投放的餌料和藥物造成嚴(yán)重的內(nèi)源性污染，以及沱湖周邊大量農(nóng)田造成的農(nóng)業(yè)面源污染，加重了沱湖湖區(qū)的污染程度[9-10]。

3.4 水體污染狀況隨時間變化趨勢分析

根據(jù)2015—2020年各監(jiān)測斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，計(jì)算其綜合污染指數(shù)，結(jié)果見表2。由表2可以看出，3條入湖支流的綜合污染指數(shù)的變異系數(shù)在0.16～0.96之間，為中等變異，說明其污染程度隨時間變化顯著，呈改善趨勢。3條河流綜合污染指數(shù)在2016年或2017年處于極值，至2020年下降至低于0.70，為輕度污染，污染程度均出現(xiàn)不同程度的好轉(zhuǎn)。沱湖湖區(qū)綜合污染指數(shù)的變異系數(shù)為0.06，為弱變異，至2020年為中度污染。

表2 沱湖湖區(qū)及主要入湖支流綜合污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果

3.5 污染物排放量分析

對2015—2019年3條河流的污染物排放總量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見圖7。由圖7可以看出，從2016年起化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、總氮的入河排放量分別下降90.6%、91.1%、96.0%、68.7%，污染物入河量的降低，使得3條河流水質(zhì)逐步得到改善。

圖7 沱湖流域(宿州境內(nèi))各污染物排放量

圖7顯示匯入沱湖的3條主要支流的污染物排放量呈下降趨勢，污染程度降低，水質(zhì)得到改善，這主要與河流兩岸入河排污口的整治有關(guān)。特別是安徽省實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度、全面推行河湖長制以及2017年住建部、水利部、環(huán)保部聯(lián)合開展入河排污口整治專項(xiàng)行動，各市縣對入河排污口采用并網(wǎng)、封閉以及雨污分流、取締河道養(yǎng)殖等措施，使得進(jìn)入河流的污染物含量大大降低。

4 結(jié) 語

目前沱湖流域水生態(tài)和水環(huán)境保護(hù)與治理工作正在開展，本文對其水資源特征和趨勢進(jìn)行綜合分析，能夠?yàn)槠涮峁┛茖W(xué)數(shù)據(jù)支撐。建議強(qiáng)化部門聯(lián)動，加大各類政策實(shí)施力度，把河湖長制責(zé)任落到實(shí)處，定期對河湖采取清淤、底泥固化等措施，減少底泥污染釋放；對河湖岸進(jìn)行退耕還濕、還林，強(qiáng)化水土保持與修復(fù)，恢復(fù)河湖水域岸線生態(tài)功能，減少面源污染物入河量；對湖區(qū)和入湖支流增設(shè)監(jiān)測斷面，增加水文測報(bào)設(shè)備和水質(zhì)自動監(jiān)測站，實(shí)時掌握流域內(nèi)重要河流動態(tài)變化趨勢；構(gòu)建水質(zhì)水文監(jiān)測合一體系，推行水質(zhì)、水文監(jiān)測合一試點(diǎn)，實(shí)行水利、環(huán)保等部門的合建、分管、信息共享模式，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測、水文監(jiān)測相結(jié)合的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，加快沱湖流域生態(tài)環(huán)境恢復(fù)，保護(hù)好一湖清水。