海河干流水质现状评价_侯钰阔.pdf

2023年4月收稿日期：20220622作者简介：侯钰阔（1988），男，工程师，主要从事水环境监测与评价工作。摘要：采用单因子评价法和水污染指数法对2021年海河干流上7个点位进行取样分析，监测项目为 地表水环境质量标准（GB 3838-2002）表1中的24项评价指标。对海河干流各断面的年均值进行评价，并进行枯水期和丰水期对比。结果表明，海河干流水质2021年比2016年得到了显著改善，2021年海河干流上游水质平均值符合地表水类标准，完成水功能区水质达标要求；下游全年水质劣于类标准。丰水期受雨后排污影响，上游水质劣于枯水期，下游水质优于枯水期。海河干流的主要污染物为化学需氧量。关键词：海河干流；单因子评价法；水污染指数法；化学需氧量中图分类号：X824文献标识码：A文章编号：1004-7328（2023）04-0020-04DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2023.04.005海河干流水质现状评价侯钰阔，赵一莎（天津市水文水资源管理中心，天津300061）Current Water Quality Evaluation of Haihe River Main StreamHOU Yu-kuo，ZHAO Yi-sha（Hydrology and Water Resources Management Center of TianJin，Tianjin 300061，China）Abstract：The single factor evaluation method and water pollution index method were used to sample and analyze 7 pointson Haihe River main stream in 2021.The monitoring items were 24 evaluation indexes listed in Table 1 of”Surface WaterEnvironmental Quality Standard”（GB 3838-2002）.The annual mean value of each section of Haihe River main streamwas evaluated and compared between dry season and wet season.The results showed that the water quality of Haihe Rivermain stream in 2021 was significantly improved compared with that in 2016.The average water quality of The upperreaches of Haihe River main stream in 2021 met Class water quality standard of surface water，fulfilling the water qualitystandard of the water functional area.The downstream water quality was worse than the Class water quality standard.Inthe wet season，affected by pollution discharge after rain，the upstream water quality was worse than that of dry season andthe downstream water quality was better than that of dry season.The main pollutant in Haihe River main stream is chemicaloxygen demand.Key words：Haihe River main stream；single factor method；water pollution index method；chemical oxygen demand1引言海河干流起自子北汇流口（子牙河与北运河汇流处）于大沽口入海，全长73.45 km，流域面积2 066 km2，是一条以行洪为主，兼顾排涝、蓄水、航道、旅游等综合利用的河道1。海河干流以天津市津南区二道闸为界分为上游和下游，上游段约32 km，水功能区为“海河工业、景观娱乐用水区”，水质目标是类；下游段水功能区为“海河天津过渡区”，水体含盐量较高，水质目标为类2。近年来，海河水环境问题日渐突出，每年进入多雨季节，大量生活污水和农业面源经雨水冲刷汇流后进入海河，使氨氮、化学需氧量等指标升高。海河干流为受人工控制的河流，形成了缓滞流的特点，生态系统自我调节能力有限，造成污染物质在河水中不能循环更替，产生污染富集3。2021年作为“十四五”的开局之年，年度海河干流水质情况有着承上启下的重要价值。本文主要采用单因子法和水污染指数法（Water Pollution Index，以下简称WPI），结合丰水期和枯水期水质变化进行分析。其中，水污染指数法是水质评价的常用方法之一，它同时满足水质类别、定量评价、主要污染指标比较需要，其评价结果与该河流宏观治理进程较为吻合，相比其他评价方法更加直观简洁4。海河水利202023.No.42分析评价数据和方法2.1数据来源研究分析采用的水质数据来源于2021年天津市水环境监测中心海河干流各个监测点位。其中，上游4个点位分别为海河三岔口、光华桥、外环桥和二道闸上，下游3个监测点位分别为二道闸下、唐津高速和海河闸。2.2分析评价方法水质类别评价指标为 地表水环境质量标准（GB 3838-2002）表1中的24项评价指标5。水污染指数法是基于单因子水质评价理念，根据水质类别和WPI值（，劣类水质对应的水污染指数值为 20，2040，4060，6080，80100，100），应用内插方法计算出参加水质评价项目的 WPI 值，选取最高值作为该监测点的WPI值。（1）当水质为类时，WPI值计算公式如下：WPI(i)=WPIl(i)+WPIh(i)-WPIl(i)Ch(i)-Cl(i)(C(i)-Cl(i)（1）式中：C（i）为第i个评价项目的浓度值（mg/L）；Cl（i）为第i个评价项目所在水质类别的下限浓度值（mg/L）；Ch（i）为第i个评价项目所在水质类别的上限浓度值（mg/L）；WPI（i）为第 i 个评价项目的对应指数值；WPIl（i）为第i个评价项目的下限浓度值对应指数值；WPIh（i）为第i个评价项目的上限浓度值对应指数值。当溶解氧（DO）7.5 mg/L时，WPI值取20；当2DO 7.5时，WPI值计算公式如下：WPI(DO)=WPIl(DO)+WPIh(DO)-WPIl(DO)Cl(DO)-Ch(DO)(C(DO)-Cl(DO)（2）式中：C(DO)为溶解氧的浓度值（mg/L）；Cl(DO)为溶解氧所在水质类别的下限浓度值（mg/L）；Ch(DO)为溶解氧所在水质类别的上限浓度值（mg/L）；WPI(DO)为溶解氧的对应指数值；WPIl(DO)为溶解氧的下限浓度值对应指数值；WPIh(DO)为溶解氧的上限浓度值对应指数值。当水质为类时，pH（属于无量纲）评分值均取20分。（2）当水质为类及劣类时，WPI值的计算公式如下：WPI(i)=100+C(i)-C5(i)C5(i)40（3）式中：C5（i）为第 i 个评价项目类标准浓度限值（mg/L）6；其余变量含义同上。3结果与讨论3.1单因子评价法评价水质年均值2016、2021年海河干流水质监测评价结果，详见表1。其中，上游按地表水类标准为基准进行评价，下游按地表水类标准为基准进行评价。由表1可知，2021年上游4个断面水质年均值全部符合地表水类标准；下游二道闸下水质年均值符合地表水类标准，唐津高速和海河闸2个断面水质年均值劣于地表水类标准，超标指标为化学需氧量，唐津高速超标 0.08倍，海河闸超标 0.32倍。与2016年对照，水质明显好转，氨氮、总磷、高锰酸盐指数3项指标均未见超标，这主要是由于生态补水量的加大。为改善海河干流水环境，天津市进一步增大生态补水量，20172021年生态补水量年均4.78亿m3，而2016年仅2.58亿m3，生态补水量与海河水质存在正相关。周文琦7等研究指出，生态补水可显著改变河流流速分布速率，实现污染物的削减，与本文研究结果一致。3.2水污染指数法评价水质年均值2021年海河干流水质年均值水污染指数法评价结果，详见表2。表2显示了海河干流水质的空间变异规律，即由上游到下游水质逐渐恶化，WPI值随流向呈上升断面三岔口光华桥外环桥二道闸上二道闸下唐津高速海河闸2016年水质类别劣劣劣主要污染指数及超标倍数氨氮（0.25）氨氮（0.74）氨氮（0.48）氨氮（0.69）、高锰酸盐指数（0.13）化学需氧量（0.24）、总磷（0.10）化学需氧量（0.36）、总磷（0.02）化学需氧量（0.50）、氨氮（0.08）2021年水质类别劣劣主要污染指数及超标倍数-化学需氧量（0.08）化学需氧量（0.32）表12016、2021年海河干流水质监测评价结果表22021年海河干流水质年均值水污染指数法评价结果断面三岔口光华桥外环桥二道闸上二道闸下唐津高速海河闸WPI值4141505299.85100.075100.325水质类别劣劣主要污染物-化学需氧量化学需氧量侯钰阔，赵一莎：海河干流水质现状评价212023年4月趋势，三岔口和光华桥的WPI值最小，水质最好，海河闸水质最差。下游3个断面化学需氧量仍然未达标，生态补水改善效果不显著，主要原因为：海河下游分布着贸易加工区和港口，区内二级河道和排水口的来水水质不能保证；海河干流河道底泥中的污染物逐渐析出影响水质；受海水潮汐影响，下游水体含盐量较高，水质较差8。虽然唐津高速和海河闸2个断面水质劣于地表水类标准，但这2个断面的WPI值分别为100.075和100.325，仅高出类标准上限0.075%和0.325%，若及时采取有效的治理措施，短期内有望达标。3.3丰水期与枯水期水质对比3.3.1单因子评价法进行丰水期与枯水期水质对比海河干流地处东亚季风气候区，降水量受到季风影响变化显著。夏季太平洋副热带高压实力加强，热带海洋气团和极地大陆气团在华北地区交绥，使得本区降水量大大增强，年内降水量分配不平衡9。降水高度集中在7月下旬和8月上旬，降水量占全年降水量的45%63%，因此此时为主汛期，而丰水期则为 69月10。由于海河干流肩负着天津主城区行洪和排涝的功能，所以降水对海河干流的水质影响较大11。针对主要污染因子化学需氧量和氨氮，按断面进行丰水期和枯水期的比较，结果如图12所示。由图12可以看出，枯水期时，海河干流上游4个断面化学需氧量和氨氮均符合地表水类标准，下游3个断面中仅二道闸下化学需氧量符合地表水类标准、其余2个断面劣于地表水类标准；氨氮均符合地表水类标准。由此可见，枯水期时，上游水质较好，主要污染指标均达标；下游未能达标的主要原因是化学需氧量超标。丰水期时，上游4个断面中仅外环桥化学需氧量超过地表水类标准，其余3个断面化学需氧量均达标；光华桥氨氮超过地表水类标准，其余3个断面氨氮均达标。下游3个断面中仅二道闸下化学需氧量达到地表水类标准，其余2个断面均劣于类标准；3个断面氨氮均劣于类标准。对比枯水期和丰水期监测结果可以看出，上游断面化学需氧量和氨氮均表现出枯水期低于丰水期的规律。下游断面化学需氧量枯水期高于丰水期，与上游的规律相反；氨氮枯水期低于丰水期，与上游规律一致。2021年，二道闸泄水量为5.12亿m3，其中丰水期 4 个月泄水量为 3.46 亿 m3，占全年泄水量的67.6%；枯水期8个月泄水量为1.66亿m3，占全年泄水量的32.4%。海河