三堡口门引配水工程对运河杭州段水环境影响分析

薛庆云， 杨艳艳， 丁新峰

（杭州市水文水资源监测总站，浙江 杭州 310016）

1 问题的提出

为有效解决杭州市区河网水环境问题，提高市区居民生活品质，提升杭州市国际风景旅游城市形象，杭州市政府于2003年启动了市区河道引配水工作。三堡口门引配水工程作为杭州市区河道配水的重要工程之一，于2007年4月正式开始配水，设计流量30m3/s，主要目的为改善运河杭州段干流水质。三堡口门引配水工程运行至今已近10a，为改善运河杭州段及周边河网水环境发挥了重要作用，以引水水源钱塘江和配水对象京杭运河杭州段10a来的水质监测资料为依据，分析京杭运河三堡口门引配水工程对运河杭州段的水环境影响，为今后引配水工程的优化调度提供基础依据。

2 京杭运河三堡口门引配水工程概况

京杭运河三堡口门位于京杭大运河最南端，连接钱塘江口。共有2个引配水口 — 三堡船闸输水通道和杭州三堡排涝工程。其中三堡船闸在承担航运任务的同时，承担了运河配水的任务，通过船闸输水通道引钱塘江水向下游输水，改善运河水质。杭州市三堡船闸输水通道2007年3月建成，主要由进水明渠段（包括防洪控制闸）、输水混凝土管段（顶管有压段）、出水箱涵段（配水控制闸）3部分组成。设计流量30m3/s，多年平均引配水量约5亿m3，可确保主干河道水体流动，形成河网水体循环，在城市截污、河道疏浚、配水工程等共同作用下，使河网水体达到水功能区水质目标要求。

3 水质代表站点选择

根据三堡口门引配水的位置，考虑到引水对象钱塘江三堡口门附近是感潮河段，引配水工程上游和下游的河段水质对于口门的引水水质均有影响，因此钱塘江段水质站点选择距离三堡口门最近的上游闸口和下游七堡断面作为水质代表站点；配水对象运河杭州段水质代表站点的选择主要考虑受配水影响较大的运河主干河流站点，从配水口的上游到下游分别选择了三堡、拱宸桥、义桥、塘栖大桥、五杭大桥作为水质代表站点。站点位置见图1。

图1 水质监测站点位置图

4 基准年水质评价

2007年4月三堡引配水工程正式开始配水，因此选择以2006年度作为配水前水质状况分析的基准年，2016年度则作为配水后水质现状分析的基准年。

4.1 评价项目及方法

本次水质评价的项目主要包括GB 3838— 2002《地表水环境质量标准》中的基本项目pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、砷、硒、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚等17项，采用单因子评价方法确定各水质监测站的水质状况。

4.2 评价结果

钱塘江与运河杭州段基准年水质评价结果见表1。钱塘江和运河水质监测项目中，有毒物和重金属指标均符合Ⅲ类水要求，主要是溶解氧、五日生化需氧量、氨氮、总磷等污染物超标。

表1 钱塘江与运河杭州段基准年水质评价表

2006基准年钱塘江水质为Ⅲ ～ Ⅳ类、运河水质为Ⅳ ～ 劣Ⅴ类，2016基准年钱塘江水质为Ⅲ类、运河水质为Ⅲ ～ Ⅴ类，钱塘江水质明显优于运河水质。

2016年与2006年比较，钱塘江和运河水质均有一定程度的改善，特别是运河水质改善明显。2006年运河5个监测站点中三堡为Ⅳ类，其余均为劣Ⅴ类，超标项目主要为溶解氧、五日生化需氧量、氨氮、总磷；2016年，三堡为Ⅲ类，五杭大桥为Ⅳ类，其余3个站点为Ⅴ类，超标项目主要为溶解氧、氨氮、总磷。说明经过10a的钱塘江配水，增加了优质水源的补充，加大了水体流动，运河水质得到明显改善。

5 运河水质趋势分析

由运河水质评价结果可知，运河水质主要是有机污染为主，故选择主要污染物指标氨氮和高锰酸盐指数对运河水质进行趋势分析。

以三堡、拱宸桥、义桥、塘栖大桥和五杭大桥5个水质站点2007— 2016年共计10a的氨氮和高锰酸盐指数逐年监测平均值为依据，采用污染变化趋势的定性分析方法 — 秩相关系数法对运河水质的变化趋势进行分析。5个站点10a的氨氮和高锰酸盐指数监测值见图2、图3。

图22007 — 2016年运河氨氮年均值图

图32007 — 2016年运河高锰酸盐指数年均值图

秩相关系数法是衡量环境污染变化趋势上有无显著性的一种技术，即Daniel的趋势检验，使用了Spearman秩相关系数。给出时间周期Y1……YN和它们的相应值X（即年均值C1……CN），从小到大排列，统计检验用的秩相关系数Rs按下式计算。

表2 秩相关系数Rs的临界值（Wp）表

式中：di为变量Xi和变量Yi的差值；Xi为周期i到周期N按浓度值从小到大排列的序号；Yi为按时间排列的序号。

将秩相关系数的Rs的绝对值同Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp（见表2，本次分析显著性水平取0.050）进行比较。如果Rs＞Wp则表明变化趋势有显著意义，如果Rs是负值，则表明为下降趋势，Rs是正值表明为上升趋势。

三堡、拱宸桥、义桥、塘栖大桥和五杭大桥5个水质站点氨氮和高锰酸盐指数秩相关系数Rs计算结果见表3。

表3 运河各站点秩相关系数Rs表

由表3可见，三堡水质站点氨氮和高锰酸盐指数的秩相关系数Rs＜0且|Rs|＜Wp，说明该站点两项指标均呈下降趋势，但不显著。

拱宸桥水质站点氨氮的秩相关系数Rs＜0且|Rs|＞Wp，说明氨氮呈显著下降趋势；高锰酸盐指数的秩相关系数Rs＜0且|Rs|＜Wp，说明高锰酸盐指数呈下降趋势，但不显著。

义桥水质站点氨氮的秩相关系数Rs＜0且|Rs|＞Wp，说明氨氮呈显著下降趋势；高锰酸盐指数的秩相关系数Rs＜0且|Rs|＜Wp，说明高锰酸盐指数呈下降趋势，但不显著。

塘栖大桥水质站点氨氮的秩相关系数Rs＜0且|Rs|＞Wp，说明氨氮呈显著下降趋势；高锰酸盐指数的秩相关系数Rs＞0且|Rs|＜Wp，说明高锰酸盐指数呈上升趋势，但不显著。

五杭大桥水质站点氨氮的秩相关系数Rs＜0且|Rs|＞Wp，说明氨氮呈显著下降趋势；高锰酸盐指数的秩相关系数Rs＜0且|Rs|＜Wp，说明高锰酸盐指数呈下降趋势，但不显著。

分析表明，三堡口门引配水以来，运河5个水质监测站点氨氮均呈下降趋势，其中4个站点下降趋势显著；高锰酸盐指数有4个站点呈下降趋势，1个站点呈上升趋势，变化均不显著。氨氮和高锰酸盐指数的变化趋势与钱塘江和运河水质差别相吻合，说明三堡口门引配水工程对运河的水质改善起到了明显效果。

6 结 论

（1）三堡口门引配水工程实施前后基准年水质评价表明，钱塘江水质明显优于运河水质，引配水工程实施后，运河水质有了明显改善。

（2）运河5个监测站点氨氮和高锰酸盐指数水质趋势分析表明，三堡口门引配水工程实施以来，运河水质中氨氮指标有显著的改善，高锰酸盐指数整体向好，运河水质变化趋势与钱塘江和运河水质差别相吻合，说明三堡口门引配水工程对运河的水质改善起到了明显效果。

（3）水环境综合整治是一项复杂工程，影响因素众多，就运河杭州段来讲，内源是影响水质的主因，两岸的生活及工业污染、周边河网污染和底泥污染是治理的关键；三堡口门引配水工程引入优质水源，对运河水质的改善起到立竿见影的直接效果，同时多年平均约5亿m3的引入水量可以有效增加运河杭州段及周边河网的水体流动，增加水体自净能力，是运河水环境治理很好的长效措施。