七浦塘引水对阳澄湖及周围河网水质改善效果分析

张 哲， 方国华， 曹 蓉， 谭乔凤

(河海大学 水利水电学院， 江苏 南京 210098)

1 概 述

阳澄湖是太湖平原第三大淡水湖，具有供水、水产养殖、灌溉、旅游、航运、防汛等多种功能，是苏州地区重要的综合水源和饮用水源地。但因污染源治理滞后于经济社会发展，阳澄湖处于中度富营养化水平，区域河网水质不容乐观。为保证供水安全，提高阳澄湖供水水源地水质，《太湖流域防洪规划》和《江苏省防洪规划》均提出实施七浦塘拓浚整治工程。该工程西起阳澄湖，东至长江，全长43.89 km，于2016年1月14日全面建成，向阳澄湖补充长江水[1-2]。七浦塘作为阳澄湖区主要通江河道之一，有效地增强了阳澄湖及周边水体有序流动，配合浏河、杨林塘、白茆塘等骨干通江河道增强了区域水资源调控能力，提高了阳澄湖区水环境容量[3]。

目前，国内外常用的水质分析评价方法有层次分析评价法、灰色系统评价方法、综合污染指数法、物元分析法等。其中单因子评价法是我国《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)规定的水质评价方法，以评价水体中水质最差的单项指标作为标准来判断水体综合类别，该方法简明且具有一定的权威性。水质综合污染指数法，以单项污染指数作为基础，在单因子评价法的基础上，通过将各指标的单项污染指数进行加权平均、算术平均、连乘或指数等各种数学方法得到一个综合指数，该方法分析水质不仅简单实用，且能通过一个综合数据指标对水功能达标或超标程度进行良好的判别[4]。综合考虑七浦塘的实际情况，根据阳澄区的区域特点，本文选用单因子评价法和综合污染指数法，研究5项常规水质指标：高锰酸盐指数(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、总氮(TN)，分析七浦塘引调水工程建成后对阳澄湖区、七浦塘河道及周边河网水系的水质改善效果。

2 阳澄湖区水质分析

阳澄湖区内主要湖泊有阳澄湖、昆承湖、巴城湖、傀儡湖等，主要河流有白茆塘、七浦塘、杨林塘、浏河(上游段为娄江)、常浒河、徐六泾、金泾、海洋泾、钱泾、荡茜泾、浪港等数十条通江河道和盐铁塘、张家港、元和塘3条南北向的调节河道。阳澄湖可分为阳澄西湖、阳澄中湖、阳澄东湖3个部分，湖体共设有的阳澄中湖、茅塔大桥、鳗鲤桥、园区水厂(阳澄东湖)4处主要监测断面。为合理分析七浦塘工程给阳澄湖区调水引流的作用，选取工程运行前后2015—2018年的逐月各项水质指标进行处理分析。

运用综合污染指数法分析阳澄中湖、茅塔大桥、鳗鲤桥、园区水厂(阳澄东湖)4个监测断面水质情况(表1)，数据表明，调水后各监测断面的CODMn、BOD5、NH3-N、TP、TN的浓度在波动中总体呈现下降趋势，综合污染指数逐年降低并整体处在1～2之间，水质状况属于污染，偶有出现重污染情况。4个监测断面2018年的综合污染指数相较于2015年分别从1.80、2.14、1.96、1.89下降至1.37、1.46、1.34、1.23，下降百分比达到24%、32%、32%和35%，水质改善较为明显。为了对比分析阳澄湖区4个测点的各项指标变化情况，将综合污染指数、CODMn、BOD5、NH3-N、TP和TN分别制成折线图(图1)，可直观反映综合污染指数和五日生化需氧量的逐年变化情况，由图1可见，两者基本呈逐年规律递减。CODMn在2016—2017年间反而有所上升，但最终于2018年达到最低点，氨氮、总磷、总氮在波动起伏中整体有下降趋势，可见七浦塘工程的运行对阳澄湖水质改善有明显效果。另外，以阳澄东湖监测点为例，逐月分析5个水质指标及综合污染指数的变化趋势(图2)。由图2可见，夏季各类指标起伏波动较大，这与夏季水量变化较大有关，水量增加水体流动性增大有利于水质提升，春秋季则容易出现污染超标的情况。由于阳澄湖入湖口多，其水质情况也不完全受七浦塘工程独立影响，从水质指标在不同年间及月份呈现一定波动可得到印证。

从图1中的5项指标来作为单因子评价2015—2018年的水质类型变化，其中TP从Ⅱ类转化为Ⅰ类；CODMn、BOD5、NH3-N从Ⅲ类降低至Ⅱ类；而TN由最初的劣Ⅴ类降为Ⅴ类，至2018年最终到达Ⅳ类水标准。故阳澄湖体水质主要超标因子为TN，工程建成前的劣Ⅴ类水到工程建成后已改善为Ⅳ类水标准。另外，在阳澄湖区选择单一测点阳澄中湖点，对2015—2018年逐月的各项水质指标进行分析。BOD5逐月指标特征值变化线从2015—2018年有明显规律下移，其他各项指标呈波动但整体呈下移趋势，其中4年间7～9月常出现指标峰值，为水质情况最差的时间段。

七浦塘引水有利于加强阳澄湖特别是中湖和东湖北部区域的水动力条件，缩短了阳澄湖换水时间，形成有序流动，缓解了周边蓝藻，同时还带来阳澄湖区的水景观价值。

表1阳澄湖各测点水质指标及综合污染指数(mg·L-1)

地点监测时间ρ(CODMn)/(mg·L-1)ρ(BOD5)/(mg·L-1)ρ(NH3-N)/(mg·L-1)ρ(TP)/(mg·L-1)ρ(TN)/(mg·L-1)综合污染指数阳澄中湖2015年3.83.250.180.081.691.82016年4.22.120.150.112.091.732017年4.882.070.160.091.341.712018年3.581.620.220.061.361.37茅塔大桥2015年4.813.240.240.122.312.142016年4.472.20.110.122.181.822017年4.832.380.170.111.381.772018年3.541.820.170.091.671.46鳗鲤桥2015年4.383.450.320.091.551.962016年4.852.250.170.172.171.922017年4.672.780.140.061.341.802018年3.551.790.170.061.141.34园区水厂2015年4.572.980.110.051.761.892016年4.382.10.130.071.421.622017年4.181.750.130.081.51.532018年3.611.250.190.061.051.23

3 七浦塘水质改善效果分析

七浦塘西起阳澄湖沿着原有七浦塘拓浚至吴塘(太仓直塘镇西)，分成南、北两支，其中北支为避开沙溪镇大量拆迁，保护沙溪古镇并与镇区规划相衔接，利用规划荡茜河改道工程布局，平地开河接迷泾河，沿着迷泾河拓浚至石头塘接规划荡茜河改道线路，平地开河至长江，拓浚整治工程全长43.89 km；南支仍利用原有七浦塘河道入江，形成“上段一河、下段两尾”的河道布局。七浦塘设有5个常规监测点：任阳西大桥、七浦塘桥、兆良路桥、七浦塘枢纽、白云路桥。2015年工程建成以前，七浦塘河道沿程监测断面水质主要以V类和劣V类为主，超标因子主要有NH3-N、TP，属营养型污染。2016年工程建成正式运行通水后，随着区域整体环境的好转，七浦塘水质得到逐步改善，至目前为止水质类型近乎与长江一致。

通过综合污染指数法，用2017—2018年七浦塘各测点监测指标特征值推算七浦塘任阳西大桥、七浦塘桥、兆良路桥、七浦塘枢纽、白云路桥共5个测点的综合污染指数(表2)，由表2可见，4个监测断面的综合污染指数分别从2.03、1.77、2.02、1.53、1.86减少到1.72、1.71、1.81、1.44、1.61，下降百分比依次为15.3%、3.4%、10.4%、5.9%、13.4%，水质状况由重污染完全转化为污染。湖体的CODMn、BOD5、NH3-N和TP监测指标也在逐步下降，水环境质量好转。分析任阳西大桥、七浦塘桥、兆良路桥、七浦塘枢纽、白云路桥共5个测点的综合污染指数变化(图3)，可见整体呈现波动、最终呈下降趋势。其中秋冬季11月、12月及1月综合污染指数达到峰值，水质情况在整年中处于较差时间段；相反夏季综合污染指数较小，水质较好。主要与冬季水量较少而夏季雨量水量丰富有关，说明七浦塘引水主要通过提高水体流动性来改善水质。

图1 阳澄湖各测点2015—2018年水质指标逐年变化

表2七浦塘各测点水质指标及综合污染指数

地点监测时间ρ(CODMn)/(mg·L-1)ρ(BOD5)/(mg·L-1)ρ(NH3-N)/(mg·L-1)ρ(TP)/(mg·L-1)ρ(TN)/(mg·L-1)综合污染指数任阳西大桥2017年4.532.470.360.172.632.032018年3.82.290.260.112.161.72七浦塘桥2017年4.022.270.230.132.221.772018年4.212.080.180.111.961.71兆良路桥2017年3.952.90.450.162.632.022018年4.012.410.340.112.161.81

(续表2)

地点监测时间ρ(CODMn)/(mg·L-1)ρ(BOD5)/(mg·L-1)ρ(NH3-N)/(mg·L-1)ρ(TP)/(mg·L-1)ρ(TN)/(mg·L-1)综合污染指数七浦塘枢纽2017年3.082.230.170.082.081.532018年3.181.580.220.092.131.44白云路桥2017年4.322.650.180.112.041.862018年3.552.140.260.12.021.61

图2 阳澄中湖测点2015—2018年水质指标逐月变化

运用单因子评价法分析七浦塘水质(表3)，由表3可见主要超标因子为TN，以TN为单因子得到水质类型为Ⅴ类及劣Ⅴ类。若以CODMn、BOD5、NH3-N、TP作为单因子，分析阳澄湖区水质类型为Ⅱ类、Ⅲ类水，且从2017—2018年水质类别普遍由Ⅲ类转化为Ⅱ类水。

表3 七浦塘各测点五项单因子指标下的水质类别

图3 七浦塘各测点2017—2018综合污染指数逐月变化图

4 河网水系主要河流水质

项目区域内其他主要河流有：盐铁塘、张家港、白茆塘、石头塘、杨林塘等，将各河流2015、2018年单因子评价下的水质类别进行对比分析评价(表4)。

根据单因子评价法，以各项指标评价结果中最差的类别判断，2015年区域内主要河流盐铁塘、张家港、白茆塘、石头塘、杨林塘等基本处于Ⅴ类和劣Ⅴ类，主要超标因子为NH3-N，另外CODMn、BOD5、TP也偶有超标。至2018年，工程受水区内主要河流的水质类别普遍从Ⅴ类和劣Ⅴ类提升为Ⅳ类和Ⅲ类，从DO、CODMn、BOD5和NH3-N监测指标上看水质类别均得到提升，河网水系的水质总体得到改善。提高了以阳澄湖为中心的区域河网水体水环境容量,改善主要河流水质，优化了周围生态环境。

5 结 语

改善区域水环境、缓解区域水质恶化最根本的方法还在于区域污染源的治理，但是在短期内无法截断所有入河污染源的情况下，通过科学地调水引流，增强河网水体有序流动，提高水体的复氧能力，缩短阳澄湖换水周期，提高水环境容量，也可以在一定程度上改善河网及湖体水质，为改善区域水环境创造有利条件。

本文探讨分析七浦塘生态调水引流工程对阳澄湖及周边河网水质的改善效果，主要对阳澄湖水质改善效果、七浦塘水质及周围主要河流水质状况进行对比分析评价，结果表明：阳澄湖区整体水质由重污染转化为污染，其水质指标已从劣V类转变为V类，阳澄湖4个监测断面2018年的综合污染指数相较于2015年分别从1.80、2.14、1.96、1.89下降至1.37、1.46、1.34、1.23，下降百分比达到24%、32%、32%和35%，水质改善较为明显。七浦塘以总氮为主要污染指标，5个监测断面的综合污染指数分别从2.03、1.77、2.02、1.53、1.86减少到1.72、1.71、1.81、1.44、1.61，下降百分比依次为15.3%、3.4%、10.4%、5.9%、13.4%，水质状况由重污染完全转化为污染。其他河网主要河流的单因子分析也可看出2018年相较2015年的水质类别有较大改善，水质类别普遍从Ⅴ类和劣Ⅴ类提升为Ⅳ类和Ⅲ类。可见，通过七浦塘引水能有效提升阳澄湖河网水质，但目前的水质状况仍不容乐观，在短期内无法彻底治理污染源的情况下，仍需要通过七浦塘工程合理引调水来逐步改善阳澄湖区水环境。

表4 2015年和2018年单因子指标下的水质类别对比评价