阳澄湖环湖河道总磷通量变化分析

王晋虎，古向前，俞 悦

(清华苏州环境创新研究院，江苏 苏州 215000)

1 引言

阳澄湖是太湖平原上的第三大湖泊，也是苏州市重要饮用水源之一，担负着苏州市区、昆山市以及沿湖乡镇近百万人的饮用水的供给任务。湖泊面积117.43 km2，南北长约17 km，东西宽约11 km，湖内有两条东北～西南走向的狭长半岛，把阳澄湖分为东湖(占44.08%)、中湖(占29.03%)和西湖(占26.89%)。三湖之间彼此有河流港汊相互贯通而汇成一体。常水位时，东湖平均水深约1.7 m，中湖约1.8 m，西湖约2.7 m[1，2]。阳澄湖周边河港交织，水网纵横，湖荡众多。阳澄湖环湖共有进出河道59条，其中西线17条、北线12条、东线15条、南线15条，经常有水流动进出的河道约30条左右。

目前阳澄湖饮用水源地及湖体的总磷指标还不能稳定达标，由于阳澄湖周边河网水系复杂，导致湖体总磷污染的来源和成因复杂[3]。对此，本项目对阳澄湖周边进出湖河道水量及入湖总磷通量趋势进行分析，识别出总磷的主要来源区域和各主要河道总磷通量比重[4]，并提出了一些针对性的防治和改善措施。

2 进出湖水量分析

2.1 进出湖流量分析

目前环阳澄湖进出湖骨干河道共31条，环阳澄湖河道流量测验断面设置情况如图1所示，2017～2020年3月的年平均出入湖流量见图2。由图1、2可知，环阳澄湖西线河道以入湖为主，其中流量较大主要入湖河道为白荡、白兔泾、界泾。东线和南线以出湖为主，其中流量较大的主要出湖河道为东线的鳗鲤泾以及南线的官渎港。另外，北线受七浦塘引排影响，流向顺逆不定。

2.2 进出湖流向统计

将各河道2017～2020年3月的流向进行统计分析，具体结果见表1。根据分析，西线各河道基本维持在入湖或滞留状态；北线的南消泾、七浦塘以及白曲港等河道由于七浦塘引排水影响，流向顺逆不定，七浦塘连续引水时，水流入湖，七浦塘连续排水时，水流出湖，七浦塘不引不排时，常表现为缓流或滞留；而东线和南线河道虽然以出湖为主，但也存在逆流的情形，其中张老河、鳗鲡泾、大水泾等河道逆流的情况在7%～8%之间。

图1 环阳澄湖河道流量测验断面设置情况

图2 2017年～2020年3月环湖骨干河道出入湖年均流量

2.3 主要环湖河道总磷浓度分析

2.3.1 总体评价

阳澄湖环湖河道设置了27个生态优化行动“断面长”制断面(图3)，每月进行常规监测，根据2017～2020年3月阳澄湖入湖河道各断面总磷监测结果分析，27个入湖河道断面中，2020年1～3月有20个断面的总磷达标率为100%，另外4个断面均超标，超标率均为66.7%，分别为蠡塘河的蠡塘河口、湘城塘的圣塘港桥、济民塘的红旗桥以及北河泾的沈桥，其中，北河泾沈桥总磷浓度最高，达到了0.147 mg/L。各断面中，总磷浓度最低的是湘石路桥。分析结果见图4。

图3 阳澄湖 “断面长”水质监测点位图

图4 2017～2020年3月各入湖河道断面总磷年均浓度

2.3.2 年度变化趋势分析

将入湖河道断面按西侧入湖和北侧入河两种类别进行统计分析，其中北侧入河包括南肖泾桥、界桥、湘石路桥、新开河桥以及上游的张家港河大桥和七浦塘大桥，其余各断面均为西侧入河。分析结果见图5。根据分析，2017年入湖河道总磷年平均浓度为0.174 mg/L，2018年为0.133 mg/L，2019年为0.136 mg/L，2020年1～3月为0.103 mg/L。

图5 入湖河道总磷年平均值变化趋势(mg/L)

表1 2017～2020年3月环阳澄湖骨干河道出入湖流向占比

根据分析，西侧入湖河道总磷浓度总体水平比北侧入湖河道要高；2018年北侧入湖河道总磷浓度升高18.2%，而西侧入湖河道下降22.9%；2019年北侧入湖河道下降21.1%，而西侧入湖河道升高2%；2020年北、西侧入湖河道则分别下降12.8%和25.7%。

2.4 水环境容量与入湖污染物通量计算

2.4.1 水环境容量分析

根据《阳澄湖生态保护规划(2015-2020年)》，采用湖泊二维非稳态水质模型，通过阳澄湖及周边河道的水质目标，利用周边入湖河道污染带范围反演各主要入湖河道所能排放的最大污染物浓度，计算分析阳澄湖常规水质因子水环境容量[5]。阳澄湖总体水质按Ⅲ类水控制，计算得总磷的水环境容量为73t/a。

2.4.2 入湖污染物通量计算

污染物通量为断面在一定时间内某种污染物的通量，它可以将水量和污染物浓度很好地结合起来，表征在一定时间内污染物进入某一区域的总量。污染物通量的计算方法为污染物的浓度乘以通过断面的流量。

在不考虑七浦塘引水的情况下，阳澄湖入湖水量主要来自于西线入湖河道，根据监测数据，利用阳澄湖西线入湖河道总磷年均浓度和入湖流量计算2017～2020年3月的入湖总磷通量，具体见表2。

根据计算分析，西线入湖河道的总磷平均浓度先于2018年上升后连续2年下降，入湖总磷通量整体波动性下降。2018年由于渭泾塘修桥施工，在总磷浓度下降的同时，入湖流量下降，导致2018年总磷入湖通量大幅降低。2019年，虽然西线入湖河道的总磷平均浓度与2018年接近，但由于入湖流量增加，导致2019年的总磷入湖通量又有所上升。即便如此，2018～2019年的西线总磷入湖通量也大于目前阳澄湖的水环境容量，需要进一步削减。

表2 2017～2020年3月阳澄湖西线总磷通量

根据水量分析，西线的入湖流量较大3条河道为白荡、白兔泾和界泾(渭泾塘渭泾大桥2019年修桥，无流量数据)，2019年总磷入湖通量情况见表3。由表3可知，3条河道占了西线入湖总磷通量91.3%。是阳澄湖西线总磷污染的主要来源，进行污染治理时应当重点关注。

表3 西线主要入湖断面总磷入湖通量情况

3 结论及措施

3.1 进一步削减西线总磷入湖量

根据分析，阳澄湖西线入湖河道总磷浓度逐年减小，治污取得一定成效，但由于西线河道总磷浓度基数较高，虽然逐年减小，但2019年平均浓度仍有0.146 mg/L，高于北线河道的平均浓度0.146 mg/L。且从水环境容量来看，西线入湖的总磷量仍有198.50 t/a，高于73 t/a的容量限制，尚不能满足湖体总磷稳定达标的要求，需要进一步削减。

根据分析，西线入湖流量较大的的白荡、白兔泾、渭泾塘和界泾等条河道占了西线入湖总磷通量的86.3%，是阳澄湖西线总磷污染的主要来源。其中，白兔泾(蠡塘河)仍未达标，须进一步加强整治[6，7]。其他河道各相关断面虽然满足对应的水质目标，但由于入湖流量较大，是西线主要的入湖通道，应当进一步严格管控。

3.2 有效控制北线总磷污染

分析表明，2017～2020年3月阳澄湖北线河道总磷年均浓度上下波动，是2018年阳澄中湖和东湖总磷浓度较高的主要原因之一。此外，北线河道是七浦塘引水的主要通道，总磷浓度的升高会使得引水过程带入大量的总磷，必须加强管控。

3.3 科学合理地开展调水引流

根据分析，2017年7、8、9月的大量引水导致了湖体总磷浓度的大幅度升高，可见引水在改善湖体水质的同时也会对湖体的总磷浓度造成一定的冲击。因此，建议更加科学合理地开展调水引流，在七浦塘及有关入湖河道总磷浓度较高的情况下，尽量不要引水。此外，在短时间内的引水量不宜过大，避免总磷在短期内大量进入水体，无法及时沉降和降解，对湖体水质造成冲击[8]。

3.4 控制南线河道倒流情况

阳澄湖南线河道虽然以出湖为主，但是也存在一定的倒流情况，监测数据显示，2017年7月初后的倒流情况导致阳澄湖水源地总磷浓度从0.070 mg/L上升至0.178 mg/L，后又随着倒流水量的变化出现多次波动。由于阳澄湖水源地位于阳澄湖东南侧，其南侧河道倒流带来的污染会直接对水源地水质造成影响。因此，建议加强对南线河道水质水量的管控，在加强治污的同时，避免河水倒流入湖，特别是在水质较差时，应对其流向进行严格管控。