引温济潮工程受水区水环境质量监测分析

引温济潮工程受水区水环境质量监测分析

潮白河是北京的第二条河流。上游的主要支流是潮河和白河，这些河流流入密云水库。水库以下的两条河流在密云县河沟村附近汇合，称为朝白河。北京境内干流全长83.5km,流域面积5688km2。近年来,由于北京市连续干旱,降雨量减少,加之城市供水量增加,潮白河地表水资源量严重不足。根据苏庄水文站实测资料,1999年起地表径流量骤减,2000年后几乎为零。截至2006年底,潮白河向阳闸以下干流基本无水,主要支流已无径流。为恢复潮白河生态用水,北京市政府批准实施“顺义新城温榆河水资源利用工程”(简称“引温济潮”工程)。引温济潮工程是在温榆河鲁疃闸以上将温榆河水通过明渠引入处理构筑物,经过处理后出水通过泵站经十三排干、京密路、顺于路、小中河(海洪闸下游)扬水至城北减河入口橡胶坝下游,由此进入城北减河和潮白河(向阳闸至河南村橡胶坝),设计年调水量3800万m3。该工程于2007年10月正式建成通水,至2008年7月已累计向潮白河受水区输水1150万m3,城北减河、潮白河向阳闸至河南村橡胶坝河段等主要受水区已重新恢复水面。为了解引温济潮工程来水进入潮白河河道后的水环境现状及其变化趋势,2008年4月至7月,对引温济潮工程受水区——城北减河和潮白河(向阳闸至河南村橡胶坝)的水质进行了监测,并针对潮白河(顺义段)水质状况提出了治理方案。1材料和方法1.1顺河潮白河流域现状图1潮白河自北部怀柔县进入顺义境内,由北向南纵贯整个顺义区,自南部出境进入通州区,贯穿顺义段长约35km,境内流域面积445.8km2。潮白河在密云、怀柔附近出山口下游形成冲洪积扇地形,进入顺义牛栏山段已属平原河流,河床滩地宽阔。向阳闸至河南村橡胶坝河段长约7.3km,河道宽度大部分为(200～400)m。城北减河位于目前的顺义城区北侧,全长4.0km,起自小中河海洪闸上游,在潮白河向阳闸下入潮白河。由于引温济潮工程运行时间不长,目前仅城北减河和潮白河干流(减河口至河南村橡胶坝)维持了一定水面,有水河道长约7km;潮白河干流(向阳闸至减河口)尚未蓄水。蓄水河道主河槽处平均水深2.5m。1.2水质监测项目及监测频率根据潮白河(顺义段)河道特征,在河道内共设7个监测点,从上游至下游分别为:减河进水口、京承铁路桥、减河桥、四号桥、俸伯桥、彩虹桥、河南村橡胶坝。2008年4月开始对各监测点进行水质监测,主要监测项目包括NH3-N、TN、TP、CODCr、BOD5、SS、Chla、DO、透明度(SD)。监测时段为4月至7月,监测频率为2周1次,共监测8次。水样的采集以及NH3-N、TN、TP、CODCr、BOD5、SS、Chla等各项水质指标的分析方法按《水和废水监测分析方法》进行,DO采用WTWMulti340i便携式水质测定仪进行现场测定,SD采用透明度盘现场测定。2结果与讨论2.1水质指标随时间的变化由于引温济潮工程的处理工艺仍处于调试运行中,出水水质未达到最佳稳定状态,导致进入潮白河(顺义段)河道的水质较差。潮白河(顺义段)河道的7个监测点,NH3-N、TN、TP、CODCr等水质指标的均值都超过现行的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)V类水的标准限值。但NH3-N、TN两指标浓度随监测时间呈下降趋势:TP在7月16日之前一直维持较高浓度,在此后的监测中下降明显;CODCr随时间的变化不明显。NH3-N、TN、SS、Chla等各项水质指标浓度,在潮白河(顺义段)河道的7个监测点呈现两头低中间高的状态,即河道中游(减河桥、四号桥、俸伯桥)的NH3-N、TN、SS、Chla等指标浓度较高,上游(减河进水口、京承铁路桥)和下游(彩虹桥和河南村橡胶坝)浓度较低。2.2生物调控工程为改善引温济潮受水区的水质,防止富营养化的发生,结合城北减河和潮白河(减河口至河南村橡胶坝)的河岸构成和水深等特点,借鉴北京市城市河湖治理及温榆河等河道水质改善的相关经验,采用以下不同措施进行水质改善。(1)城北减河生物调控净化。在城北减河内布置水生植物、放养水生动物,去除水体中氮磷营养物质的同时,增加水体生物多样性。水生植物、水生动物是构成一个完整的水生态系统必不可少的要素,它们是水体生态良性循环的重要保障。水生植物区建立完成后,放养适宜的水生动物,可以调整植物群落,增加水体生物多样性,营造良好的水生态环境,构建完整的水生态系统,从而建立水体生态平衡;同时,鲢、鳙等鱼类具有摄食藻类、降低浮游植物含量的作用,适量放养可以控制藻类生物量。根据城北减河河道现有条件和水力及水环境状况,并考虑管理、维护等因素,可在2个区域进行生物调控工程,第1区在草桥附近,面积约5万m2,第2区在顺安南路桥附近,面积约0.6万m2。植物选择以北京地区本地种为主,适应性强,利于成活,并便于采集和管理。水生动物选择鲢、鳙鱼及螺类等。(2)植物塘水体循环。充分利用潮白河河道两侧现有低洼地带,对其进行适量改造,形成水塘,使水体通过水塘形成旁路循环,并在此得到植物的净化,从而增加水体流动性并改善水质。首先,将河水通过水泵提入水塘中,自流回到河道,使水体在水塘内形成流动,从而与河道内水体形成循环。其次,在水塘中种植挺水植物,形成植物净化塘,利用植物生长吸收氮磷,净化水体,提高净化能力的同时美化景观环境。(3)人工滤层+滤井循环净化系统。在河道内靠近岸边一侧布置人工滤层,放置不同粒径砾石承托层,铺设UPVC管道,管道上穿孔,上面铺设不同粒径填料。通过管道将经过滤层过滤后的水体收集到河道外侧的滤井内,使用潜水泵将水抽出,通过管道输送到滤井下游。(4)辐射井循环净化系统。在河道岸边布置辐射井。用水泵将集水井内水抽出,通过管道就近回到河道。(5)生物浮床原位净