許科文,呂懷煉,張照余

(嘉興市水文站,浙江 嘉興 314001)

上海世博園區(qū)位于南浦大橋和盧浦大橋區(qū)域,橫跨黃浦江二岸,黃浦江水系位于太湖流域最下游,是流域的排水通道。黃浦江上游北支為斜塘、中支為園泄涇、南支為大卯港,三支在松江匯合。其中斜塘承泄太湖和淀卯區(qū)來(lái)水,園泄涇承泄紅旗塘嘉善北部來(lái)水,大卯港承泄平湖、金山來(lái)水。

為保障世博會(huì)期間防洪和供水安全,結(jié)合流域調(diào)水改善區(qū)域水環(huán)境需要,根據(jù)流域水系特點(diǎn)和感潮河段特性,在太浦河沿線(xiàn)及二岸區(qū)域、滬蘇浙省際邊界河流、黃浦江沿線(xiàn)、世博園區(qū)、重要水源地等區(qū)域,太湖流域開(kāi)展了上海世博會(huì)期間水文保障性監(jiān)測(cè)。從2010年4月29日開(kāi)始,按照各地的分工進(jìn)行世博會(huì)期間流域水量水質(zhì)監(jiān)測(cè),重點(diǎn)加強(qiáng)流域下游地區(qū)重要江河、湖泊、水源地、世博園區(qū)周邊河道水量水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控和日常監(jiān)測(cè),為平安世博提供可靠、及時(shí)、準(zhǔn)確的水量水質(zhì)動(dòng)態(tài)信息[1]。浙江片作為黃浦江上游,確保世博會(huì)期間水量水質(zhì)的安全,對(duì)實(shí)現(xiàn)平安世博具有重要意義。

1 監(jiān)測(cè)方案

1.1 組織分工

太湖流域水文處負(fù)責(zé)上海世博會(huì)期間保障性監(jiān)測(cè)實(shí)施方案的編制,組織流域內(nèi)各省(市、區(qū))水文部門(mén)實(shí)施,并對(duì)監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行檢查監(jiān)督。嘉興市水文站根據(jù) 《方案》要求,負(fù)責(zé)浙江片的水量水質(zhì)監(jiān)測(cè),并完成所承擔(dān)區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)成果的整理和初步分析。

1.2 監(jiān)測(cè)斷面

嘉興市水文站主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)杭嘉湖及滬蘇浙邊界河流的監(jiān)測(cè)斷面,共計(jì)13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面 (見(jiàn)圖1)。

1.3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

根據(jù) 《方案》要求,水文監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為:水位、流量、流向;水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為:水色、水溫、電導(dǎo)率、pH值、溶解氧 (DO)、高錳酸鹽指數(shù) (CODMn)、化學(xué)需氧量(CODcr)、總磷 (TP)、可溶性總磷 (D-TP)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)等11項(xiàng)常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

1.4 監(jiān)測(cè)頻率

每月10,20,30日各監(jiān)測(cè)1次,時(shí)間為5-10月。

圖1 世博會(huì)安保水質(zhì)、水量監(jiān)測(cè)斷面位置圖

2 水量分析

2.1 水量控制線(xiàn)

上海世博會(huì)期間,嘉興市水文站負(fù)責(zé)的水質(zhì)、水量監(jiān)測(cè)斷面,東部一線(xiàn)以控制俞匯塘、紅旗塘、茜涇塘、上海塘、六里塘、黃姑塘等河流。水量計(jì)算以嘉善的封家圩港至平湖的金絲娘橋沿交界斷面作控制線(xiàn),控制斷面均為感潮河段,每天2漲2落的水量進(jìn)出,明顯呈交替過(guò)程,一般落潮流大于漲潮流;北部一線(xiàn)以控制蘇州塘、蘆墟塘、丁柵塘等河流。水量計(jì)算以秀洲區(qū)王江涇的北虹大橋至嘉善丁柵樞紐沿交界斷面作控制線(xiàn),控制斷面河段處于潮區(qū)界末端,水量交替不規(guī)則,呈潮洪混合狀,北部水量總體進(jìn)量大于出量。世博會(huì)期間東排線(xiàn)青陽(yáng)匯站水位在-0.39～1.81 m,北排線(xiàn)王江涇站水位在1.29～1.88m。

2.2 測(cè)驗(yàn)方法

控制斷面的水量測(cè)驗(yàn)采用駐測(cè)與巡測(cè)相結(jié)合。駐測(cè)斷面的流量測(cè)驗(yàn)采用SL側(cè)視固定式多普勒流量資料或每天2次的橋測(cè)流量資料;巡測(cè)斷面根據(jù)水勢(shì)情況測(cè)驗(yàn)若干次流量與駐測(cè)斷面的流量建立相關(guān),進(jìn)行水量推算。

2.3 水量比較

世博會(huì)期間,東部進(jìn)出水量為:進(jìn)水量30.46億 m3,出水量64.50億m3;相比2009年進(jìn)水量偏少0.68%,出水量偏多9.47%。北部進(jìn)出水量為:進(jìn)水量18.70億m3;出水量3.589億m3,相比2009年進(jìn)水量偏多16.9%,出水量偏少21.6%。世博會(huì)期間各月進(jìn)出水量及與2009年同期水量比較分析見(jiàn)表1。

表1 東排、北排線(xiàn)進(jìn)出水量與2009年同期對(duì)比分析表 億m3

3 水質(zhì)分析

3.1 世博會(huì)期間的水質(zhì)評(píng)價(jià)

3.1.1 總體評(píng)價(jià)

水質(zhì)監(jiān)測(cè)從2010年4月29日開(kāi)始到10月30日結(jié)束,歷時(shí)整個(gè)世博會(huì)期間,浙江片13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面分布在11條主干河流,共監(jiān)測(cè)19次。采用單因子評(píng)價(jià)法[2],通過(guò)對(duì)13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的平均值分析評(píng)價(jià):Ⅲ類(lèi)水體監(jiān)測(cè)斷面2個(gè),占15.4%;Ⅳ類(lèi)水體監(jiān)測(cè)斷面4個(gè),占30.8%;劣Ⅴ類(lèi)水體監(jiān)測(cè)斷面7個(gè),占53.8%。

3.1.2 單項(xiàng)參數(shù)評(píng)價(jià)

對(duì)所監(jiān)測(cè)的水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行分析,其中對(duì)水質(zhì)類(lèi)別有較大影響的單項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià) (見(jiàn)表2)。對(duì)表2數(shù)據(jù)分析表明,世博會(huì)期間浙江片對(duì)水質(zhì)影響最大的為氨氮,其次為總磷、溶解氧、化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù) (總氮不參與水質(zhì)類(lèi)別定類(lèi))。

表2 單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)類(lèi)別比例表 %

3.2 河流及監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)評(píng)價(jià)

世博會(huì)期間共13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面分布在11條主干河流,每月監(jiān)測(cè)3次。按監(jiān)測(cè)平均值評(píng)價(jià),世博會(huì)期間的水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)表中的結(jié)果分析:

(1)13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中,陶莊樞紐和丁閘樞紐2個(gè)監(jiān)測(cè)斷面為Ⅲ類(lèi)水體,占所監(jiān)測(cè)斷面的15.4%;俞匯塘大橋、橫港大橋、洪溪大橋和茜涇塘大橋4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面為Ⅳ類(lèi)水體,占所監(jiān)測(cè)斷面的30.8%;其余7個(gè)監(jiān)測(cè)斷面均為劣Ⅴ類(lèi)水體,占所監(jiān)測(cè)斷面的53.8%。

(2)所監(jiān)測(cè)的13個(gè)斷面分布在11條主干河流,其中蘆墟塘和丁柵塘2條河流為Ⅲ類(lèi)水體,占所監(jiān)測(cè)河流數(shù)的18.2%;紅旗塘和茜涇塘2條河流為Ⅳ類(lèi)水體,占所監(jiān)測(cè)河流數(shù)的18.2%;其余7條河流均為劣Ⅴ類(lèi)水體,占所監(jiān)河流數(shù)的63.6%。

(3)對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的超標(biāo)因子分析,溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量超標(biāo)的監(jiān)測(cè)斷面均為11個(gè),占所監(jiān)測(cè)斷面的84.6%;氨氮超標(biāo)的監(jiān)測(cè)斷面為9個(gè),占所監(jiān)測(cè)斷面的69.2%,有7個(gè)監(jiān)測(cè)斷面為劣Ⅴ類(lèi)水體;總磷超標(biāo)的監(jiān)測(cè)斷面為8個(gè),占所監(jiān)測(cè)斷面的61.5%,有3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面為劣Ⅴ類(lèi)水體。

(4)從河流分布的區(qū)域看,分布在太浦河沿線(xiàn)及兩岸嘉善境內(nèi)的河流水質(zhì)達(dá)到Ⅲ～Ⅳ類(lèi)水體,分布在平湖和嘉興區(qū)域的河流水質(zhì)均為劣Ⅴ類(lèi)水體。

表3 世博會(huì)期間水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)表

續(xù)表3

3.3 世博會(huì)期間水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

3.3.1 趨勢(shì)分析方法

水質(zhì)變化趨勢(shì)分析判斷是水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要組成部分,技術(shù)規(guī)程推薦采用季節(jié)性 Kendall檢驗(yàn)法,PWQTrend(Professional Water Quality Trend)[3],是中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水環(huán)境研究所針對(duì)2003年全國(guó)水資源綜合規(guī)劃中的地表水水質(zhì)趨勢(shì)分析開(kāi)發(fā)研制,PWQTrend采用季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)。具有以下特點(diǎn):①適應(yīng)水質(zhì)數(shù)據(jù)的非正態(tài)性;②不考慮數(shù)據(jù)大小,只考慮數(shù)據(jù)的排列;③未檢出值可以參加統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn);④可以消除季節(jié)性對(duì)數(shù)據(jù)的影響;⑤流量修正可以消除流量變化的影響;⑥PWQTrend軟件基于Win2000系統(tǒng),界面友好,方便操作,性能良好。

3.3.2 區(qū)域水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

區(qū)域水質(zhì)變化趨勢(shì)分析應(yīng)包括單項(xiàng)水質(zhì)項(xiàng)目上升趨勢(shì)水質(zhì)斷面比例、下降趨勢(shì)水質(zhì)斷面比例、無(wú)趨勢(shì)水質(zhì)斷面比例評(píng)價(jià),單項(xiàng)水質(zhì)項(xiàng)目水質(zhì)變化特征評(píng)價(jià)及區(qū)域水質(zhì)變化特征評(píng)價(jià)3部分內(nèi)容。運(yùn)用PWQTrend對(duì)13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面在世博會(huì)期間的主要水質(zhì)項(xiàng)目的變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析。水質(zhì)變化趨勢(shì)分析結(jié)果見(jiàn)表4。其中總氮有顯著改善的趨勢(shì),氨氮、可溶性總磷和總磷均有改善的趨勢(shì),高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量無(wú)變化趨勢(shì),而溶解氧有惡化的趨勢(shì),這與氣溫升高有顯著的關(guān)系。

表4 世博會(huì)期間單項(xiàng)水質(zhì)項(xiàng)目變化趨勢(shì)成果表

在單項(xiàng)水質(zhì)項(xiàng)目變化趨勢(shì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,計(jì)算綜合指數(shù)WQTI,綜合指數(shù)WQTI反映了區(qū)域水質(zhì)變化趨勢(shì)分析結(jié)果。世博會(huì)期間:WQTIup為0.033;WQTIdown為 0.220,WQTIup＜WQTIdown,分析表明世博會(huì)期間浙江片水質(zhì)趨勢(shì)變好。

3.4 與2009年的水質(zhì)比較

世博會(huì)期間所監(jiān)測(cè)的13個(gè)斷面,均為嘉興市水文站常規(guī)監(jiān)測(cè)斷面,由于監(jiān)測(cè)頻次和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有所差異,故僅對(duì)可以比較的時(shí)段和項(xiàng)目進(jìn)行比較分析。

3.4.1 單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)比較

可比較的單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)為溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷和總氮,可比較的時(shí)間段在2009年的常規(guī)檢測(cè)中,為單月監(jiān)測(cè)1次,故對(duì)5,7,9三個(gè)月的數(shù)據(jù)及世博會(huì)期間的平均值開(kāi)展對(duì)比分析。各單項(xiàng)參數(shù)的月值和單項(xiàng)參數(shù)的類(lèi)別比例比較,分析表明:溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量3項(xiàng)參數(shù)2010年水質(zhì)略好于2009年;氨氮、總磷和總氮3項(xiàng)參數(shù)2010年水質(zhì)與2009年同期相比,明顯較差。

3.4.2 總體水質(zhì)類(lèi)別評(píng)價(jià)

對(duì)2010年4月29日至10月30日的平均值進(jìn)行評(píng)價(jià),與2009年同期水質(zhì)比較,其總體水質(zhì)類(lèi)別見(jiàn)表5。

從表5可見(jiàn),2010年世博會(huì)期間的水質(zhì)與2009年同期相比,Ⅲ類(lèi)水體增加了23.1%,略好于2009年。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)上海世博會(huì)期間浙江片水文保障性監(jiān)測(cè)成果分析,可以得出如下結(jié)論:

(1)上海世博會(huì)期間 (5—10月),嘉興東部進(jìn)出水量相比2009年分別偏少0.68%和偏多9.47%;北部進(jìn)出水量相比2009年偏少16.9%和偏多21.6%。

(2)浙江片監(jiān)測(cè)斷面的總體水質(zhì)Ⅲ類(lèi)水體為15.4%;Ⅳ類(lèi)水體為30.8%;劣Ⅴ類(lèi)水體為53.8%;2010年略好于2009年。其中溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量3項(xiàng)參數(shù)2010年水質(zhì)略好于2009年;氨氮、總磷和總氮3項(xiàng)參數(shù)2010年水質(zhì)與2009年同期相比,明顯較差。

(3)上海世博會(huì)期間(5—10月)浙江片水質(zhì)斷面水質(zhì)總體趨勢(shì)是向好的方面變化,僅溶解氧有惡化趨勢(shì),這與氣溫變熱有關(guān)。

[1]太湖流域管理局防汛抗旱辦公室.上海世博會(huì)期間太湖流域水文保障性監(jiān)測(cè)方案 [R].上海:太湖流域管理局,2010.

[2]中華人民共和國(guó)水利部.SL 395—2007地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)水利水電出版社,2008.

[3]彭文啟,張祥偉.現(xiàn)代水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)理論與方法 [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.