曹新茂，羅陶露，朱思遠(yuǎn)

（寧夏水發(fā)集團(tuán)有限公司，寧夏 銀川 750000）

寧夏沙湖自然景觀秀麗獨(dú)特，是全國(guó)5A級(jí)旅游景區(qū)。其地表徑流補(bǔ)給，維持水量平衡和生態(tài)健康主要依靠人工補(bǔ)給黃河水。由于沙湖屬封閉式水體，受補(bǔ)水量限制，自凈能力較差，隨著當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)及旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，湖內(nèi)富營(yíng)養(yǎng)沉積物逐年增多，水質(zhì)污染呈加重趨勢(shì)。

1 工程概況

1.1 湖區(qū)水質(zhì)狀況

水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，2018年1～10月，沙湖水質(zhì)類別在Ⅴ類和Ⅳ類之間浮動(dòng)，屬中度污染和輕度污染之間。沙湖西部湖區(qū)、西南湖區(qū)、中部湖區(qū)水質(zhì)較好，為IV類水，水域面積占比為53.3%；東部湖區(qū)、北部湖區(qū)水質(zhì)次之，為V類水，水域面積占比為23.7%；東南湖區(qū)、東北湖區(qū)及假日酒店內(nèi)小湖水質(zhì)較差，為劣V類水，水域面積占比為23%。

1.2 底泥污染狀況

針對(duì)沙湖表層沉積物的取樣數(shù)據(jù)，經(jīng)有機(jī)指數(shù)評(píng)價(jià)得出，沙湖表層沉積物有機(jī)污染Ⅰ級(jí)點(diǎn)位數(shù)占比為33.33%，有機(jī)污染Ⅱ級(jí)點(diǎn)位數(shù)占比為66.67%，表明沙湖表層沉積物底泥存在有機(jī)污染問(wèn)題。根據(jù)沙湖底泥有機(jī)污染評(píng)價(jià)，將沙湖湖區(qū)底泥分為清潔區(qū)、較清潔區(qū)、污染較重區(qū)。西部湖區(qū)、西南湖區(qū)、中部湖區(qū)為底泥清潔區(qū)，水域面積占比為33.3%；東部湖區(qū)、北部湖區(qū)底泥較清潔，水域面積占比為53.6%；東南湖區(qū)、東北湖區(qū)及假日酒店內(nèi)小湖底泥污染較重，水域面積占比為13.1%。底泥污染較重的區(qū)域湖水水質(zhì)相對(duì)較差，要改善水質(zhì)就必須先對(duì)底泥進(jìn)行清淤[1]。

1.3 工程實(shí)施情況

沙湖主湖區(qū)面積為25 530畝，實(shí)測(cè)水深范圍為1.5～3.2 m，平均水深為2.35 m，湖區(qū)總水量為4 000萬(wàn)m3。沙湖清淤及水質(zhì)凈化工程針對(duì)底泥污染較重的區(qū)域，通過(guò)底泥清淤和置換水體的治理措施，達(dá)到消減底泥污染、提升水質(zhì)的目的。

工程通過(guò)沙湖——星海湖連通水系泄水閘自流排水和機(jī)電強(qiáng)排的方式排水2 388萬(wàn)m3，到達(dá)設(shè)計(jì)水深1.2 m后，根據(jù)湖區(qū)地形條件，因地制宜分區(qū)、分段進(jìn)行清淤。清淤主要分為4個(gè)區(qū)域?qū)嵤?，Ⅰ區(qū)為船廠——假日酒店——碼頭，清淤面積為786.9畝，清淤量為30.7萬(wàn)m3；Ⅱ區(qū)為新沉沙池——沙湖十一隊(duì)，清淤面積為991.5畝，清淤量為34.7萬(wàn)m3；Ⅲ區(qū)為運(yùn)河，清淤總長(zhǎng)為8.7 km，面積為487.5畝，清淤量為20.7萬(wàn)m3；Ⅳ區(qū)為鳥島，清淤面積為1 500畝，清淤量為55.2萬(wàn)m3?？傆?jì)清淤面積為3 756.9畝，占湖區(qū)總面積的14.72%，清淤總量為141.3萬(wàn)m3。湖區(qū)清淤工程布置如圖1所示。

圖1 湖區(qū)清淤工程布置圖

表層底泥采用水利沖挖機(jī)組進(jìn)行抽排，平均清淤厚度為0.3 m左右。設(shè)備選用泥漿泵+高壓水泵+多級(jí)接力泵+輸泥管線。表層污泥輸送至棄土區(qū)預(yù)先開挖的溝槽內(nèi)進(jìn)行排水；底層淤泥采用SD16標(biāo)準(zhǔn)型履帶山和挖機(jī)運(yùn)送至指定點(diǎn)堆放晾曬后用于生態(tài)種植，運(yùn)河清淤施工時(shí)應(yīng)分段打圍堰排水，分段清淤。采用SD16標(biāo)準(zhǔn)型履帶山將淤泥推運(yùn)至運(yùn)河兩側(cè)岸邊，再用1 m3挖掘機(jī)就近堆放[2]。

底泥清淤完成后，進(jìn)行湖區(qū)水量補(bǔ)給。通過(guò)2018年冬灌，由第二農(nóng)場(chǎng)渠直開口東一支渠補(bǔ)水700萬(wàn)m3，補(bǔ)水深度為0.4 m；2019年春灌，由唐徠渠直開口八一渠補(bǔ)水1 712萬(wàn)m3，補(bǔ)水深度為1 m。兩次總計(jì)補(bǔ)水2 412萬(wàn)m3，占主湖區(qū)總水量的60.3%。

2 結(jié)果與分析

本文根據(jù)工程治理前后監(jiān)測(cè)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，參照地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)要求，取指標(biāo)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)平均值作為湖區(qū)當(dāng)月的水質(zhì)監(jiān)測(cè)值，對(duì)湖區(qū)水體主要污染物濃度及營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)變化進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

2.1 污染物濃度變化

依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果繪制工程治理前后化學(xué)需氧量等5項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)值的變化曲線，如圖2所示。

圖2 主要污染物含量及降幅變化

由圖2可以看出，2020年3～10月，各項(xiàng)指標(biāo)的總體變化趨勢(shì)與2018年同期基本一致，且指標(biāo)濃度平均值明顯降低。氨氮指標(biāo)的濃度均值下降最為明顯，由0.17 mg/L下降為0.10 mg/L，降幅為53.87%，符合地表水Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；化學(xué)需氧量的濃度均值變化也較大，由30.15 mg/L降為16.00 mg/L，降幅為46.52%，符合地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；高錳酸鉀鹽指數(shù)、總磷的濃度均值由6.64 mg/L和0.05 mg/L降為4.31 mg/L和0.03 mg/L，分別下降了32.83%和36.25%，高錳酸鉀鹽指數(shù)和總磷的濃度分別達(dá)到了地表水Ⅲ類和Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總氮濃度的下降幅度最小，由0.93 mg/L降低為0.76 mg/L，下降了17.34%，滿足地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)[3]。

各指標(biāo)濃度降幅的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出一定差異?；瘜W(xué)需氧量、高錳酸鉀鹽指數(shù)濃度降幅的變化趨勢(shì)基本一致，隨時(shí)間呈現(xiàn)先減小再增大的變化。夏季的降幅較小，而春季和冬季的降幅相對(duì)較大?；瘜W(xué)需氧量濃度最小和最大降幅分別發(fā)生在5月和10月，依次為32.08%和58.62%；高錳酸鉀鹽指數(shù)降幅則分別發(fā)生在6月和8月，依次為12.5%和51.02%；總磷濃度降低幅度隨時(shí)間總體呈逐步減小的變化趨勢(shì)，春季降幅較大，夏秋季降幅較小，4月降幅最大達(dá)77.78%，8月降幅最小為9.09%；氨氮濃度降幅隨時(shí)間總體呈先上升再波動(dòng)的變化，春季降幅較小，夏秋季較大，3月降幅為最小值10.41%，6月降幅到達(dá)最大值為79.73%；總氮濃度降幅隨時(shí)間呈現(xiàn)較大的波動(dòng)，3月、6月、7月、9月的降幅相對(duì)較大，9月降幅最大為41.90%，4月、5月、8月、10月的降幅相對(duì)較小，8月最小降幅為1.94%，具體如圖2所示。

2.2 水質(zhì)變化趨勢(shì)評(píng)價(jià)

本文采用組合類別比例法對(duì)工程治理前后水質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。2020年3～10月與2018年同期Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)百分點(diǎn)之差為ΔG，劣Ⅴ類水質(zhì)百分點(diǎn)之差為ΔD。因2020年3～10月期間，各月水質(zhì)類別均為Ⅳ類，故Ⅰ～Ⅲ類和劣Ⅴ類水質(zhì)百分點(diǎn)均為0；2018年同期除3月的水質(zhì)為Ⅳ類外，其他各月的水質(zhì)達(dá)到Ⅱ～Ⅲ類，因此Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)百分點(diǎn)為62.5，劣Ⅴ類水質(zhì)百分點(diǎn)為0。則ΔG-ΔD為62.5，按照評(píng)價(jià)辦法，當(dāng)時(shí)，評(píng)價(jià)為水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)[4]。

2.3 水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)

本文采用綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法進(jìn)行湖區(qū)水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式為：

式中：TLI(∑)為綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，取值參照表1。

表1 中國(guó)湖泊及水庫(kù)部分參數(shù)與chla的相關(guān)關(guān)系rij及rij2值

Wj為第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)相關(guān)的權(quán)重；

TLI（j）為第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以chla作為基準(zhǔn)參數(shù)，第j種參數(shù)的歸一化相關(guān)的權(quán)重，公式為：

式中：rij為第j種參數(shù)與chla的相關(guān)系數(shù)，取值參照表1。

M為評(píng)價(jià)參數(shù)的個(gè)數(shù)。

工程治理前后，湖區(qū)水體綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表2。2018年3～10月，湖區(qū)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化范圍介于45.6～58.9之間，平均值為53.2；2020年同期變化范圍介于40.4～51.2之間，平均值為47.0。根據(jù)湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，2018年湖區(qū)水體為輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，經(jīng)工程治理后，2020年?duì)I養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)變?yōu)橹袪I(yíng)養(yǎng)，表明湖區(qū)水體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)水平顯著降低。

表2 沙湖綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

寧夏沙湖采用排水清淤水質(zhì)凈化綜合治理工程措施，有效降低了各主要污染物濃度。氨氮、化學(xué)需氧量、高錳酸鉀鹽指數(shù)、總磷濃度降幅明顯，分別達(dá)到了53.87%、46.52%、32.83%和36.25%。（2）治理工程前3～10月及治理后同期時(shí)段內(nèi)，主要污染物濃度降幅的變化趨勢(shì)具有一定的季節(jié)性特征?；瘜W(xué)需氧量、高錳酸鉀鹽指數(shù)濃度夏季降幅較小，而春季和冬季的降幅相對(duì)較大；總磷春季降幅較大，夏秋季降幅較?。话钡杭窘捣^小，而夏秋季降幅較大[5]。（3）通過(guò)水質(zhì)凈化綜合治理，湖區(qū)水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，湖區(qū)水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)由治理前的輕度富營(yíng)養(yǎng)降為中營(yíng)養(yǎng)，底泥清淤及水體置換水質(zhì)治理措施取得了良好效果。今后，有關(guān)部門將加強(qiáng)湖區(qū)日常水質(zhì)監(jiān)測(cè)和管理，在鞏固治理成果的基礎(chǔ)上建立水環(huán)境保護(hù)長(zhǎng)效機(jī)制。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)工程實(shí)施前后時(shí)段，水體中主要污染物的濃度特征分析、水質(zhì)趨勢(shì)和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)，檢驗(yàn)了工程治理效果，以期為同類湖泊治理提供技術(shù)借鑒。