楊 瑩 郝生超 張 博

（北京市清河管理處，北京 100192）

水生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣直接影響著人民的生活質(zhì)量和幸福指數(shù)[1]，研究水質(zhì)變化對(duì)指導(dǎo)人們更有針對(duì)性地實(shí)施生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施具有重要意義。

清河發(fā)源于北京西山碧云寺，于朝陽(yáng)區(qū)沙子營(yíng)匯入溫榆河，全長(zhǎng)23.6km，流域面積203km2，在北京城市水系中占有重要地位，是北京城區(qū)北部重要的防洪通道和生態(tài)走廊，良好的河道水生態(tài)和水環(huán)境對(duì)北京城市發(fā)展具有重要意義。

相關(guān)研究成果表明，水質(zhì)與降雨頻率、強(qiáng)度、水體周邊環(huán)境、大氣有關(guān)[2-4]。降雨徑流沖刷路面、河道護(hù)坡等，可能攜帶污染物進(jìn)入水體，導(dǎo)致降雨期水質(zhì)較差[5]。目前，對(duì)于清河水質(zhì)研究的相關(guān)成果較少，降雨對(duì)清河水質(zhì)影響的研究更少。為彌補(bǔ)這方面研究的缺失，本文系統(tǒng)分析清河2 個(gè)市級(jí)斷面清河閘及沙子營(yíng)閘2018—2022 年水質(zhì)狀況及2022 年7 月清河閘、沙子營(yíng)閘水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)與降雨的關(guān)系，探討汛期降雨對(duì)清河水質(zhì)產(chǎn)生的影響，為汛期清河水質(zhì)保障提供科學(xué)支撐。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究中涉及的降雨量數(shù)據(jù)來(lái)源于北京市水務(wù)局官方網(wǎng)站城市雨情欄目及羲和能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)。清河閘及沙子營(yíng)閘的水質(zhì)狀況來(lái)源于北京市生態(tài)環(huán)境局的斷面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果。清河閘及沙子營(yíng)閘前水體的COD、TOC、BOD、濁度4 項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)由河道中布設(shè)的兩處“水環(huán)境偵察兵”每日進(jìn)行監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)來(lái)源于北京市河長(zhǎng)App 中。

1.2 研究范圍

監(jiān)測(cè)點(diǎn)位為北京市清河2 處市級(jí)斷面清河閘及沙子營(yíng)閘。

清河閘位于北京市海淀區(qū)清河街道，上下游河道屬于城市段，周邊有大量居民住宅小區(qū)，人口較多。監(jiān)測(cè)斷面處護(hù)坡為混凝土護(hù)坡。

沙子營(yíng)閘位于北京市朝陽(yáng)區(qū)孫河鄉(xiāng)，上下游河道屬于生態(tài)段，上游右岸原孫河鄉(xiāng)沙子營(yíng)閘于2018 年拆遷，目前為北京市溫榆河公園朝陽(yáng)區(qū)建設(shè)范圍。上游左岸有北七家鎮(zhèn)歇甲村和南七家村，區(qū)域內(nèi)有較多林地及農(nóng)田，人口較少。沙子營(yíng)閘下游為清河入溫榆河河口。監(jiān)測(cè)斷面處護(hù)坡為生態(tài)護(hù)坡。

1.3 研究方法

對(duì)比2018—2022 年5 年內(nèi)降雨量與清河閘和沙子營(yíng)閘2 個(gè)斷面水質(zhì)狀況關(guān)系，分析汛期降雨量對(duì)水質(zhì)的影響情況。選取一個(gè)降雨量較多的代表月份，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的要求對(duì)每天的水質(zhì)情況進(jìn)行定量比較，研究清河水質(zhì)各指標(biāo)值與降雨量的關(guān)系，分析降雨造成水質(zhì)變化的原因，以提出汛期應(yīng)對(duì)水質(zhì)變化、保障水環(huán)境的相關(guān)措施。

2 結(jié)果與討論

2.1 清河全年水質(zhì)情況與降雨量關(guān)系分析

2018—2022 年，北京市生態(tài)環(huán)境局對(duì)清河2 處市級(jí)斷面（清河閘、沙子營(yíng)閘）進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，水質(zhì)總體情況符合水質(zhì)目標(biāo)（見(jiàn)表1、表2）。2018—2022 年北京市降雨量見(jiàn)表3。

表1 2018—2022 年清河閘水質(zhì)狀況

表2 2018—2022 年沙子營(yíng)閘水質(zhì)狀況

表3 2018—2022 年北京降雨量 單位： mm

2018—2022 年，清河閘汛期（6—9 月）水質(zhì)狀況與其他月份無(wú)明顯差異。

2018—2022 年，沙子營(yíng)閘Ⅳ類(lèi)及Ⅴ類(lèi)水多集中在每年的6—9 月份，此段時(shí)間正為北京市汛期，降雨量較大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，沙子營(yíng)閘上游多為雨污合流口，降雨時(shí)雨水混合污水一起排入清河，降雨對(duì)水質(zhì)影響較為明顯。

2.2 清河汛期水質(zhì)情況與降雨量關(guān)系

隨著近年來(lái)河道治理效果顯著提升，到2022 年清河水質(zhì)穩(wěn)定保持Ⅲ類(lèi)以上。為了更好地為清河汛期管理提供借鑒，本文選取最近年份2022 年汛期進(jìn)行分析。

根據(jù)表1，清河閘在2022 年汛期6—9 月水質(zhì)無(wú)明顯變化。由表3 可知2022 年7 月降雨量達(dá)到最大，下一步將選取2022 年7 月份降雨量對(duì)清河閘水體COD、TOC、BOD、濁度4 項(xiàng)指標(biāo)的影響進(jìn)行進(jìn)一步分析。

根據(jù)表2，沙子營(yíng)閘在2022 年汛期6 月、8 月、9月水質(zhì)均為Ⅱ類(lèi)，僅7 月水質(zhì)為Ⅲ類(lèi)，且7 月降雨量達(dá)到最大，下一步將選取2022 年7 月份降雨量對(duì)沙子營(yíng)閘水體COD、TOC、BOD、濁度4 項(xiàng)指標(biāo)的影響進(jìn)行進(jìn)一步分析。

2.3 清河閘水質(zhì)變化特征與主要原因分析

對(duì)清河閘2022 年7 月水體的COD、TOC、BOD、濁度4 項(xiàng)指標(biāo)與降雨量關(guān)系進(jìn)行對(duì)比分析，見(jiàn)表4。

表4 2022 年7 月海淀區(qū)降雨量與清河閘水質(zhì)情況

利用相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式對(duì)降雨量及各水質(zhì)指標(biāo)值進(jìn)行相關(guān)性分析：

式中：r為相關(guān)性系數(shù)；x和y分別為兩個(gè)變量的取值；和為樣本平均值。

由式（1）可以計(jì)算出，降雨量與COD、TOC、BOD 指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)均小于0.03，認(rèn)為沒(méi)有相關(guān)性。

降雨量與濁度指標(biāo)相關(guān)系數(shù)為0.476，再結(jié)合圖1可以看出，清河閘僅濁度指標(biāo)與降雨量有中等正相關(guān)關(guān)系。濁度指標(biāo)受多種因素影響，受降雨影響較大，若為連續(xù)降雨，降雨第二日仍受到影響。由表4 可知，未降雨時(shí)濁度值總體上約為6.8NTU，降雨時(shí)波動(dòng)較大，在7 月27 日達(dá)到最大，約15.14NTU，最大值較未降雨時(shí)增加了約123%。其余降雨日也均有一定增加，降雨后有回落。

圖1 2022 年7 月海淀區(qū)降雨量與清河閘水質(zhì)情況

降雨時(shí)造成清河閘水質(zhì)渾濁的原因有： 降雨時(shí)對(duì)河道底泥產(chǎn)生攪動(dòng)，造成濁度值增加； 降雨時(shí)空氣中的灰塵隨雨水降落，隨市政雨水管網(wǎng)流入河道，造成濁度值增加。

降雨對(duì)清河閘水體其他指標(biāo)影響較小的原因，主要為清河閘位于清河上游，養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)較高，河道底泥較下游少，且兩岸為混凝土護(hù)砌，無(wú)水土流失現(xiàn)象發(fā)生。另外，清河閘處于城市段，無(wú)農(nóng)業(yè)面源污染。經(jīng)過(guò)多年對(duì)沿線雨水口的治理、截污，上游已無(wú)雨污合流口。

2.4 沙子營(yíng)閘水質(zhì)變化特征與主要原因分析

對(duì)沙子營(yíng)閘2022 年7 月水體的COD、TOC、BOD、濁度4項(xiàng)指標(biāo)與降雨量關(guān)系進(jìn)行對(duì)比分析，見(jiàn)表5。

表5 2022 年7 月朝陽(yáng)區(qū)降雨量與沙子營(yíng)閘水質(zhì)情況

利用式（1）對(duì)降雨量及各水質(zhì)指標(biāo)值進(jìn)行相關(guān)性分析，計(jì)算得出，除TOC 外，降雨量與COD 指標(biāo)相關(guān)系數(shù)為0.638，與BOD 指標(biāo)相關(guān)系數(shù)為0.639，與濁度指標(biāo)相關(guān)系數(shù)為0.705，再結(jié)合圖2 可以看出，除TOC 外，其他指標(biāo)均與降雨量有顯著正相關(guān)關(guān)系，且水質(zhì)數(shù)據(jù)與降雨持續(xù)時(shí)間有關(guān)，若為瞬時(shí)降雨，水質(zhì)當(dāng)日內(nèi)發(fā)生變化；若為持續(xù)降雨，降雨第二日水質(zhì)仍受到相應(yīng)影響。

圖2 2022 年7 月朝陽(yáng)區(qū)降雨量與沙子營(yíng)閘水質(zhì)情況

COD 指標(biāo)未降雨時(shí)約為10mg/L；在7 月7 日與7月27 日達(dá)到最大，約為40mg/L，最大值較未降雨時(shí)增加了約300%；其余降雨日也均有增加，降雨后有明顯回落。

BOD 指標(biāo)未降雨時(shí)約為2mg/L；在7 月7 日與7月27 日達(dá)到最大，約8mg/L，最大值較未降雨時(shí)增加了約300%；其余降雨日也均有增加，降雨后明顯回落。

濁度指標(biāo)受多種因素影響，受降雨影響較大，若為連續(xù)降雨，降雨第二日仍受到影響。由表5 可知，未降雨時(shí)濁度值總體上不超過(guò)5NTU，降雨時(shí)波動(dòng)較大，在7 月27 日達(dá)到最大，約52.08NTU，最大值較未降雨時(shí)增加了約925%。其余降雨日也均有增加，降雨后有明顯回落。

降雨時(shí)清河沙子營(yíng)閘水質(zhì)變差的原因有： 清河沙子營(yíng)閘上游存在9 處雨污合流口（外環(huán)橋下口、立通路道路排水口1、東小口溝口、天通河口、潤(rùn)澤莊園口1、天通苑東廠排水口、歇甲莊村口、廢品收購(gòu)站口、八排干），其中歇甲莊村口及廢品收購(gòu)站口距離沙子營(yíng)閘均為3km，八排干距沙子營(yíng)閘2km， 降雨天氣污水處理廠溢流[6]，雨水混合未處理的污水流入清河河道，造成COD 和BOD 值增加； 降雨時(shí)對(duì)河道底泥產(chǎn)生攪動(dòng)，造成濁度值增加； 降雨時(shí)河道兩岸生態(tài)河坡因多年未整修，植被覆蓋率低，會(huì)發(fā)生較輕的水土流失，產(chǎn)生雨淋溝，泥土流入河道造成濁度值增加； 降雨時(shí)空氣中的灰塵隨雨水降落，經(jīng)由市政雨水管網(wǎng)流入河道，造成濁度值增加； 沙子營(yíng)閘上游為城鄉(xiāng)接合部，農(nóng)業(yè)面源污染也有可能成為清河河道水體污染的影響因素，種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)可能是造成清河沙子營(yíng)閘上游COD 和BOD 值增加的原因。

3 清河水環(huán)境保障對(duì)策

北京市清河閘斷面水質(zhì)受降雨影響不明顯，主要是降雨對(duì)河道底泥產(chǎn)生攪動(dòng)引起的河道渾濁。沙子營(yíng)閘斷面水質(zhì)受降雨影響明顯，影響因素主要來(lái)自污水管網(wǎng)、揚(yáng)塵及地表徑流、水土流失、農(nóng)業(yè)面源等方面。為保障清河汛期水生態(tài)環(huán)境，提升汛期水環(huán)境抗風(fēng)險(xiǎn)能力，建議從以下方面加強(qiáng)管控措施：

a.完善清河周邊污水管網(wǎng)，提升污水處理廠處理能力。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)沙子營(yíng)閘上游各個(gè)水口的排查，加強(qiáng)對(duì)雨污合流口的整治，有效控制雨天合流制溢流污染。

b.加強(qiáng)河道清理，定期做好河道漂浮物及水綿等的清撈。另外，在河道種植適量的挺水植物和沉水植物，減少底泥擾動(dòng)。同時(shí)，加強(qiáng)河道兩岸路面保潔力度及揚(yáng)塵治理。

c.結(jié)合海綿城市建設(shè)理念，優(yōu)化水土保持措施。通過(guò)植物措施、永久措施和臨時(shí)性措施有機(jī)結(jié)合，合理利用植草溝、雨水花園、透水磚鋪裝、淺灘種植、喬灌木綠化等措施，達(dá)到凈化雨水、保持水土的目的。

d.加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防控，有效控制氮磷。推進(jìn)綠色氮肥使用，限定施肥量，推廣綠色農(nóng)業(yè)。另外，對(duì)種植灌溉水進(jìn)行尾水凈化，開(kāi)展排灌系統(tǒng)生態(tài)化改造。

e.加強(qiáng)降雨天氣巡查巡視，尤其對(duì)各個(gè)水口進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。對(duì)發(fā)現(xiàn)的雨天偷排等現(xiàn)象嚴(yán)格執(zhí)法，并加大處罰力度，杜絕雨天偷排現(xiàn)象發(fā)生。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)清河2 個(gè)市級(jí)斷面清河閘及沙子營(yíng)閘水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)與汛期降雨關(guān)系進(jìn)行分析，認(rèn)為汛期降雨對(duì)清河水質(zhì)有一定影響，對(duì)沙子營(yíng)閘影響較大，降雨時(shí)沙子營(yíng)閘水質(zhì)指標(biāo)COD、BOD、濁度值均有增加。為保證清河汛期時(shí)水生態(tài)環(huán)境，減少降雨對(duì)水質(zhì)的影響，提升汛期水環(huán)境抗風(fēng)險(xiǎn)能力，建議從完善周邊污水管網(wǎng)、加強(qiáng)雨污合流口整治、加強(qiáng)河道水面及岸坡道路清理、優(yōu)化水土保持措施、加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防控、強(qiáng)化河道巡查及執(zhí)法等幾個(gè)方面來(lái)加強(qiáng)管控。