晏娟娟
(湖北省咸寧市水文水資源勘測局,湖北 咸寧 437000)
近年來,社會經(jīng)濟飛速發(fā)展,城市化進程不斷加快,部分隸屬于自然生態(tài)的河流在此環(huán)境下被更替為城市河流域,受工業(yè)、農(nóng)業(yè)排放等污染影響嚴重,流域水資源破壞問題突出。為降低水污染的不良影響,維護生態(tài)環(huán)境平衡穩(wěn)定,加強水污染治理至關(guān)重要。在水污染治理中,水文特性勘測工作發(fā)揮著重要的作用,能夠有效且全面地分析水環(huán)境特點,為水污染治理提供重要參考依據(jù),促進水污染工作高效進行。
流域水環(huán)境指的是在某一地理區(qū)域下的水體以及自然水分布狀況,涉及地下水、地表水、濕地、湖泊、河流、冰川等內(nèi)容,水體的變動會直接影響流域下的氣候條件以及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。流域水環(huán)境的水文特性主要衡量水質(zhì)與水量兩項內(nèi)容,它與水文循環(huán)有著十分密切的關(guān)系,水文循環(huán)全過程的各項環(huán)節(jié)都會對流域水環(huán)境的水量與水質(zhì)狀況產(chǎn)生影響。
在流域水環(huán)境水文特性勘測中,按照技術(shù)標準和規(guī)范,使用水文勘測儀器設(shè)備、遙感設(shè)備等先進技術(shù),測量勘察、記錄整理水文特性相關(guān)信息,包括水體流量、水位、含沙量等水文要素,并對水體水質(zhì)變化進行取樣和化驗。
流域水環(huán)境水文特性勘測,能有效發(fā)現(xiàn)水文地質(zhì)問題,改善地質(zhì)環(huán)境污染,保護生態(tài)環(huán)境,提高經(jīng)濟效益。對于淦河流域污染環(huán)境,利用水文特性勘測技術(shù),能夠進一步探查污染區(qū)域現(xiàn)狀和歷史活動狀態(tài),對水環(huán)境進行全面調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容可包括污染現(xiàn)狀、污染途徑、污染來源等多方面情況,了解地下水分布、水位、流向、地下水徑流、動態(tài)變化等信息,對水環(huán)境污染進行綜合評估,給出針對性治理意見。通過科學的水文環(huán)境分析,采取針對性解決策略,促進淦河流域優(yōu)化發(fā)展。
水文特性勘測技術(shù)分析,主要包括以下內(nèi)容。
(1)水文監(jiān)測。汛期每天8:00、20:00 各觀測一次;非汛期每天8:00 觀測一次。其中要加強降雨量監(jiān)測,記錄并分析降雨量、降雨覆蓋區(qū)域等情況,建立降雨模型,分析總結(jié)區(qū)域降水特點,掌握充分信息并有效利用。
(2)水環(huán)境監(jiān)測。淦河水功能區(qū)劃為保留區(qū),根據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(SL 219—2013)要求,水功能區(qū)為保留區(qū)的河流,每年采樣6 次,豐、平、枯水期各兩次。對于部分含泥沙較多的水域,當含泥沙較多的流域流經(jīng)平坦區(qū)域時,會逐漸向下沉淀,地面高度有所提升,使用泥沙監(jiān)測儀器,可有效判斷分析水文泥沙情況,為水文地質(zhì)環(huán)境污染治理工作提供幫助。
(3)水生態(tài)監(jiān)測。根據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(SL 219—2013)要求,浮游生物每季采樣1 次,全年4 次;著生生物春秋季各采樣1 次,全年2 次;底棲動物春秋季各采樣1 次,全年2 次;魚類樣品在秋季采集,全年1 次;也可按照豐平枯水期或一年四季采集。水體初級生產(chǎn)力監(jiān)測每年2 次,春秋季各1 次。生物體污染物殘留量監(jiān)測每年1 次,在秋季或冬季采集樣品。
(4)水域岸線監(jiān)測。人工巡測和遙感動態(tài)監(jiān)測是項周期性工作,根據(jù)河流區(qū)域位置和水功能區(qū)劃,確定監(jiān)測頻次。河流管理機構(gòu)巡視員直接執(zhí)行的人工巡測每3 個月一次,沿河水利站及沿河行政村村長執(zhí)行的日常巡測每周次。遙感動態(tài)監(jiān)測和對遙感影像的處理解譯工作1 個月一次。
(5)水文站網(wǎng)監(jiān)測?,F(xiàn)階段,信息技術(shù)發(fā)展迅速,水文特性勘測技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合,能夠達到更好的應(yīng)用效果。通過水文站網(wǎng),調(diào)整和優(yōu)化水文站網(wǎng)布局,優(yōu)化水文勘測方法,分析全方位數(shù)據(jù)信息,健全水文網(wǎng)絡(luò)檢測體系,保證水文勘測的準確性和科學性。
(6)水文循環(huán)監(jiān)測分析。流域水環(huán)境水文循環(huán)為水的氣候循環(huán),用來描述自然環(huán)境中的水分布狀況以及運動變化情況,它涉及眾多動態(tài)化以及復(fù)雜化內(nèi)容,水文循環(huán)過程為蒸發(fā)、凝結(jié)、降水、產(chǎn)流以及匯流,它容易被外界多種條件因素所干擾,如氣候狀況、地形地質(zhì)條件、植被分布以及人類活動影響。
水文特性勘測技術(shù),常有鉆探技術(shù)、動態(tài)監(jiān)測技術(shù)、鉆井抽水技術(shù)等,不同的技術(shù)有不同的優(yōu)缺點,適用于不同水文勘測工作,應(yīng)合理選擇技術(shù)類型,保證勘測效果。物探方法,能夠有效確定富水帶和含水層位置,為探孔布置提供參考依據(jù),具有準確性、全面性、精度高的應(yīng)用有點,但成本相對較高;抽水試驗,能夠有效計算地下水水量,可直接獲取各種邊界對流場信息,但耗費時間較長,不太適用于小規(guī)??睖y;鉆探技術(shù)能采取地層剖面情況,選取實體樣本,為實驗提供一定數(shù)據(jù)資料,其可獲得實體樣本,直觀性更強,但也不適用小規(guī)??睖y;同位素技術(shù),可利用同位素,對地下水循環(huán)機制追索,根據(jù)水體同位素含量,確定水體年齡,以此研究地下水溶質(zhì)運移機制,方法靈活度較高,能夠準確定量定位,但示蹤劑可能會對水源造成污染,成本也較高;水文地質(zhì)測繪技術(shù),可初步分析判斷地下水類型、分布、水動力條件等,分析詳細全面,但比較耗時費力。
對污染區(qū)域進行勘測前,應(yīng)首先選擇合適的勘測點。區(qū)域內(nèi)部的環(huán)境信息和污染地點是動態(tài)變化的,勘測點的設(shè)置也應(yīng)當根據(jù)不同時間段特點合理選擇。一般情況下,應(yīng)將勘測點分散布置在不同的污染區(qū)域內(nèi),并確保兼顧全部污染點,方圓50cm 內(nèi),布置2~5 個勘測點,保證勘測全面性和水體勘測的高效率[1]。對于潛在污染區(qū)域,應(yīng)設(shè)置3 個以上勘測點。若污染區(qū)域的規(guī)模較大,應(yīng)盡量多設(shè)置勘測點,保證勘測的有效性,全面反映出污染場地的特征[2]。
樣品的采集,是水文勘測的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。首先,要梳理調(diào)查內(nèi)容,提前做好勘測方案,制訂樣品采集計劃,注意樣品采集的深度和廣度,采集土壤樣品和污水樣品等,保證采樣工作質(zhì)量和效率,避免出現(xiàn)遺漏或錯誤等問題。其次,使用先進的儀器設(shè)備進行勘察和樣品采集工作,全方位了解水文地質(zhì)環(huán)境特征,充分分析地質(zhì)水文條件等情況,對污染來源進行集中勘察,以此掌握區(qū)域內(nèi)各項數(shù)據(jù)信息,為水文特性勘測的順利開展提供有利條件[3]。
為保證檢測結(jié)果的有效性和科學性,要避免采集樣品發(fā)生性質(zhì)變化,做好樣品的儲存工作。首先,應(yīng)在采集的樣品上,全面標注出地點、時間、數(shù)量等相關(guān)信息。其次,做好樣品密封保存,避免其受到外界環(huán)境因素的干擾。另外,還應(yīng)定期檢測樣品的性能特質(zhì),2h 內(nèi)進行樣品檢測。為防止樣品性質(zhì)變化,還應(yīng)將其放在恒溫箱或干冰袋中保存,控制溫度適宜。在樣品檢測前,檢查樣品保存情況,若存在異常,則不可應(yīng)用到檢測工作當中。
樣品檢測過程,應(yīng)全面分析樣品的組成和各物質(zhì)含量等情況。在檢測前,技術(shù)人員應(yīng)查閱區(qū)域相關(guān)資料,確定可能存在的污染類型與范圍。例如,在水樣品檢測時,應(yīng)進行水樣試驗,分析廢水濃度和流向的有關(guān)數(shù)據(jù),確定不同區(qū)域的排污條件[4]。土壤試驗中,則主要檢查分析土壤的物理性質(zhì)、含水率、土壤有機質(zhì)濃度、塑性指數(shù)等。對于水污染的測定,還應(yīng)根據(jù)光譜、化學反應(yīng)等特征,判斷水污染組成和濃度,以確定各地區(qū)的污染范圍和具體情況等。
在樣品檢測完成后,要進行充分的數(shù)據(jù)計算分析,構(gòu)建數(shù)據(jù)模型,進行準確的模擬計算,整合分析報告內(nèi)容,全方位掌握污染信息,包括環(huán)境地質(zhì)污染來源、地質(zhì)特征、地下水分布、地下水污染、動態(tài)分布等情況,結(jié)合實際情況,根據(jù)風險評價機制,對現(xiàn)存的污染區(qū)域和潛在的污染區(qū)采取有效的處理和應(yīng)對措施,減少風險發(fā)生概率。
為進一步研究流域水環(huán)境水文特性勘測技術(shù)的應(yīng)用,以長江一級支流金水水系中的淦河作為研究對象,分析水文勘測技術(shù)的實際應(yīng)用。
3.1.1 地理位置
淦河系長江中游南岸支流金水上游的主干,發(fā)源于大幕山南麓通山縣萬家鄉(xiāng)門樓村,由南向北流經(jīng)咸安區(qū)桂花、馬橋等鄉(xiāng)鎮(zhèn),穿咸寧市城區(qū)后沿向陽湖垸北緣于龔家懈注入斧頭湖,匯入金水經(jīng)金水閘最后注入長江。淦河(金水斧頭湖以上)流域面積854km2,占金水流域面積2615.9km2的32.6%,干流河長76.6km。淦河咸寧市城區(qū)段從徐家灣至熊家灣,位于淦河中下游河段,城區(qū)河段長約22km,河道平均比降為1.36%。淦河屬鄂東南低山丘陵區(qū)[5]。
3.1.2 地形地貌
淦河流域?qū)俣鯑|南低山丘陵區(qū)。地勢南高北低,嶺谷平行相間,山丘盆地參差,沿江濱湖交接,為其地貌特征。其東南邊緣屬幕阜山脈,白西南向東延綿于湘、鄂、贛三省邊界,海拔高程1000m 左右。地形地貌以中山和低山丘陵為主,山間溝谷縱橫。
3.1.3 水文氣象
淦河流域?qū)俚湫偷膩啛釒Т箨懶约撅L氣候,夏熱冬冷,四季分明。由于幕阜山脈面對季風暖濕氣流的來向,地形的抬升作用,促成本地區(qū)為全省多雨區(qū)之一。淦河流域地處亞熱帶季風氣候帶,四季分明,雨量充沛。流域多年平均降水量1560.7mm,折合水量13.33 億m,多年平均水面蒸發(fā)量685mm,屬較濕潤地區(qū)。降雨在空間上分布不均,自西北平原向東南山地遞增,形成東南大于西北,山地大于平原,迎風坡大于背風坡的規(guī)律。在時間上分布也不均勻,降雨主要集中在3—8 月,占年降雨量的70%以上,豐、枯水年之間,差別較大。全區(qū)多年平均氣溫為17.4℃,極端最高氣溫41.4℃,極端最低氣溫-15.4℃,年日照數(shù)為1524~1824h,無霜期240~270d。淦河水溫最高為34℃,最低為0.4℃,年平均水溫17.9℃,無封凍。淦河流域設(shè)有溫泉水文站、十好橋水文站;設(shè)有柏墩、大橋雨量站。溫泉水文站多年平均降水量1634.5mm,多年平均蒸發(fā)量826.2mm,多年平均徑流量5.254 萬m3;十好橋水文站多年平均降水量1542.5mm,多年平均蒸發(fā)量667.2mm,十好橋水文站多年平均徑流量5.346 萬m3。
3.1.4 自然災(zāi)害
淦河流域洪水均由暴雨形成。洪水發(fā)生時間與暴雨基本相應(yīng)。3—8 月為汛期,年最大洪水多發(fā)生于每年5—7 月,其中5、6 兩月出現(xiàn)次數(shù)最多。淦河屬山溪性河流,雖然面積不大,但坡度大,匯流快,調(diào)節(jié)能力小,加之雨量豐沛,河網(wǎng)密布,流域水系形狀呈扇形,洪水過程多為尖瘦單峰型,且峰高量大,歷時3d 左右。
淦河總體水質(zhì)為優(yōu),監(jiān)測斷面水質(zhì)當中,黃石洞、一號橋水質(zhì)符合Ⅰ類標準,南川水庫、山下陳、十好橋水質(zhì)符合Ⅱ類標準,咸寧蜂場以及窖咀符合Ⅱ類標準,無劣Ⅴ類水質(zhì)。在自然因素的影響下,不同區(qū)域的河流域水質(zhì)存在明顯差別,在不同區(qū)域的受污染程度也不同,隨著水流方向,污染不斷加深,河流交匯區(qū)域的污染最為明顯。淦河監(jiān)測斷面水質(zhì)情況如表1 所示。
表1 淦河監(jiān)測斷面水質(zhì)情況
綜上所述,利用水文勘測技術(shù),對該河流水文特性調(diào)查研究,進而有效為淦河水環(huán)境污染治理工作提供參考資料。應(yīng)用水文勘測技術(shù),淦河未來要達到符合地表水質(zhì)量標準、農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準、漁業(yè)水質(zhì)標準以及地下水質(zhì)量標準要求;水污染排放標準則要達到輕度污染甚至是無污染標準要求;水體透明度、溶解氧以及氧化還原電位都要達到水質(zhì)要求的標準。
為保證水文勘測的科學性和準確性,應(yīng)提高水文特性勘測技術(shù)的操作水平,首要充分了解流域特性,合理布置測點,采樣,分析等手段,進而為流域水環(huán)境分析等工作提供重要參考依據(jù),提高水環(huán)境監(jiān)測管理,促進流域健康發(fā)展。