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        淦河流域水環(huán)境水文特性勘測(cè)技術(shù)分析

        2024-04-24 02:43:30晏娟娟
        大科技 2024年16期
        關(guān)鍵詞:勘測(cè)水文流域

        晏娟娟

        (湖北省咸寧市水文水資源勘測(cè)局,湖北 咸寧 437000)

        0 引言

        近年來(lái),社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,城市化進(jìn)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(yán)重,流域水資源破壞問(wèn)題突出。為降低水污染的不良影響,維護(hù)生態(tài)環(huán)境平衡穩(wěn)定,加強(qiáng)水污染治理至關(guān)重要。在水污染治理中,水文特性勘測(cè)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(diǎn),為水污染治理提供重要參考依據(jù),促進(jìn)水污染工作高效進(jìn)行。

        1 流域水環(huán)境水文特性勘測(cè)內(nèi)容

        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(dòng)會(huì)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?jī)身?xiàng)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(guò)程的各項(xiàng)環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)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(cè)中,按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,使用水文勘測(cè)儀器設(shè)備、遙感設(shè)備等先進(jìn)技術(shù),測(cè)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(duì)水體水質(zhì)變化進(jìn)行取樣和化驗(yàn)。

        流域水環(huán)境水文特性勘測(cè),能有效發(fā)現(xiàn)水文地質(zhì)問(wèn)題,改善地質(zhì)環(huán)境污染,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,提高經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于淦河流域污染環(huán)境,利用水文特性勘測(cè)技術(shù),能夠進(jìn)一步探查污染區(qū)域現(xiàn)狀和歷史活動(dòng)狀態(tài),對(duì)水環(huán)境進(jìn)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(lái)源等多方面情況,了解地下水分布、水位、流向、地下水徑流、動(dòng)態(tài)變化等信息,對(duì)水環(huán)境污染進(jìn)行綜合評(píng)估,給出針對(duì)性治理意見(jiàn)。通過(guò)科學(xué)的水文環(huán)境分析,采取針對(duì)性解決策略,促進(jìn)淦河流域優(yōu)化發(fā)展。

        水文特性勘測(cè)技術(shù)分析,主要包括以下內(nèi)容。

        (1)水文監(jiān)測(cè)。汛期每天8:00、20:00 各觀測(cè)一次;非汛期每天8:00 觀測(cè)一次。其中要加強(qiáng)降雨量監(jiān)測(cè),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(diǎn),掌握充分信息并有效利用。

        (2)水環(huán)境監(jiān)測(cè)。淦河水功能區(qū)劃為保留區(qū),根據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測(cè)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(duì)于部分含泥沙較多的水域,當(dāng)含泥沙較多的流域流經(jīng)平坦區(qū)域時(shí),會(huì)逐漸向下沉淀,地面高度有所提升,使用泥沙監(jiān)測(cè)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(cè)。根據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測(cè)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(dòng)物春秋季各采樣1 次,全年2 次;魚(yú)類(lèi)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(jí)生產(chǎn)力監(jiān)測(cè)每年2 次,春秋季各1 次。生物體污染物殘留量監(jiān)測(cè)每年1 次,在秋季或冬季采集樣品。

        (4)水域岸線監(jiān)測(cè)。人工巡測(cè)和遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是項(xiàng)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(cè)頻次。河流管理機(jī)構(gòu)巡視員直接執(zhí)行的人工巡測(cè)每3 個(gè)月一次,沿河水利站及沿河行政村村長(zhǎng)執(zhí)行的日常巡測(cè)每周次。遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和對(duì)遙感影像的處理解譯工作1 個(gè)月一次。

        (5)水文站網(wǎng)監(jiān)測(cè)。現(xiàn)階段,信息技術(shù)發(fā)展迅速,水文特性勘測(cè)技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合,能夠達(dá)到更好的應(yīng)用效果。通過(guò)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(cè)方法,分析全方位數(shù)據(jù)信息,健全水文網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)體系,保證水文勘測(cè)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

        (6)水文循環(huán)監(jiān)測(cè)分析。流域水環(huán)境水文循環(huán)為水的氣候循環(huán),用來(lái)描述自然環(huán)境中的水分布狀況以及運(yùn)動(dòng)變化情況,它涉及眾多動(dòng)態(tài)化以及復(fù)雜化內(nèi)容,水文循環(huán)過(guò)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(lèi)活動(dòng)影響。

        2 流域水環(huán)境水文特性勘測(cè)技術(shù)方法

        2.1 技術(shù)選擇

        水文特性勘測(cè)技術(shù),常有鉆探技術(shù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(diǎn),適用于不同水文勘測(cè)工作,應(yīng)合理選擇技術(shù)類(lèi)型,保證勘測(cè)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(zhǔn)確性、全面性、精度高的應(yīng)用有點(diǎn),但成本相對(duì)較高;抽水試驗(yàn),能夠有效計(jì)算地下水水量,可直接獲取各種邊界對(duì)流場(chǎng)信息,但耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng),不太適用于小規(guī)模勘測(cè);鉆探技術(shù)能采取地層剖面情況,選取實(shí)體樣本,為實(shí)驗(yàn)提供一定數(shù)據(jù)資料,其可獲得實(shí)體樣本,直觀性更強(qiáng),但也不適用小規(guī)??睖y(cè);同位素技術(shù),可利用同位素,對(duì)地下水循環(huán)機(jī)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(yùn)移機(jī)制,方法靈活度較高,能夠準(zhǔn)確定量定位,但示蹤劑可能會(huì)對(duì)水源造成污染,成本也較高;水文地質(zhì)測(cè)繪技術(shù),可初步分析判斷地下水類(lèi)型、分布、水動(dòng)力條件等,分析詳細(xì)全面,但比較耗時(shí)費(fèi)力。

        2.2 勘測(cè)點(diǎn)設(shè)置

        對(duì)污染區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)前,應(yīng)首先選擇合適的勘測(cè)點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)部的環(huán)境信息和污染地點(diǎn)是動(dòng)態(tài)變化的,勘測(cè)點(diǎn)的設(shè)置也應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同時(shí)間段特點(diǎn)合理選擇。一般情況下,應(yīng)將勘測(cè)點(diǎn)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(diǎn),方圓50cm 內(nèi),布置2~5 個(gè)勘測(cè)點(diǎn),保證勘測(cè)全面性和水體勘測(cè)的高效率[1]。對(duì)于潛在污染區(qū)域,應(yīng)設(shè)置3 個(gè)以上勘測(cè)點(diǎn)。若污染區(qū)域的規(guī)模較大,應(yīng)盡量多設(shè)置勘測(cè)點(diǎn),保證勘測(cè)的有效性,全面反映出污染場(chǎng)地的特征[2]。

        2.3 樣品采集

        樣品的采集,是水文勘測(cè)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(cè)方案,制訂樣品采集計(jì)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(cuò)誤等問(wèn)題。其次,使用先進(jìn)的儀器設(shè)備進(jìn)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(duì)污染來(lái)源進(jìn)行集中勘察,以此掌握區(qū)域內(nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息,為水文特性勘測(cè)的順利開(kāi)展提供有利條件[3]。

        2.4 樣品保存

        為保證檢測(cè)結(jié)果的有效性和科學(xué)性,要避免采集樣品發(fā)生性質(zhì)變化,做好樣品的儲(chǔ)存工作。首先,應(yīng)在采集的樣品上,全面標(biāo)注出地點(diǎn)、時(shí)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(cè)樣品的性能特質(zhì),2h 內(nèi)進(jìn)行樣品檢測(cè)。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(cè)前,檢查樣品保存情況,若存在異常,則不可應(yīng)用到檢測(cè)工作當(dāng)中。

        2.5 樣品檢測(cè)

        樣品檢測(cè)過(guò)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(cè)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(lèi)型與范圍。例如,在水樣品檢測(cè)時(shí),應(yīng)進(jìn)行水樣試驗(yàn),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(yàn)中,則主要檢查分析土壤的物理性質(zhì)、含水率、土壤有機(jī)質(zhì)濃度、塑性指數(shù)等。對(duì)于水污染的測(cè)定,還應(yīng)根據(jù)光譜、化學(xué)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。

        2.6 數(shù)據(jù)分析

        在樣品檢測(cè)完成后,要進(jìn)行充分的數(shù)據(jù)計(jì)算分析,構(gòu)建數(shù)據(jù)模型,進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬計(jì)算,整合分析報(bào)告內(nèi)容,全方位掌握污染信息,包括環(huán)境地質(zhì)污染來(lái)源、地質(zhì)特征、地下水分布、地下水污染、動(dòng)態(tài)分布等情況,結(jié)合實(shí)際情況,根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)機(jī)制,對(duì)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(duì)措施,減少風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。

        3 流域水環(huán)境水文特性勘測(cè)技術(shù)具體應(yīng)用

        為進(jìn)一步研究流域水環(huán)境水文特性勘測(cè)技術(shù)的應(yīng)用,以長(zhǎng)江一級(jí)支流金水水系中的淦河作為研究對(duì)象,分析水文勘測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

        3.1 淦河流域現(xiàn)狀

        3.1.1 地理位置

        淦河系長(zhǎng)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(wàn)家鄉(xiāng)門(mén)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(yáng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shì)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(fēng)氣候,夏熱冬冷,四季分明。由于幕阜山脈面對(duì)季風(fēng)暖濕氣流的來(lái)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(fēng)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(rùn)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(fēng)坡大于背風(fēng)坡的規(guī)律。在時(shí)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(wú)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(wú)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(wàn)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(wàn)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(shí)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(guò)程多為尖瘦單峰型,且峰高量大,歷時(shí)3d 左右。

        3.2 淦河流域水質(zhì)狀況

        淦河總體水質(zhì)為優(yōu),監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)當(dāng)中,黃石洞、一號(hào)橋水質(zhì)符合Ⅰ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),南川水庫(kù)、山下陳、十好橋水質(zhì)符合Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),咸寧蜂場(chǎng)以及窖咀符合Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),無(wú)劣Ⅴ類(lèi)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(cè)斷面水質(zhì)情況如表1 所示。

        表1 淦河監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)情況

        4 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,利用水文勘測(cè)技術(shù),對(duì)該河流水文特性調(diào)查研究,進(jìn)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(cè)技術(shù),淦河未來(lái)要達(dá)到符合地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求;水污染排放標(biāo)準(zhǔn)則要達(dá)到輕度污染甚至是無(wú)污染標(biāo)準(zhǔn)要求;水體透明度、溶解氧以及氧化還原電位都要達(dá)到水質(zhì)要求的標(biāo)準(zhǔn)。

        為保證水文勘測(cè)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,應(yīng)提高水文特性勘測(cè)技術(shù)的操作水平,首要充分了解流域特性,合理布置測(cè)點(diǎn),采樣,分析等手段,進(jìn)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(cè)管理,促進(jìn)流域健康發(fā)展。

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