中运河水质状况及入河污染物通量分析
尚化庄 钱学智 宋银燕 李传书
（江苏省水文水资源勘测局徐州分局，江苏 徐州221006）
摘要：京杭运河中运河段上接韩庄运河，下接骆马湖，沿线支流众多。本文结合区域特点，分析研究了中运河水质、入中运河河道水质和主要入河河道水量状况及变化情势，对区域及主要入河河道的化学需氧量、氨氮、总磷等污染物现状入河量及变化情势进行了分析研究。
关键词：中运河；污染物；通量 ；情势
0前言
中运河连接骆马湖和南四湖，是南水北调东线工程的输水河道，水功能区划为一级水资源调水保护区。近年来，由于区域经济高速发展与水环境保护工作相对滞后，中运河水污染问题较为突出，直接影响区域供水安全和生态系统安全，也影响区域经济社会的可持续发展。分析研究中运河水质状况及入河污染物通量的变化情势，可以为中运河及相关入河河道的水环境综合整治提供基础信息，为中运河及区域水环境治理、水生态修复提供技术支撑和决策依据。
1区域概况
中运河是京杭大运河的一段，位于邳州市中部，东经117°47′～118°05′、北纬34°08′～34°29′。河段北起苏鲁边界陶沟河，自黄楼村入邳州市境内，从西北到东南迂回而下，流经v口、滩上、运河镇、张楼，至新沂市窑湾镇二湾附近进入骆马湖，并自皂河闸出骆马湖入宿迁市境内，全长54km。沿线有不牢河和邳苍分洪道汇入外，还有陶沟河、老西v河、城河、官湖河和房亭河等支流汇入。中运河不仅承泄泗运水系上游的来水，还接纳沿途运北、运西和邳苍地区诸水，在沂河大水时还经邳苍分洪道分泄沂河洪水，流域面积6800km2，现状行洪能力达到二十年一遇标准，是以行洪为主，兼排涝、供水、航运等功能为一体的综合性河道。
2监测状况及评价方法
2.1 水量监测
入中运河的各条河道中水量较大污染相当严重的为中运河上游、不牢河、房亭河、邳苍分洪道和城河。中运河省界以上有台儿庄闸水文站控制，不牢河有刘山闸站控制，房亭河有刘集闸水文站控制，邳苍分洪道有林子水文站控制，城河有邳城闸控制，各控制断面监测项目包含水质、水位、流量和雨量等，且资料完整，系列长度满足要求。
中运河从省界到入窑湾现有四个常规监测断面，不牢河段有蔺家坝闸下等6个监测断面，房亭河有刘集闸上等4个断面，邳苍分洪道目前监测断面有林子东等4个，城河有邳城闸上断面。监测项目有溶解氧、PH、电导率、高锰酸盐指数、CODCr、氨氮、总磷、总氮、挥发酚、六价铬、氰化物、氟化物、砷、汞、铜、铅、锌、镉等二十多个。
2.3评价因子和方法
水质评价参数：溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷。
水质评价标准：《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）。
水质评价方法：采用单指标评价法（一票否决法，即以水质类别最差的参数的类别代表该测点的水质类别），出现不同类别的标准值相同时，按最优类别确定。
3 中运河水质状况分析
3.1 资料的选用
中运河水质情势分析采用沿线布置的4个水质断面（山头桥、邳州、张楼、窑湾）2003～2009监测资料。根据本河段水质污染特点,评价因子选用高锰酸盐指数、氨氮、总磷等三项指标来评价河道水质状况，其它项目如六价铬、汞、铜、铅、镉均未检出，pH、砷、氰化物、挥发酚、锌、铁等含量均优于Ⅲ类水标准，故不作为重点评价项目。
3.2 中运河水质变化趋势分析
（一）单项指标变化趋势
高锰酸指数：2003～2009年期间高锰酸盐指数单项水质类别均为Ⅲ类，水质类别保持稳定。多年来，高锰酸盐指数年均浓度介于4.3～5.7mg/L之间，多年均值为5.2mg/L，年均浓度呈现出下降趋势，年平均下降率为4.23%。
氨氮：2003～2009年期间氨氮单项水质类别也均未超出Ⅲ类水标准，但在2004～2005年间氨氮不降反升，这与当地经济的发展存在着很大的关系。近几年来氮氮含量呈明显下降趋势。多年来，氨氮年均浓度介于0.61～0.98mg/L之间，多年均值为0.83mg/L，但年均浓度局部上升，总体呈下降趋势，平均年下降率为4.02%。氮氮对中运河河综合水质能否稳定达到Ⅲ类水标准构成了最主要的影响。
总磷：2003～2008年期间，总磷单项指标水质类别均为Ⅲ类，2009年到指标达Ⅱ类水平。多年来，总磷年均浓度年介于0.088～0.134mg/L之间，多年均值为0.117mg/L，平均年下降率为1.35%。
高锰酸盐指数、氨氮和总磷年均值变化情势见图2-1～图2-3。
图2-1 中运河高锰酸盐指数年均值变化情势图
图2-2 中运河氨氮年均值变化情势图
图2-3 中运河总磷年均值变化情势图
（二）中运河水质变化趋势
2003年以来，中运河沿线优于（含，下同）Ⅲ类水占中运河监测总测次的56.3～79.2%，优于Ⅲ类水比例总体呈增加的趋势，年均增加率14.1%，中运河水质呈好转态势，尤其是2007年以后，优于Ⅲ类水河长比例较过去增加显著，每年基本维持于60％左右。中运河水质变化情势详见图2-4。
图2-4 2003～2009年中运河优于（含）Ⅲ类水百分比变化示意图
4入中运河污染物通量分析
4.1入中运河水量变化分析
2009年入中运河水量为15.6719亿m3，仅为多年平均水量54.3576 亿m3的28.8%。其中韩庄运河的入河水量7.8202亿 m3，占入河总水量的49.9%，不牢河、邳苍分洪道、房亭河和城河的入河水量占比分别为24.1%、8.5%、6.3%和3.8%、未控制区间径流的入河水量占比为6.1%，入河排污水量的比重仅为1.3%。2003年到2009年多年平均入河水量中韩庄运河、不牢河和邳苍分洪道所占的比例都在10%以上，尤其是韩庄运河的水量比重较大达到67.1%，其他各入河水量组成部分所占比重均在10%以下。
从以上分析来看，尽管中运河支流众多，区间面积宽广，通过水量庞大，但水量构成主要是上游干流即韩庄运河排泄南四湖的洪水。
2009年全年入河水量15.6719亿m3，年内各月入河水量的差异较大，其中汛期（5～9月）的入河水量占全年入河水量的77.5%，尤其是汛期的7、8、9三个月的入河水量占到全年的67.2%，非汛期各月的比重均在4%以下；入河水量最大月份是最小月份的9.8倍。2003～2009年系列多年平均逐月入河水量状况与2009年相似，汛期（5～9月）的入河水量占全年入河水量的76.7%， 7、8、9三个月的入河水量占到全年的73.2%，由于有些年份降雨量受台风因素的影响，非汛期中10月份的比重达到10.9%；入河水量最大月份是最小月份的29.4倍。从最近多年的入河水量年内分配分析可以看出，入中运河水量受降雨的年内分配影响非常明显，即构成入河水量主体的是中运河区间及上游的降雨径流。
2003～2009年入河水量平均值为54.3576亿m3，其中2005年入河水量最大，达到96.0624亿m3，是最小年份2009年15.6719亿m3的6倍。近七年中有5年的入河水量都在多年均值上下波动。由于2003～2005年为连续三年的丰水年，到2005年入河水量达到近年来的最大值，但2009年入河水量出现急剧下滑，仅为多年均值的28.8%。
4.2入河河道水质变化情势
根据2003～2009年水质监测成果，不牢河、房亭河、邳苍分洪道、城河四条河道的高锰酸盐指数、氨氮和总磷年均值总体呈下降趋势，平均年下降率分别为0.18%、3.34%和4.48%。总磷下降趋势最为显著；高锰酸盐指数下降趋势不明显，围绕8.0mg/L上下波动。其中，不牢河高锰酸盐指数、氨氮浓度值有逐年减少的趋势，总磷有增加的趋势，以Ⅲ类和Ⅳ类水居多，占总测次的66.7%；房亭河高锰酸盐指数、氨氮、总磷浓度值均有逐年增加的趋势，这说明房亭河近年来所受的污染负荷有所加重，以劣Ⅴ类水居多，占总测次的54.8%，Ⅲ类水达标率仅为4.8%；邳苍分洪道高锰酸盐指数、氨氮、总磷浓度值均有逐年下降的趋势，水质以劣Ⅴ类水居多，占总测次的57.1%，Ⅲ类水达标率为17.9%；城河高锰酸盐指数、氨氮、总磷浓度值均有逐年下降的趋势，以劣Ⅴ类水居多，占总测次的77.4%，Ⅲ类水达标率仅占总测次的2.4%。
通过对入中运河四条主要河道不牢河、房亭河、邳苍分洪道和城河的水质现状及趋势分析，结果表明，四条入河河道的水质达标率低，劣Ⅴ类所占比重都比较大。不牢河水质最好，大部分时期能达到Ⅳ类水标准。
4.3入中运河污染物通量分析
4.3.1 2009年入河污染物通量分析
2009年入河的化学需氧量、氨氮、总磷污染物量分别是3.0万t、0.11万t、237.0t，分别是多年平均（2003～2009年）相应入河污染物量的0.28倍 、0.34倍、0.27倍；2009年汛期（5～9月）入河的化学需氧量、氨氮、总磷污染物量分别占全年的79.5%、66.9%、76.4%，各入河污染物量月最大值分别出现在八月、七月、八月，约占全年量的30～40%左右，入河污染物量月最小值化学需氧量、氨氮和总磷分别出现在一月、十月、四月份，均不足全年量的3%；入河各污染物量年内分配比例差异很大，全年中有三分之二以上集中在汛期，
2009年不牢河、韩庄运河、邳苍分洪道和城河四条河的化学需氧量、氨氮、总磷污染物量分别是2.34万t、834t、185t，分别占入中运河各污染物量的77.8%、74.3%、78.2%，即这四条河2009年的入河污染物量占了入河总量的70%以上。以韩庄运河为例：2009年韩庄运河入河的化学需氧量、氨氮、总磷污染物量分别是1.23万t、463t、56t，分别占入河各污染物量的40.8%、41.2%、23.7%；汛期（5～9月）入河的化学需氧量、氨氮、总磷染物量分别占全年的78.4%、81.8%、67.7%，各入河污染物量月最大值除氨氮出现在七月，占全年量的50.8%，其余均出现在九月，约占全年量的30%左右，入河污染物量月最小值除化学需氧量出现在一月，其余均出现在六月份，不足全年量的4%。
多年平均入中运河的化学需氧量、氨氮、总磷污染物量分别是11.0万t、0.33万t、838t。多年平均汛期入中运河的化学需氧量、氨氮、总磷污染物量分别占全年的85.3%、、78.6%、84.4%；各入河污染物量月最大值均出现在七月、约占全年量的31%左右；入河污染物量月最小值均出现在五月份，不足全年量的2%；入河各污染物量年内分配比例差异大，多年平均入河各污染物量年内分配示意见图5-5。
图5-5 多年平均入河各污染物量年内分配示意图
2003～2009年入中运河的化学需氧量、氨氮、总磷污染物总量均呈下降的趋势，下降趋势基本相当，三类污染物入河量年均下降率分别为13.5%、6.52%和7.59%，入中运河各污染物量年变化过程示意见图5-6～图5-8。
图5-6 入中运河化学需氧量年变化过程示意图
图5-7 入中运河氨氮量年变化过程示意图
图5-8 入中运河总磷量年变化过程示意图
入中运河污染物来源主要包括房亭河、不牢河、韩庄运河、邳苍分洪道、城河、区间径流、邳州城区排污。各入河河道多年平均入中运河污染物量比例见图5-9。
图5-9 各入河河道多年平均入中运河污染物量所占比例示意图
从2003～2009年入中运河主要河道和排污口的污染物量比例看，中运河上游韩庄运河的污染物量占多年平均入中运河污染物总量的49.9%。除韩庄运河外，多年平均入中运河污染物总量排在前三位的河道分别是邳苍分洪道、不牢河、城河；多年平均入中运河化学需氧量排在前三位的河道为不牢河、邳苍分洪道、房亭河；多年平均入中运河总氨氮排在前三位的河道为邳苍分洪道、不牢河、城河；多年平均入中运河总磷排在前三位的河道为邳苍分洪道、不牢河、城河。各入河河道的污染物量均呈减少趋势，且年递减率大致相同，均在5%左右。
5结论
据以上分析成果，一方面，中运河主要入河河道中除不牢河的水质相对较好外，房亭河、邳苍分洪道和城河的水质超标现象都比较严重；另一方面，2003以来由于在减排、治理等方面的努力，各条河道入中运河的污染物量均呈减少趋势，这也形成了中运河水质状况逐步改善的趋势。即便如此也应注意到近年来入中运河污染物总量依然很大，因此仍须进一步加大入河河道的控污、减排和治理力度，对工业点源、农村面源及内源污染实行全方位控制，加强对各类污染源的整治，以进一步削减入中运河污染总量，使入河污染总量控制在中运河水域纳污能力以内，保证南水北调东线中运河段水质达到地表水Ⅲ类水质标准，保证实现清水走廊、绿色长廊的目标，保证将优质、清洁的长江水输送到北方用水区，支撑沿线地方的经济发展、民生改善和社会稳定。
