淨水技術 | 金澤水庫及其上游來水水質特徵及變化規律

金澤水庫位於上海市青浦區金澤鎮西、太浦河北岸，佔地面積約2。7 km2，其中水面積為1。92 km2，總庫容約9。1×106 m3，應急備用庫容約5。25×106 m3，可滿足2～3 d的應急水量需求。2016年12月29日，金澤水庫正式投入使用，日供水規模約3。51×106 m3。

近年來，隨著太湖流域水環境綜合治理以及引江濟太的實施，太浦河及其上游東太湖來水水質總體較好。

但金澤水庫太浦河取水口位於開放式、流動性、多功能水域，受東太湖來水、支流匯入和潮汐影響，取水口所在太浦河河段水量及來水組成不斷變化。

1998年—2017年，黃浦江上游地區發生的影響供水安全的主要突發汙染事件共計106次，

石油類突發汙染次數最多，佔69。8%。金澤水庫上游來水可能存在的問題：

太浦河干流航運繁忙，存在突發水汙染風險；流域產業結構複雜，新型汙染物累積風險逐步顯現；受東太湖藻類數量上升影響，太浦河藻類數量明顯增加；金澤水庫剛建成，水質特徵規律尚不明確等。

透過對金澤水庫及上游來水的監測調查，研究其水質特徵與變化規律，探索影響金澤水庫水質的關鍵指標與主要特徵汙染物，可以為金澤水庫安全執行提出技術支撐。

圖1 金澤水庫上游來水監測斷面分佈

結果與討論

1.1 太浦河干流水質特徵分析

本文透過對整個檢測週期內按GB 3838—2002對

特定項80項進行檢測分析，監測週期內均未出現超標現象

。銻作為集中式生活飲用水地表水源地特定專案，雖然國家規定每年檢測1次，但是根據朱慧峰的研究，在過去的十多年中發生過多次銻汙染事件，僅2017年就發生了4起銻汙染事件。銻作為有毒重金屬，對人體具有累計毒性和致癌性，飲用水標準中限值為0。005 mg/L，黃浦江上游水域中銻的本底較高，

因此，將銻作為關注的指標開展研究。

1.1.1 各監測點水質類別

透過對金澤水庫上游6個斷面及庫內3個斷面開展為期一年半（2017。10～2019。3，18次取樣）的水質監測，計算各監測點11項指標的平均值和極值，按單因子評價法分析得出相應的水質類別（表2）。由表1可知，

金澤水庫上游來水中，太浦閘下、平望大橋、黎裡東大橋、水庫出水均值均能達到Ⅲ類水標準

，其他幾個監測點均值在Ⅲ類～Ⅳ類，極值Ⅳ類。同時，對GB 3838—2002中的29項指標用綜合汙染指數法計算綜合汙染指數。該指數法對全指標（水溫除外）進行評價。

表1 金澤水庫及上游來水水質類別

1.1.2 幹流水質特徵因子

太浦河干流的水質特徵汙染因子有：石油類、糞大腸菌群、ABS、化學需氧量、氟化物、鐵、高錳酸鹽指數、BOD5、銻這9項。從18次監測結果看，超標項基本發生在秋冬季，11月—次年2月。

石油類作為最主要的超標因子，在監測週期內，約二分之一頻次(80/162)超標，值得關注。

表2 金澤水庫及上游來水水質特徵汙染因子篩選

1.1.3 幹流水質季節性變化規律

為摸清沿程斷面水質隨時間變化的情況，本文對太浦河干流各斷面代表性水質指標進行了季節性變化規律分析，

包括：綜合汙染指數、高錳酸鹽指數、氨氮、總氮、石油類和糞大腸菌群等。

(1)綜合汙染指數

太浦閘下（2次高於0。5）、金澤水庫出水（1次高於0。5），基本處於微清潔；黎裡東綜合汙染指數最高，基本處於輕汙染以上（9次輕汙染，3次重汙染），水庫出水較低；從時間序列上看，冬季綜合染指數呈普遍較高趨勢。

(2)高錳酸鹽指數

除個別月份，其他月份大多處於Ⅱ類水平，太浦閘下除2018。12處於較高濃度，其他月份都較低，金澤水文站、水庫取水，在整個監測週期內居於較高趨勢；從時間序列上看，冬春季普遍呈較高趨勢。

(3)氨氮

除個別月份，其他月份氨氮大多處於Ⅱ類水平，在整個監測週期內太浦閘下都較低，平望大橋、蘆墟大橋處於普遍較高濃度水平；從時間序列上看，冬春季呈較高趨勢。

(4)總氮

在整個監測週期內，總氮處於較高濃度範圍，太浦閘下、平望大橋冬季個別月份較低；其他點位均處於較高濃度範圍，遠高於湖庫型水總氮Ⅲ類限值（Ⅲ類水體標準限值為1。00 mg/L）。

(5)石油類

在整個監測週期內，石油類超標率較高，太浦閘下、平望大橋處於較低濃度水平（低於Ⅲ類水體限值0。05 mg/L）；金澤取水口、金澤水文站、蘆墟大橋呈較高濃度範圍，特別是金澤取水口處，最大檢出濃度超過了0。07 mg/L。

(6)糞大腸菌群

在整個監測週期內，平望大橋、黎裡東大橋處於普遍較高濃度水平；從時間序列上看，冬春季呈較高趨勢，均超過地表水Ⅲ類標準限值1×104 個/L。

1.1.4 幹流沿程各水質指標變化情況

在掌握金澤水庫上游來水的季節性變化規律基礎上，對太浦河干流沿程代表性水質變化特徵進行分析，對於深入瞭解金澤水庫上游來水特徵汙染物的空間分佈規律具有重要意義。

圖2 金澤水庫上游來水乾流沿程水質指標空間變化規律

（1）太浦河干流6個監測點位，各指標均值按單指標評價，

太浦閘下、平望大橋、金澤水庫出水屬於Ⅲ類

，其他各點均值在Ⅳ類，極值全部在Ⅳ類。

（2）

就綜合汙染指數而言，太浦閘最低

，從平望大橋監測點起開始有較大幅度增長，至金澤水庫取水口都處於輕汙染水平以上，全程只有太浦閘下、引水河入口和金澤水庫出水屬於微清潔水平。

（3）

各水質引數在太浦閘下均較好

，溶解氧從黎裡東有較大下降，至金澤水庫取水口達到最低。

（4）

高錳酸鹽指數、氨氮、BOD5、石油類、糞大腸菌群在平望大橋有大幅上升

，至金澤取水口維持在較高水平，說明在該區間水質較差；現場調查京杭大運河南北支、老運河等船舶及附近加油站碼頭較多，可能是導致石油類超標的主要原因。

（5）就金澤庫區水質空間變化而言，經水庫停留後出水各引數都有不同程度的改善。

（6）太浦河干流（金澤水庫上游）各斷面2018年藍藻數量及

葉綠素a含量，從太浦閘下至金澤水庫取水口各斷面藍藻數量逐漸下降，太浦閘下最高，金澤水庫取水口最低，降幅為69.8%；各斷面2018年葉綠素a含量與藍藻數量高低關係大體一致，

以太浦閘下葉綠素a含量最高，為23。7 μg/L，金澤水庫取水口最低，為7。0 μg/L。各支流匯入未見明顯帶入，說明金澤水庫及上游來水中的藻類與葉綠素a主要來自東太湖（太浦閘下）。

因此，東太湖來水水質是影響金澤水庫及上游來水水質的一個重要因素。

1.2 太浦河支流水質特徵分析

1.2.1 各監測點年度均值與極值

表3 2018年太浦河支流各斷面水質指標濃度年度均值與極值 （單位：mg/L）

2018年，揮發酚僅平西大橋有3次未達到Ⅲ類，其餘斷面各測次均能達到或者優於Ⅲ類，化學需氧量偶爾有Ⅳ類。太浦河7條支流中按均值分析，南岸5個監測斷面，厙港大橋、平西大橋和梅潭港大橋水質類別為Ⅲ類，雪湖橋為Ⅳ類（超標指標為石油類）；瑪瑙庵大橋為Ⅴ類（超標指標為氨氮）；北岸科林大橋和北窯港預警站水質均為Ⅲ類。按支流各斷面濃度極值分析，以北窯港預警站水質較好，超標指標較少；其他監測點不同程度超標的指標有：溶解氧、高錳酸鹽、氨氮、總磷和石油類，平西大橋、科林大橋、雪湖橋和瑪瑙庵大橋水質均較差，

各主要水質指標均嚴重超標。

在各項水質指標中，以溶解氧超標最為嚴重，其中，科林大橋年內溶解氧最小，為1。8 mg/L，超標率為40。4%；高錳酸鹽指數以平西大橋年內最大，為9。35 mg/L，超標率為26。26%；氨氮以瑪瑙庵大橋年內最大，為9。72 mg/L，超標率為69。7%；總磷以平西大橋年內最大，為0。568 mg/L，超標率為27。27%；石油類以雪湖橋年內最大，為0。23 mg/L，超標率為57。58%。

支流各斷面銻年均濃度均低於0.005 0 mg/L的標準限值，以雪湖橋最高，厙港大橋最低；

大運河南岸支流平西大橋與梅潭港之間，銻維持在較高濃度範圍，這個趨勢與朱慧峰對於黃浦江上游水源地銻的2017年分佈規律一致，但濃度值與超標次數較2017年大幅下降。

1.3 水穩特徵對水質變化的影響分析

1.3.1 水量及支流匯入對水質的影響

根據太浦河南岸5個、北岸2個支流監測站點在幹流落潮期的瞬時流量監測值，估算支流月平均流量，分析2018年太浦河干支流水量變化過程，並對沿程水量平衡進行初步估算，結果如圖3所示。由圖3可知進出入太浦河的水量與流向。

圖3 2018年太浦河干支流水量平衡初步分析結果示意

太浦河南北岸7條支流，主要指標變化趨勢如圖4所示。

圖4 2018年金澤水庫上游來水乾支流水質指標沿程變化規律

(1)太浦閘下至平望大橋段

厙港（厙港大橋）、京杭運河南支（平西大橋）在此段匯入，幹流水質變差明顯。平西大橋的氨氮、總氮、總磷、銻濃度均較高，厙港大橋銻濃度略高於太浦閘下，低於平望大橋。結合與水質同步監測的流量、流向監測資料，南岸厙港大橋均為入太浦河，平西大橋以入太浦河為主。平西大橋及厙港大橋水質均差於太浦閘下，其共同作用是太浦閘下至平望大橋段水質變差的原因。

(2)平望大橋至黎裡東大橋段

從平望大橋至黎裡東大橋段共有3條支流匯入，分別是京杭運河北支（科林大橋）、老運河（雪湖橋）和牛頭河（瑪瑙庵大橋），幹流各項水質指標均有不同程度的變差。科林大橋、雪湖橋、瑪瑙庵大橋斷面水質均明顯差於幹流，雪湖橋和瑪瑙庵大橋銻濃度均遠高於幹流，科林大橋銻濃度與幹流基本持平，對幹流銻濃度影響較小；結合與水質同步監測的流量、流向監測資料，科林大橋、雪湖橋均為入太浦河，瑪瑙庵大橋斷面來水主要為西側雪湖來水和附近工廠排水，一般情況下以出太浦河為主，對太浦河水質影響較小，太浦河水位低於瑪瑙庵橋水位時就會嚴重影響太浦河水質。平望大橋至黎裡東大橋段水質變差是老運河和京杭運河北支共同作用的結果。太浦河雪湖橋區域的銻濃度明顯增加，可能與位於該區域範圍內（盛澤、天凝、王江涇和平望等鎮）的紡織產業密切相關。

(3)黎裡東大橋至金澤段

從黎裡東大橋至金澤段共有2條支流匯入，分別是西滸蕩（梅潭港大橋）和北窯港（北窯港預警站）。從黎裡東大橋至蘆墟大橋段高錳酸鹽指數、氨氮和總氮濃度基本保持穩定，溶解氧和總磷有所好轉；蘆墟大橋至金澤斷面溶解氧、高錳酸鹽指數、總磷均基本穩定。結合與水質同步監測的流量、流向監測資料，梅潭港和北窯港均為入太浦河，梅潭港氨氮和總氮濃度均差於幹流，銻濃度遠高於幹流斷面，總磷濃度優於黎裡東大橋，北窯港預警站氨氮和總磷、銻均優於幹流黎裡東大橋。因此，西滸蕩的匯入是此段水質變差的主要原因。

透過幹流沿程水質變化趨勢可見，太浦閘下至金澤斷面幹流斷面各主要水質指標均有不同程度的變差。因此，推定支流較差水質的匯入是幹流水質變差的另一個重要原因。

1.3.2 入河汙染物通量對水質的影響

2018年，太浦閘下、平望大橋和金澤斷面的高錳酸鹽指數、氨氮及銻的入河汙染物通量如表4所示。由表4可知，高錳酸鹽指數和銻的入河通量，太浦閘下至平望大橋段的入河通量佔太浦閘下至金澤段總入河通量的42。7%和43。8%，平望大橋至金澤段入河通量佔總入河通量的57。3%和56。2%。

太浦閘下至平望大橋入河汙染物通量較高與平西大橋水質較差有關；氨氮以平望大橋至金澤段為主，佔總入河通量的70.7%，

與瑪瑙庵大橋、科林大橋和梅潭港大橋氨氮濃度較其他支流明顯偏高有關。太浦閘下高錳酸鹽指數通量佔金澤通量的40。7%，氨氮佔10。8%，銻佔28%。因此，氨氮受支流匯入影響較大，銻次之，高錳酸鹽指數受支流匯入影響最小，但絕對增加量銻和高錳酸鹽指數都比較大（分別為13。53萬t、1。85萬t）。

因此,汙染物通量也是影響幹流水質因素的原因之一。

表4 太浦河主要幹流入河汙染物通量及佔比

1.3.3 降雨、太浦河泵閘排程對水質的影響（以銻為例）

2017年金澤水庫建成投入執行以來，干支流發生過多起銻超標事件。根據太湖流域管理局水文局（資訊中心）提供的分析資料，2017年—2018年7次太浦河銻濃度異常事件中有6次其前期杭嘉湖區2日累計降雨量達到或超過 50 mm，太浦閘均處於關閘狀態。對銻超標時段的天氣、泵閘執行情況進行分析，如表5所示。

表5 降雨、太浦河泵閘排程對太浦河水質的影響

對2014年—2017年15次前期杭嘉湖區2日累計降雨量達到或超過50 mm的過程進行分析，有8次杭嘉湖區2日累計降雨量達到或超過50 mm時，太湖與平望水位差不超過0。10 m（-0。04～0。10 m），這8次過程之後均導致太浦閘倒流而關閘；1次過程引起杭嘉湖區王江涇等站水位接近保證水位而導致太浦閘關閘，因此，僅有6次過程未造成太浦閘關閘。

太浦河銻濃度異常主要原因是杭嘉湖區強降雨造成，強降雨將位於杭嘉湖區的印染企業排放的銻汙染物帶入太浦河；另一方面，強降雨導致太浦河和杭嘉湖區水位猛漲，引起太浦閘因倒流或區域汛情緊張而關閘，使得帶有較高銻濃度的水無法得到太浦閘來水的稀釋，從而導致太浦河干流銻濃度異常。因此，降雨、太浦河泵閘排程也是影響金澤水庫來水水質的因素之一。杭嘉湖區域2日累計降雨量達到或超過50 mm，因防汛安全要求可能會關閘太浦閘，會導致金澤水庫及上游來水銻升高，可將降水量超過50 mm與關閘作為預警指標，開啟泵站機組，泵閘聯動，進行應急水量排程，保障來水水質。

結論與建議

2.1 結論

（1）2017。10—2019。3監測週期內太浦河干流水質為Ⅲ～Ⅳ類，金澤斷面水質穩定，金澤水庫可穩定達到Ⅲ類水要求。

（2）2018年太浦河支流水質：南岸為從Ⅲ～劣V類，以雪湖橋和瑪瑙庵大橋水質最差；北岸為Ⅲ類。

(3)金澤水庫及其上游來水特徵因子為：石油類、糞大腸菌群、ABS、化學需氧量、氟化物、鐵，高錳酸鹽指數、BOD5、銻這9項。

（4）金澤水庫及其上游來水，受上游來水水量水質、支流匯入水質、汙染物通量、東太湖來水水質、降雨、太浦河泵閘排程等因素的影響，水質變化較為明顯。

2.2 建議

（1）

合理排程，

在保障防汛安全的同時，合理調配水量分配，加大上游來水比例。

（2）

加大支流的綜合治理力度，確保入太浦河的支流水質；

控制汙染物通量，加大環保產業產能升級改造，確保達到排廢標準，有效降低汙染物總量；太浦河南岸雪湖橋區域內銻明顯增加，可能與該區域的紡織產業排廢相關，因此，要加大環保產業產能升級改造。

（3）

可將降水量超過50 mm與關閘作為銻預警指標，

開啟泵站機組，泵閘聯動，進行應急水量排程，保障來水水質。

（4）開展水源保護和取水研究，東太湖水質是目前金澤水庫上游來水中較為優質的水源，

開展東太湖取水研究，

確保金澤水庫上游來水更優質安全可靠。透過望虞河引長江水入太湖，可以增加太湖枯水期水量，河道入湖水經過湖體的水質淨化，有利於提高太湖出水水質；太浦河是太湖下游出口，有利於維持太浦河出水良好水質，也為太浦河向下遊供水提供水量保證。

排版：西貝

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