沱江三皇庙水文站洪水过程中水质变化分析

(四川省成都水文水资源勘测局，四川 温江，611130)

沱江是长江的一级支流，也是四川省腹地的重要河流之一。沱江以绵远河为主源，先后接纳了石亭江、湔江、清白江、毗河等四条主要支流，在四川省金堂县赵镇称为沱江。沱江流域城镇集中、人口密集，环境压力日益增加，水污染治理任务艰巨。在一次流域降雨形成的洪水过程中，水质水量都会发生变化。通过分析沱江三皇庙水文站洪水过程水质水量的变化特征和规律，进一步从宏观上分析沱江上游污染物来源，为打好沱江污染防治攻坚战提供一些依据和参考。就此选取三皇庙水文站2018年“7·2”和“7·11”两场洪水过程中水质水量监测资料进行分析。

1 三皇庙水文站基本情况

三皇庙水文站位于四川省金堂县悦来镇(东经104°29′，北纬30°48′)，是沱江上游各支流汇合后的第一个水文站，控制集水面积6590km2，该断面以上有6个水文站、13个雨量站(不含中小河流布设的站点)。河流特性为平原河流特性，洪水涨水慢，持续时间长，断面冲淤变化较小，水位—流量关系相对稳定。

三皇庙水文站水质断面2018年全年水质类别为Ⅲ类(均值法)；汛期水质类别为Ⅲ类(均值法)；枯水期水质类别为Ⅳ类(均值法)，主要超标污染物为总磷和氨氮。

2 2018年“7·2”洪水水量及水质情况

2018年7月1日至2日沱江上游普降大雨，暴雨中心主要集中在几个城镇，其中7月2日石堤堰水文站(毗河)8时-14时雨量137.5mm、金轮雨量站(石亭江)8时-14时雨量106.5mm、三水水文站(青白江)14时-20时雨量54.0mm、黄许雨量站(绵远河)8时-14时雨量54.0mm。三皇庙水文站从2日14时开始涨水，23时25分最大洪峰3110m3/s，随后开始回落，到5日3时基本落平，洪水总量为3.6亿m3。

洪水过程主要监测项目为氨氮、高锰酸盐指数、总磷、浑浊度、pH值、电导率，共计6个指标。从监测成果上看，氨氮含量在0.30mg/L～1.07mg/L，高锰酸盐指数3.1mg/L～8.5mg/L，两项指标均在洪峰时含量达到最大，随后降低，但落坡相对于涨坡时的含量大；总磷0.09mg/L～0.14mg/L，与氨氮和高锰酸盐指数恰好相反，在洪峰的时候含量最小，涨落坡的含量相对增大；pH值和电导率在此次洪水过程中基本稳定；浑浊度与流量呈正相关变化。各种指标监测结果见表1。

表1三皇庙水文站2018“7·2”洪水过程水质指标监测结果

序号取样时间流量(m3/s)监测项目pH值电导率氨氮高锰酸盐指数总磷浑浊度μS/cmmg/LNTU①2018/7/2 18:0015608.024210.303.90.12340②2018/7/3 0:0030907.953291.078.50.092200③2018/7/3 20:0014007.863960.717.60.12740④2018/7/4 17:108087.863810.493.10.14670

3 2018年“7·11”洪水水量及水质情况

受前期降雨影响，土壤基本处于完全饱和状态，再加上9-11日沱江上游再次普降大到暴雨，造成此场洪水洪量更大，历时更长，暴雨中心从城镇延伸至了龙门山脉。沱江上游的汉旺场水文站(绵远河)、高景关水文站(石亭江)等在11日的日雨量均达到了110mm以上，尤其广汉雨量站(九曲河)达到了203mm。三皇庙水文站从9日8时开始涨水，19时35分最大洪峰3440m3/s，随后开始回落；受持续降雨影响，11日2时又开始涨水，到19时10分最大洪峰为7810m3/s，而后回落，到14日18时基本落平。洪水总量为15.0亿m3，仅次于1981年洪水，是三皇庙水文站有记录以来的第二大洪水。此次洪水为复式峰。

洪水过程主要监测项目为氨氮、高锰酸盐指数、总磷、浑浊度、pH值、电导率6个指标。在这场复式峰中，氨氮含量在0.37mg/L～0.72mg/L，均是在洪峰时达到最大，后场峰中含量比前场峰大；高锰酸盐指数2.6mg/L～4.4mg/L，在后场洪水涨坡时达到最大值4.4mg/L，相较于2日洪水含量降低；总磷仍然在洪峰时含量最低，相对与2日洪水持平。pH值和电导率在洪水过程中基本稳定；浑浊度在洪峰时达到最大，其余时间都基本稳定。各种指标监测结果见表2。

表2三皇庙水文站2018年“7·11”洪水过程水质指标监测结果

4 两次洪水过程中水量水质关系

从两次的监测成果上来看，监测指标的变化规律有着共性：

(1) 起涨阶段：氨氮、高锰酸盐指数和浑浊度随水量的增加含量增加，总磷随水量的增加含量减小，pH值、电导率基本稳定。

(2) 洪峰阶段：氨氮和高锰酸盐指数在洪峰时的含量较起涨时小，浑浊度在洪峰时的含量最大，总磷在洪峰时含量最小，pH值、电导率基本稳定。

(3) 退水阶段：氨氮、高锰酸盐指数和浑浊度随着水量的减小含量也减小，但当水量落回涨水前，含量却比涨水前有所增大；总磷随着水量的减小含量增大；pH值、电导率基本稳定。

两场洪水过程中各监测指标变化趋势如图1～图4(为优化趋势图，将部分监测指标进行放大或缩小处理：总磷含量放大20倍，电导率读数缩小100倍，浑浊度读数缩小200倍，“7·11”洪水的氨氮含量放大10倍)。

图1 三皇庙水文站“7·2”洪水过程中化学指标过程线

图2 三皇庙水文站“7·2”洪水过程中物理指标过程线

图3 三皇庙水文站“7·11”洪水过程中化学指标过程线

图4 三皇庙水文站“7·11”洪水过程中物理指标过程线

根据这两场洪水水量水质的变化规律得出以下结论：

(1) “7·2”洪水：暴雨中心基本集中在几个城镇区域，氨氮和高锰酸盐指数、浑浊度含量均随着洪水的起涨而增大、退落而减小，说明本次洪水中的污染物含量主要受城镇面源污染影响。总磷含量在水量小的时候大，在水量大的时候小，说明总磷主要为点源污染物影响[1]。

(2) “7·11”洪水：整个沱江上游都是大到暴雨，暴雨中心从城镇区域延伸至龙门山一线，雨量和洪量相较于“7·2”洪水有所增加，但氨氮和高锰酸盐指数、浑浊度含量却没有“7·2”洪水大。这说明城镇以上区域受污染情况小，并且城镇的面源污染物受到了前期降雨稀释降解的影响[2]。总磷含量在水量小的时候大，在水量大的时候小，说明总磷主要为点源污染物影响。

5 结语

在洪水过程中，由于降雨径流的冲刷和淋溶作用，将地表和沉积在下水管网中的污染物带入纳污水体，造成水体污染物的含量增加。随着起涨阶段的水量增大、流速增快，河底的沉积物也被冲刷而起，致使氨氮、高锰酸盐指数和浑浊度等面源污染物的含量都随着流量的增大而增大，而总磷等点源污染物的含量则随着流量的增大而减小。待到洪峰阶段，污染物受到洪水的稀释降解作用，比起涨阶段的含量小。随后的退水阶段，水量逐渐减小、流量变缓，监测断面上游的污染物大多已被冲刷至下游，泥沙吸附着污染物逐渐沉降，造成面源污染物的含量逐渐减小，点源污染物的含量逐渐增大。但接近起涨流量时，沉积物并未完全沉降到起涨阶段的状态，故造成面源污染物含量比起涨阶段大。