清水河壩區(qū)水體總磷含量與上游降雨量相關(guān)性分析

朱貴友 張曙俊 李 東 徐 利

張家口市清水河市區(qū)河段被人為改造設(shè)置31 道橡膠壩，水體滯留明顯，降雨過(guò)后上游水體攜帶大量含磷污染物進(jìn)入河流壩區(qū)，導(dǎo)致河流水體污染。2017年 4月～11月在 市 區(qū) 1#壩 區(qū)進(jìn) 行了總磷含量檢測(cè)，總結(jié)其變化特征，分析壩區(qū)水體總磷含量與上游降雨量之間的相關(guān)性，為改善清水河水體環(huán)境質(zhì)量和防控浮游藻類爆發(fā)提供指導(dǎo)意義。

1.研究方法

根據(jù)清水河壩區(qū)特點(diǎn)及研究目的，在緩沖壩區(qū)1#壩區(qū)設(shè)置總磷含量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，選取崇禮區(qū)為上游降雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，采樣點(diǎn)及清水河流域圖如圖1。采樣時(shí)間為2017年4月～11月，每月1日、15日各采樣一次，1#壩區(qū)水樣采集選用不銹鋼取樣器，采集亞表層水體（水下0.5m），樣品放入保溫箱帶回實(shí)驗(yàn)室12h 內(nèi)完成總磷檢測(cè)，崇禮區(qū)降雨量利用氣象局崇禮監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)。

總磷檢測(cè)方法采用國(guó)標(biāo)《鉬酸銨分光光度法》，數(shù)據(jù)分析采用spss19 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，采用Origin8.0 軟件做圖。

2.總磷及降雨量時(shí)間變化特征

清水河1#壩區(qū)總磷含量平均值為0.14mg/L，變幅為 0.05～0.221mg/L。最高值出現(xiàn)在4月15日，最低值出現(xiàn)在6月5日，總磷時(shí)間變化曲線見(jiàn)圖2。從圖中可知，1#壩區(qū)總磷全年含量較低基本處于Ⅲ類水體以內(nèi)?？傮w變化趨勢(shì)為 4月較 高，5月至 7月較低 ，9月～11月有所上升。季節(jié)變化趨勢(shì)為夏季較低，春秋季節(jié)略高。

降雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位為清水河上游崇禮區(qū)，降雨量數(shù)據(jù)為15日降雨量的總和，崇禮區(qū)15日降雨量時(shí)間變化曲線見(jiàn)圖3。從圖中可知，15日降雨量平均值為24.8mm，降雨量最高值出現(xiàn)在6月15日 至 7月1日 之 間 ，15日 降 雨 量 為70.9mm，4月降雨量為 0，變幅在 0～70.9mm 之間。總體趨勢(shì) 4月較低，7、8、9月份降雨量較高，10 至 11月又降低。季節(jié)變化明顯，春初及秋末降雨量較少，夏季和秋初降雨量較多。

3.清水河壩區(qū)水體總磷含量與上游降雨量相關(guān)性分析

崇禮區(qū)作為清水河上游區(qū)域，降雨產(chǎn)生徑流，清水河壩區(qū)作為上游水體的受納水體，受上游水體的干擾較為強(qiáng)烈。因此，針對(duì)清水河1#壩區(qū)總磷含量受干擾情況，分析了與上游崇禮區(qū)降雨量的相關(guān)性。

清水河壩區(qū)水體總磷含量與上游降雨量雙側(cè)檢驗(yàn)顯著性以及Pearson 相關(guān)關(guān)系系數(shù)分析結(jié)果如表1。從表中可以看出，1#壩總磷含量與崇禮區(qū)降雨量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，兩者做線性回歸圖4 所示。

圖1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位圖

從圖中可知，清水河壩區(qū)水體總磷含量與上游降雨量的線性回歸同樣體現(xiàn)出了負(fù)相關(guān)關(guān)系，一次回歸的斜率為-124。當(dāng)上游降雨量越大時(shí)清水河壩區(qū)水體總磷含量越低，當(dāng)上游降雨量越小時(shí)清水河壩區(qū)水體總磷含量越高。降雨量較少時(shí)，初期雨水?dāng)y帶大量地面污染物且濃度很高進(jìn)入上游河流，當(dāng)進(jìn)入清水河1#壩區(qū)時(shí)，導(dǎo)致壩區(qū)內(nèi)總磷的濃度升高。當(dāng)降雨量較多時(shí)，雖然徑流量很大，但平均濃度要有所降低，進(jìn)入清水河1#壩區(qū)后，相對(duì)雨量少時(shí)，反而壩區(qū)內(nèi)總磷的濃度有所下降。

圖2 1#壩區(qū)總磷時(shí)間變化曲線

圖3 崇禮區(qū)15日降雨量時(shí)間變化曲線

圖4 1#壩總磷含量與崇禮區(qū)降雨量線性關(guān)系

表1 1#壩總磷含量與崇禮區(qū)降雨量的相關(guān)系數(shù)及顯著性

4.結(jié)論

一是清水河1#壩區(qū)總磷含量季節(jié)變化較為明顯，呈現(xiàn)夏季較低，春秋季節(jié)略高的趨勢(shì)。崇禮區(qū)15日降雨量時(shí)間變化總體趨勢(shì)為4月較低，7、8、9月份降雨量較高，10 至 11月又降低。

二是清水河壩區(qū)水體總磷含量與上游降雨量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。當(dāng)上游降雨量越大時(shí)清水河壩區(qū)水體總磷含量越低，當(dāng)上游降雨量越小時(shí)清水河壩區(qū)水體總磷含量越高。

5.對(duì)策建議

上游降雨對(duì)市區(qū)水體總磷含量影響規(guī)律表明：降雨量較小時(shí)地表徑流的初期雨水含有較高濃度的磷污染物進(jìn)入水體，導(dǎo)致下游水體污染。市區(qū)水體防控磷元素污染時(shí)應(yīng)注意上游中小雨產(chǎn)生的地表徑流進(jìn)入水體的初期雨水污染現(xiàn)象。建議在緩沖壩區(qū)做好磷元素和浮游藻類監(jiān)測(cè)，尤其在夏秋季節(jié)，謹(jǐn)防磷元素污染導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。