永定河怀来段氮磷时空分布及迁移规律研究

发布时间：2020-06-18 01:03

【摘要】：为永定河怀来段水质提标,使八号桥国控断面达到III类水质要求,对永定河怀来段进行水质评价,确定水质污染程度,摸清氮磷的时空分布特征和水质变化规律,是该河段污染源控制、建设官厅水库上游国家级生态保护工程的前提。本文选取永定河怀来段作为研究对象,针对河流富营养化问题进行了为期一年的水质监测,明确永定河怀来段的氮磷时空分布特征,采用综合水质标识指数评价法,对该河段不同时期水质污染特征进行综合评价;运用主成分分析法确定该河段主要污染因子;用聚类分析法确定各个采样点空间分布特征;采用氮磷比和富营养化综合指数评估水体富营养化程度,探索永定河怀来段氮、磷污染现状,分析水体氮、磷营养盐结构时空变化规律,解析富营养化风险,以期揭示该河段的水质指标的时空变化特征;使用QUAL2k模型进行污染物迁移转化模拟,并且提出优化方案,使八号桥国控断面能够达到Ⅲ类水体要求,以期对永定河入库污染负荷削减提供参考依据。永定河怀来段水体整体较差,TN均值为10.60 mg/L,ON和NO_3~--N为TN的主要的存在形式;TP的均值为0.64 mg/L,SRP占TP的44.85%;春季灌溉回水使永定河干流氮磷的含量显著增加,尤其是ON增加明显。永定河怀来段综合水质标识指数为5.722,为Ⅴ类水体。永定河怀来段水体污染物主要是氮磷营养盐和耗氧型有机物。永定河怀来段平水期和丰水期表现为磷为限制性营养元素(氮磷比30,),而枯水期水质适合藻类生长(7氮磷比30),但由于北方枯水期为冬季,温度较低,爆发水华的可能性较低。永定河怀来段水体时空变化大多数处在“富”营养化阶段。永定河怀来段干流河流动力学过程良好,河流流态具有连续性,干流水华现象的可能性较低。永定河怀来段COD、NH_4~+-N、TN和SRP的综合衰减系数经一级反应动力学方程计算为2.97、2.80、1.57和21.80,计算值经水力校正后,综合衰减系数均变化较小,经过可靠性验证均没有超过10%,综合衰减系数可以忽略水力修正。使用QUAL2K模型准确模拟永定河怀来段水体水质,模拟值和实测值的相近,相对误差均在20%以内。QUAL2K模型对永定河怀来段DO的模拟精度最高,其次是COD和NH_4~+-N。官厅水库上游退地水生态湿地保护与修复综合治理工程建设完成后,理论上洋河张家口市八号桥国控断面DO、NH_4~+-N能够达到Ⅲ类水体标准。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X522
【图文】：

永定河,流域水系

河北大学理学硕士学位论文第 2 章研究方法2.1 永定河怀来段概况2.1.1 自然环境概况永定河流域包含洋河、桑干河两大支流，桑干河起源于山西省宁武县南河湾，洋河上游分为东洋河、西洋河和南洋河，分别发源于内蒙古自治区察哈尔右翼前旗四顶房村、内蒙古自治区兴和县西州村和山西省阳高县贾庄，三条支流在河北省万全县北沙城乡岸庄屯村汇流后形成洋河干流。洋河、桑干河于怀来县朱官屯后汇合称永定河。永定河与东沙河混合后经八号桥国控断面进入官厅水库。永定河流域上游主要为山区河流，海拔1000~1500 米，生态环境较差，土壤侵蚀严重是永定河水泥沙含量较大的主要因素。

示意图,永定河,采样点,溢水沟

2.2.1 水样采集及现场调研永定河怀来段共设置采样点 14 个，设置在主要的支干流以及入河口，且选取时尽量避开回水区、死水区，选择在顺直的河道上，河床稳定、水面宽阔且无浅滩。基于此原则，在洋河上设置监测断面 HL1，桑干河上设置监测断面 HL13，两条河汇合充分混匀后设置 HL2，东沙河为怀来县的城市纳污河流，设置 HL6 和 HL8，其中 HL8 为东沙河和溢水沟来水汇合前断面，HL6 为汇合后断面，东沙河与永定河混合均匀后设置 HL9，八号桥国控断面处设置 HL3，溢水沟上监测位点有 HL10、HL14、HL7。溢水沟的水从HL10 部分分流到鱼塘 HL11、HL12，最后进入到芦苇香蒲湿地 HL4、HL5。水量较大时，芦苇香蒲湿地的水可能回流到溢水沟中。各采样断面见图 2。于 2016 年 11 月~2017年 10 月每月 26 日对永定河怀来段主流线 6 个断面进行 12 次水样、沉积物采集，用有机玻璃采水器采集水样，当水深大于 1m 时在水面下 0.5m 处采集，当水深小于 1m 时，在中间位置采样，调节 pH，密封，然后带到实验室测定。经现场调研永定河怀来段干流河宽 7.0~11.3m，平均流速 0.83m/s，水深 0.56~1.40m，河床坡降为 0.00183~0.00754。

【参考文献】