南水北調東線調水前后洪澤湖總磷含量時空變化探討

韋翠珍 付小峰2 李洪亮

（1.中水淮河規劃設計研究有限公司 合肥 230601 2.淮河流域水資源保護局淮河水資源保護科學研究所 蚌埠 233001）

目前調水工程涌現，以緩解中國水資源空間分布不均衡與經濟發展的矛盾。長江干流已建或規劃建設跨流域調水工程多達近20 項[1]，南水北調東線工程位列其中。由于總磷河流水環境質量標準高于湖泊4 倍[2]，因此引調長江水后是否會惡化輸水線路各湖泊的水環境狀況備受關注。

洪澤湖作為淮河流域最大的湖泊，是蘇北地區居民生活、農業、工業水源，也是南水北調東線工程重要輸水線路和調蓄湖泊，其水環境狀況關乎南水北調的水質安全，也關系沿湖地區乃至淮河流域的可持續發展[3]。本研究基于洪澤湖多年監測數據，分析南水北調東線調水前后洪澤湖總磷含量時空變化，為制定洪澤湖水質改善和南水北調東線水環境保障措施提供基礎支撐，也可為其他調水工程對調蓄湖庫的富營養化風險影響提供參考。

1 研究區域與方法

1.1 研究區域

洪澤湖是淮河流域最大的湖泊型水庫，其地處蘇北平原中部西側，淮河中、下游結合部，是淮河河床的組成部分。洪澤湖西北部、西部和南部有時斷時續的低山和崗阜，東部地勢低平。臨近京杭大運河里運河段，背枕廢黃河，西納淮河，南注長江，東通黃海，北連沂沭，湖面分屬江蘇省淮安市的盱眙、洪澤、淮陰區3 縣（區）和宿遷市的泗陽、泗洪、宿城區3 縣（區）。

根據洪澤湖水文、水動力學特征、水質、生物分區特征，以及洪澤湖水功能區區劃特征，該研究將洪澤湖水域分成8 個區（圖1）：溧河洼區新汴河、新濉河匯入，地勢較高，水生植物分布較廣，生長茂盛[4]；臨淮區汴河、濉河匯入；老子山區為淮河匯入；三河區為三河匯入或匯出；二河區為蘇北灌溉總渠和二河出湖口；成子湖南區為徐洪河匯入或者出湖口；成子湖北區水體流動性差，水質受宿遷市城市尾水的影響[5]。該研究在每個分區設置1～3個水質監測點，全湖共計16 個（見圖1）。

1.2 調查與監測方法

野外調查于2011—2018年進行，每月10日左右采樣一次。水樣帶回實驗室后，采用《水質總磷的測定鉬酸銨分光光度法》（GB/T 11893-1989）測定總磷。

圖1 洪澤湖水域分區及水質監測點示意圖

圖2a 2011—2018年洪澤湖總磷變化圖

圖2b 調水前后總磷含量圖

圖3 調水前后洪澤湖總磷季節變化圖

圖4a 洪澤湖全湖總磷空間變化圖

圖4b 調水前后洪澤湖總磷空間變化圖

利用WPS Office 2019 表格進行數據整理，IBM SPSS statistics 24 進行統計分析。南水北調東線于2013年10月19日通水，10月14日監測，因 此該研究設置2011年1月—2013年10月為調水前，2013年11月—2018年為調水后。

2 結果與分析

2.1 調水前后總磷總體變化

洪澤湖總磷含量較高，8年來年均值為0.086mg/L，每年均高于0.05mg/L（見圖2a），是洪澤湖水質的定類因子之一。2013年總磷含量最高，隨后逐年下降，2018年略有回升。調水后總磷略有下降（見圖2b），但T 檢驗結果顯示調水對洪澤湖總磷變化的影響并不明顯（Sig.=0.222）。

2.2 調水前后總磷季節變化

無論調水前或調水后，洪澤湖秋季總磷含量最高，冬季次之，春秋季差異不大。調水后總磷在春、夏、冬季低于調水前，而秋季高于調水前（見圖3），T 檢驗結果顯示春季和冬季下降顯著（Sig.=0.000/0.029），夏秋季變化差異不大。比較調水前和調水后各季節的差異發現，調水后從春季開始總磷逐漸升高，秋季達到頂峰，冬季迅速下降，差異性顯著（Sig.＜0.01）；而在調水前春夏相差較小，秋季顯著高于夏季（Sig.=0.020），秋冬差異也不明顯。

2.3 調水前后總磷空間變化

縱觀全湖，溧河洼區總磷最高，中心湖區和老子山區次之，臨淮區最低（見圖4a）。比較調水前后不同區域的總磷變化，結果顯示成子湖北區、臨淮區、中心湖區調水后總磷高于調水前，其他區域反之（見圖4b）。但T 檢驗結果顯示調水后洪澤湖大部分水域總磷變化不明顯，僅成子湖南區和溧河洼區調水后顯著下降（Sig.=0.019/0.009）。

3 結論與討論

通過2011—2018年的總磷監測數據分析長江調水對洪澤湖總磷的時空變化規律。總體而言，調水前后洪澤湖總磷變化不明顯；從時間維度上看，調水后春季和冬季洪澤湖總磷顯著下降，夏秋季差異不顯著；從空間維度上看，調水后成子河南區和溧河洼區總磷顯著下降，但其他湖區差異性較小。綜上所述可以看出：

（1）5年的調水并未顯著影響洪澤湖的總磷水平。由于總磷的河流水環境質量標準明顯高于湖泊，認為引調長江水北送可能會惡化調蓄或過水湖泊的水環境質量，但本研究結果顯示該現象并未出現。

（2）調水后洪澤湖季節變化明顯，春冬季顯著下降。冬初、春末是南水北調東線受水區農業灌溉高峰，需水量大，調入長江水后隨即出湖進入各灌區，提高了水體交換率，可能因此降低了春冬的總磷含量。

（3）調水后洪澤湖空間差異不明顯，僅成子湖南區和溧河洼區顯著下降。南水北調東線洪澤湖輸水線為三河入湖，成子南區的徐洪河出湖向北送水。調水后長江水調入三河區，經過中心湖區和成子河南區后出湖，這可能使得成子湖南區總磷流失，總磷含量降低；淮河干流水入老子山區后與三河區的長江水匯流，水力作用使得淮河水沖入溧河洼區，可能因此稀釋了溧河洼的總磷，總磷含量下降。

（4）洪澤湖無論調水前、后總磷含量均較高。一般而言，湖泊水體磷主要來源于工業點源、農業面源、內源以及各匯入河流所攜帶的磷。入洪澤湖主要河流包括淮河干流、新汴河、新濉河、汴河、濉河、三河、徐洪河等，除了長江水外，上述河流攜帶的磷亦有貢獻。因此洪澤湖高磷來源于何處有待進一步研究■