北京內城河湖水質情況分析及思考

蘇濤，蘇蕊，張洋

（北京市城市河湖管理處，北京 100089）

1 緒論

1.1 內城河湖基本情況概述

內城是北京城市的心臟地帶，內城河湖地處內城的中心位置、核心地段，主要由西海、后海、前海、北海、核心區、筒子河等中心區水域組成，為一環水系，是古都重點的風景游覽區，涉及總面積12 km2，累計水面144萬m2，總蓄水量240萬m3。

內城河湖為人工水系，形成方式、水源補給方式均受人工調控影響。隨著時間的推移，內城河湖經歷了發展、變遷、治理等不同的歷程，由基本防護功能水系演變為防汛重點部位和水環境重點保護對象。這些河道、湖泊不僅是北京重要的景觀水域，也是城市水系供水、排水、調蓄洪水作用的重要載體。北京內城河湖水域范圍，如圖1所示。

圖1 北京市內城河湖水域分布

1.2 內城河湖的發展變遷

歷史上，內城河湖水源來自北京西山、北山諸泉。新中國成立后，隨著城市的建設改造，水資源明顯匱乏，為了滿足供水需求，內城河湖水系水源改由密云水庫、官廳水庫引入。內城河湖經歷了逾700 a的歷史變遷，于20世紀50年代實施了一次大規模的疏浚工程，初步改善了水環境；1998年實施了內城河湖深度治理工程，進行了河底清淤、雨污水口整治和部分閘門改建等[1]；2002—2007年連續實施了內城水質改善工程、水循環工程、筒子河推流工程以及核心區推流工程[2]。

1.3 內城河湖供水情況

內城河湖理論年生態環境補水量為1 440萬m3[3]。2014年底，南水北調水進京，且逐年增加來水量，極大地緩解了內城用水供需緊張的局面。從圖2可以看出，2015—2019年內城河湖補水情況。

圖2 2015—2019年內城河湖補水量統計

1.4 內城河湖水質情況

補水水量的增加雖能一定程度上緩解內城河湖環境用水的供需矛盾，但內城河湖水質依然遭受著城市點源、面源的污染影響。內城河湖周邊老舊小區多，私接亂排現象時有發生，排水管道老化現象嚴重，排水基礎設施差，污水管線和雨水管線分流不徹底，每逢降雨，周邊地表污染物、管網淤泥等均被雨水沖刷入河，這些都會加劇內城河湖的生態系統負荷。在造成水體污染的同時河道底泥不斷蓄積，內城河湖水體富營養化程度逐年加重，水體自凈能力逐漸降低。

內城河湖通過松林閘向中心區輸水，表1為內城河湖入水口松林閘2017—2019年水質監測結果評價表。從表1可以看出，內城河湖來水水質雖逐年改善，但仍不能滿足該處水體功能Ⅲ類水的需求。

表1 2017—2019年松林閘水質監測結果評價

2 內城河湖生態系統分析

2.1 內城河湖水體富營養化分析

為了更好地了解近幾年內城河湖的整體水質狀況，在內城河湖選擇了6個監測點（即松林閘、西海、后海、前海、北海、筒子河），從河湖生態系統中確定了與水體富營養化密切相關的9個指標，即水溫、透明度（SD）、pH值、溶解氧（DO）、總氮（TN）、總磷（TP）、化學耗氧量（COD）、生化需氧量（BOD）和葉綠素a（Chla）[4]，于2017—2019年4—10月的每周一進行取樣，將近3 a各月份的數據取平均值進行分析，初步研究內城河湖水體水質變化規律。內城河湖水質監測點分布，如圖3所示。

圖3 內城河湖水質監測點分布

2.2 水溫、SD和pH值分析

內城河湖4月與10月水溫接近（相差僅1.57℃），均維持在20℃以下，水體水質相對穩定，SD較高；7月平均水溫最高，均值達到29.08℃；8月SD均值最低，為61 cm；6—8月SD下降趨勢明顯，平均值為64 cm。從圖4可以看出，水溫與SD之間關系成反比，即水溫越高SD相對越低，反之亦然。

圖4 2017—2019年內城河湖水溫和SD月均值變化曲線

由此推測，內城河湖水溫隨氣溫上升，藻類繁殖速度隨之加快，進而影響SD，因此應密切關注該時間段水體營養鹽指標情況，做好各項措施，調控水中藻類生長。內城河湖pH值相對穩定，水體處于偏堿性狀態，均值為8.03，2017—2019年內城河湖pH值變化曲線如圖5所示。內城河湖的物理指標和pH值，詳見表2。

圖5 2017—2019年內城河湖pH月均值變化曲線

表2 內城河湖的物理指標和pH值

2.3 DO、COD、BOD、TN、TP和Chla分析

內城河湖補水增加后，水體富營養化程度得到了明顯的改善。通過對近3 a 4—10月水體營養鹽指標的分析，并按我國《地表水環境質量標準》（GB3838—2002）中功能分類標準看，內城河湖DO相對穩定，平均值為7.74 mg/L，處于Ⅰ類水質標準，其中6、7、9月處于Ⅱ類水質標準。6個監測點的COD平均值為8.29 mg/L，處于Ⅱ類水質標準及以上。BOD平均值為4.42 mg/L，處于Ⅳ類水質標準，其中4—6、8月處于Ⅲ類水質標準。TN含量偏高，處于Ⅳ類或Ⅴ類水質標準。TP除7月為Ⅳ類水質標準，其余月份均處于Ⅲ類水質標準以上。6月起，藻密度上升趨勢明顯，6—8月Chla明顯高于其他月份，峰值出現在8月，為38.70 mg/L，且變化趨勢與水溫變化成正比，與SD變化成反比。2017—2019年內城河湖水質指標月均值詳見表3，2017—2019年內城河湖DO、COD、BOD、TN、TP和Chla指標變化曲線如圖6—11所示。

圖6 2017—2019年內城河湖DO月均值變化曲線

圖7 2017—2019年內城河湖COD月均值變化曲線

圖8 2017—2019年內城河湖BOD月均值變化曲線

圖9 2017—2019年內城河湖TN月均值變化曲線

圖10 2017—2019年內城河湖TP月均值變化曲線

圖11 2017—2019年內城河湖Chla月均值變化曲線

表3 2017—2019年內城河湖水質指標月均值 mg/L

通過上述分析可以看出，4—10月內城河湖水質TN指標呈現不同程度的超標，基本處于Ⅳ類或V類水質標準。TN是內城河湖主要的污染指標，需要通過水體修復技術進行水質改善，不斷提升內城河湖水體水質狀態。表4為內城河湖的功能要求與現狀水質。

表4 內城河湖的功能要求與現狀水質

3 內城河湖水質改善措施的思考

2014年南水北調水進京后，通過逐年加大內城河湖的供水，一定程度上緩解了內城水資源供需矛盾。由于內城河湖屬于城市河湖供水系統的下游，核心區、筒子河則屬于內城河湖供水系統的末端，因此每遇降雨時，雨污混合水排入并沉積于內城河湖，造成水體的污染；同時，什剎海、北海、故宮等名勝景區每天接待來自全國各地的游客數以萬計，景點內隨手拋棄的垃圾廢棄物等都成為內城水域污染的隱患。通過對近幾年內城河湖營養鹽相關指標的分析，6—8月內城河湖葉綠素a值偏高，水體富營養化程度嚴重，北海棧橋入核心區水域水體透明度低，筒子河汛期低水位運行時透明度低、藻密度高等問題依然是威脅內城河湖水體健康的重要隱患。如何更好提高內城河湖水環境質量，提升服務能力，不斷加大水環境巡查及生物、生態、物理措施的監管力度，需要在實踐中不斷思考。

（1）建議在北海棧橋南側緩流區域種植沉水植物，沉水植物在生長過程中會吸收水體中的營養物質，包括氮、磷等，以改善北海棧橋入核心區水體水質；同時，每年有計劃地收割沉水植物，以轉移水體中過量的營養物質，對緩解水體富營養化發揮積極作用，保障核心區水環境安全。

（2）建議在特定區域如什剎海、北海、核心區、筒子河等，投放鰱魚、鳙魚、草魚等水生動物，增加水體中水生動物的多樣性，并通過動物的濾食控制藻類的蔓延及數量，達到抑制水華發生、改善水生態環境的目的[5]。

（3）建議延長筒子河推流器曝氣時間，強制帶動局部水體流動，增加水體底部溶解氧，配合調整文化宮退水閘、中山公園退水閘，讓筒子河的死水變活水，形成不小于0.05 m/s水流，破壞水華的發生條件，減少表面漂浮物聚集，改善筒子河水環境。

（4）建議充分發揮內城原有水質改善工程措施作用，及時更換、維護硬件，如西海、后海生物調料系統、三海閘上游水質改善工程、北海棧橋隔離柵無紡布等工程措施。

（5）建議每逢降雨及時停止向內城供水，同時加強雨后上游河道水體營養鹽消解生物治理措施，增加監測頻次，待水質達標后恢復供水，有效減少污染水體匯入內城。

（6）建議加大河道巡查和生物制劑投加力度，配合內城河湖水流調度方案，有計劃有目的地投加生物制劑，有效降低內城河湖水體富營養化程度。

4 結論

通過對內城河湖水質情況的整體分析，充分掌握了現階段內城河湖水環境現狀，但要從根本上改善內城河湖水環境，還需要充分發揮物理、生物、生態等各類措施作用，合理調配上游水資源，多措并舉，并進一步探索和完善適合內城河湖的綜合技術措施，探究出一套針對特大型城市人工生態系統的改善方法，在內城河湖建立完善、健康的水生態系統（包括微生物、水生植物和水生動物等）。只有水生態系統的規模達到一定程度，實現了水中營養物質的良性轉化和循環，通過良性生態系統對營養源的爭奪和對藻類生存空間的不斷擠壓，才能有效抑制藻類的生長，最終實現水環境的可持續發展。