北京市汛期降雨对清河水质影响及水环境保障对策研究

杨 莹 郝生超 张 博

（北京市清河管理处，北京 100192）

水生态环境的优劣直接影响着人民的生活质量和幸福指数[1]，研究水质变化对指导人们更有针对性地实施生态环境保护措施具有重要意义。

清河发源于北京西山碧云寺，于朝阳区沙子营汇入温榆河，全长23.6km，流域面积203km2，在北京城市水系中占有重要地位，是北京城区北部重要的防洪通道和生态走廊，良好的河道水生态和水环境对北京城市发展具有重要意义。

相关研究成果表明，水质与降雨频率、强度、水体周边环境、大气有关[2-4]。降雨径流冲刷路面、河道护坡等，可能携带污染物进入水体，导致降雨期水质较差[5]。目前，对于清河水质研究的相关成果较少，降雨对清河水质影响的研究更少。为弥补这方面研究的缺失，本文系统分析清河2 个市级断面清河闸及沙子营闸2018—2022 年水质状况及2022 年7 月清河闸、沙子营闸水质指标数据与降雨的关系，探讨汛期降雨对清河水质产生的影响，为汛期清河水质保障提供科学支撑。

1 数据和方法

1.1 数据来源

研究中涉及的降雨量数据来源于北京市水务局官方网站城市雨情栏目及羲和能源大数据平台。清河闸及沙子营闸的水质状况来源于北京市生态环境局的断面实时监测结果。清河闸及沙子营闸前水体的COD、TOC、BOD、浊度4 项指标数据由河道中布设的两处“水环境侦察兵”每日进行监测，数据来源于北京市河长App 中。

1.2 研究范围

监测点位为北京市清河2 处市级断面清河闸及沙子营闸。

清河闸位于北京市海淀区清河街道，上下游河道属于城市段，周边有大量居民住宅小区，人口较多。监测断面处护坡为混凝土护坡。

沙子营闸位于北京市朝阳区孙河乡，上下游河道属于生态段，上游右岸原孙河乡沙子营闸于2018 年拆迁，目前为北京市温榆河公园朝阳区建设范围。上游左岸有北七家镇歇甲村和南七家村，区域内有较多林地及农田，人口较少。沙子营闸下游为清河入温榆河河口。监测断面处护坡为生态护坡。

1.3 研究方法

对比2018—2022 年5 年内降雨量与清河闸和沙子营闸2 个断面水质状况关系，分析汛期降雨量对水质的影响情况。选取一个降雨量较多的代表月份，按照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的要求对每天的水质情况进行定量比较，研究清河水质各指标值与降雨量的关系，分析降雨造成水质变化的原因，以提出汛期应对水质变化、保障水环境的相关措施。

2 结果与讨论

2.1 清河全年水质情况与降雨量关系分析

2018—2022 年，北京市生态环境局对清河2 处市级断面（清河闸、沙子营闸）进行水质监测，水质总体情况符合水质目标（见表1、表2）。2018—2022 年北京市降雨量见表3。

表1 2018—2022 年清河闸水质状况

表2 2018—2022 年沙子营闸水质状况

表3 2018—2022 年北京降雨量 单位： mm

2018—2022 年，清河闸汛期（6—9 月）水质状况与其他月份无明显差异。

2018—2022 年，沙子营闸Ⅳ类及Ⅴ类水多集中在每年的6—9 月份，此段时间正为北京市汛期，降雨量较大。根据现场调查，沙子营闸上游多为雨污合流口，降雨时雨水混合污水一起排入清河，降雨对水质影响较为明显。

2.2 清河汛期水质情况与降雨量关系

随着近年来河道治理效果显著提升，到2022 年清河水质稳定保持Ⅲ类以上。为了更好地为清河汛期管理提供借鉴，本文选取最近年份2022 年汛期进行分析。

根据表1，清河闸在2022 年汛期6—9 月水质无明显变化。由表3 可知2022 年7 月降雨量达到最大，下一步将选取2022 年7 月份降雨量对清河闸水体COD、TOC、BOD、浊度4 项指标的影响进行进一步分析。

根据表2，沙子营闸在2022 年汛期6 月、8 月、9月水质均为Ⅱ类，仅7 月水质为Ⅲ类，且7 月降雨量达到最大，下一步将选取2022 年7 月份降雨量对沙子营闸水体COD、TOC、BOD、浊度4 项指标的影响进行进一步分析。

2.3 清河闸水质变化特征与主要原因分析

对清河闸2022 年7 月水体的COD、TOC、BOD、浊度4 项指标与降雨量关系进行对比分析，见表4。

表4 2022 年7 月海淀区降雨量与清河闸水质情况

利用相关系数计算公式对降雨量及各水质指标值进行相关性分析：

式中：r为相关性系数；x和y分别为两个变量的取值；和为样本平均值。

由式（1）可以计算出，降雨量与COD、TOC、BOD 指标的相关系数均小于0.03，认为没有相关性。

降雨量与浊度指标相关系数为0.476，再结合图1可以看出，清河闸仅浊度指标与降雨量有中等正相关关系。浊度指标受多种因素影响，受降雨影响较大，若为连续降雨，降雨第二日仍受到影响。由表4 可知，未降雨时浊度值总体上约为6.8NTU，降雨时波动较大，在7 月27 日达到最大，约15.14NTU，最大值较未降雨时增加了约123%。其余降雨日也均有一定增加，降雨后有回落。

图1 2022 年7 月海淀区降雨量与清河闸水质情况

降雨时造成清河闸水质浑浊的原因有： 降雨时对河道底泥产生搅动，造成浊度值增加； 降雨时空气中的灰尘随雨水降落，随市政雨水管网流入河道，造成浊度值增加。

降雨对清河闸水体其他指标影响较小的原因，主要为清河闸位于清河上游，养护标准较高，河道底泥较下游少，且两岸为混凝土护砌，无水土流失现象发生。另外，清河闸处于城市段，无农业面源污染。经过多年对沿线雨水口的治理、截污，上游已无雨污合流口。

2.4 沙子营闸水质变化特征与主要原因分析

对沙子营闸2022 年7 月水体的COD、TOC、BOD、浊度4项指标与降雨量关系进行对比分析，见表5。

表5 2022 年7 月朝阳区降雨量与沙子营闸水质情况

利用式（1）对降雨量及各水质指标值进行相关性分析，计算得出，除TOC 外，降雨量与COD 指标相关系数为0.638，与BOD 指标相关系数为0.639，与浊度指标相关系数为0.705，再结合图2 可以看出，除TOC 外，其他指标均与降雨量有显著正相关关系，且水质数据与降雨持续时间有关，若为瞬时降雨，水质当日内发生变化；若为持续降雨，降雨第二日水质仍受到相应影响。

图2 2022 年7 月朝阳区降雨量与沙子营闸水质情况

COD 指标未降雨时约为10mg/L；在7 月7 日与7月27 日达到最大，约为40mg/L，最大值较未降雨时增加了约300%；其余降雨日也均有增加，降雨后有明显回落。

BOD 指标未降雨时约为2mg/L；在7 月7 日与7月27 日达到最大，约8mg/L，最大值较未降雨时增加了约300%；其余降雨日也均有增加，降雨后明显回落。

浊度指标受多种因素影响，受降雨影响较大，若为连续降雨，降雨第二日仍受到影响。由表5 可知，未降雨时浊度值总体上不超过5NTU，降雨时波动较大，在7 月27 日达到最大，约52.08NTU，最大值较未降雨时增加了约925%。其余降雨日也均有增加，降雨后有明显回落。

降雨时清河沙子营闸水质变差的原因有： 清河沙子营闸上游存在9 处雨污合流口（外环桥下口、立通路道路排水口1、东小口沟口、天通河口、润泽庄园口1、天通苑东厂排水口、歇甲庄村口、废品收购站口、八排干），其中歇甲庄村口及废品收购站口距离沙子营闸均为3km，八排干距沙子营闸2km， 降雨天气污水处理厂溢流[6]，雨水混合未处理的污水流入清河河道，造成COD 和BOD 值增加； 降雨时对河道底泥产生搅动，造成浊度值增加； 降雨时河道两岸生态河坡因多年未整修，植被覆盖率低，会发生较轻的水土流失，产生雨淋沟，泥土流入河道造成浊度值增加； 降雨时空气中的灰尘随雨水降落，经由市政雨水管网流入河道，造成浊度值增加； 沙子营闸上游为城乡接合部，农业面源污染也有可能成为清河河道水体污染的影响因素，种植业和畜禽养殖业可能是造成清河沙子营闸上游COD 和BOD 值增加的原因。

3 清河水环境保障对策

北京市清河闸断面水质受降雨影响不明显，主要是降雨对河道底泥产生搅动引起的河道浑浊。沙子营闸断面水质受降雨影响明显，影响因素主要来自污水管网、扬尘及地表径流、水土流失、农业面源等方面。为保障清河汛期水生态环境，提升汛期水环境抗风险能力，建议从以下方面加强管控措施：

a.完善清河周边污水管网，提升污水处理厂处理能力。同时，要加强对沙子营闸上游各个水口的排查，加强对雨污合流口的整治，有效控制雨天合流制溢流污染。

b.加强河道清理，定期做好河道漂浮物及水绵等的清捞。另外，在河道种植适量的挺水植物和沉水植物，减少底泥扰动。同时，加强河道两岸路面保洁力度及扬尘治理。

c.结合海绵城市建设理念，优化水土保持措施。通过植物措施、永久措施和临时性措施有机结合，合理利用植草沟、雨水花园、透水砖铺装、浅滩种植、乔灌木绿化等措施，达到净化雨水、保持水土的目的。

d.加强农业面源污染防控，有效控制氮磷。推进绿色氮肥使用，限定施肥量，推广绿色农业。另外，对种植灌溉水进行尾水净化，开展排灌系统生态化改造。

e.加强降雨天气巡查巡视，尤其对各个水口进行长期监测。对发现的雨天偷排等现象严格执法，并加大处罚力度，杜绝雨天偷排现象发生。

4 结 语

本文对清河2 个市级断面清河闸及沙子营闸水质指标数据与汛期降雨关系进行分析，认为汛期降雨对清河水质有一定影响，对沙子营闸影响较大，降雨时沙子营闸水质指标COD、BOD、浊度值均有增加。为保证清河汛期时水生态环境，减少降雨对水质的影响，提升汛期水环境抗风险能力，建议从完善周边污水管网、加强雨污合流口整治、加强河道水面及岸坡道路清理、优化水土保持措施、加强农业面源污染防控、强化河道巡查及执法等几个方面来加强管控。