刘 琦，张 延，邹天舒

（北京市城市河湖管理处，北京 100089）

南长河、双紫支渠、转河是首都核心区的上游水系，如图1所示。南长河水面面积为28.84 万m，河道长5.06 ㎞，平均水深为2.15 m，库容为13.2 万m；双紫支渠水面面积为2.33 万m，河道长2.45 ㎞，平均水深为0.92 m，库容为1.12 万m；转河水面面积为5.58 万m，河道长3.7 ㎞，平均水深为2.66 m，库容为20.4 万m。其中，南长河公园、紫竹院公园、北京动物园和北京北站坐落于河道间，南长河、双紫支渠、转河（简称上游水系）不仅担负着亲水游玩、景观绿化的重要作用，还承担供水、防汛、通航的功能，因此上游水系的地理位置和功能的重要性使得水体质量成为市民关注的焦点。

图1 北京市河湖水域分布

1 研究南长河、双紫支渠和转河的目的及意义

河湖是陆地生态系统的重要组成部分，近年来随着经济发展，人类活动造成上游水系出现不同程度的水环境污染。上游水系承载着为首都核心区输水的重任，发挥着不可估量的作用。本文通过分析上游水系的水体富营养化程度，提出改善水质的方法，为预防首都核心区的水质恶化提供指导性建议。

2 上游水系生态系统分析

2.1 水体富营养状态分析

水体富营养化是指在自然因素和人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河流等缓流水体中，引起藻类等浮游生物迅速繁殖，水体中溶解氧含量下降，导致水质恶化的现象。水体富营养化分析就是通过与水体营养状态有关的一系列指标与指标间的相互关系，对水体的营养状态做出定量判断，预测水体发展趋势。

为全面了解上游水系富营养化情况，2021年4月至10月，周期性监测水体的水温、透明度（SD）、pH、溶解氧（DO）、高锰酸盐指数（COD）、五日生化需氧量（BOD）、氨氮（NH-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和叶绿素a（chla），采用综合营养状态指数法对上游水系富营养状态进行评价和分析。

2.2 水温、透明度和pH 分析

上游水系4-10月的平均水温为21.45 ℃，其中，6月、7月、8月的水温均超过25 ℃，温度的升高容易引发藻类繁殖，其间应加强对水体的关注。透明度在7月有明显的下降趋势，但总体情况良好，平均为122 cm。pH 在7.7～8.7 变动，平均值为8.32，水体较稳定，处于偏弱碱性状态。但研究发现，一些藻类在高pH 条件下生长较快，这对防止水体富营养化十分不利。具体指标数值如表1所示。

表1 上游水系的水温、透明度和pH

2.3 DO、CODMn、BOD5、NH3-N、TN、TP 和chla 分析

从北京城区河湖的化学指标来看，DO、COD、BOD、NH-N、TN、TP 和chla 的监测结果如表2所示。

表2 北京城区河湖的化学指标

2.3.1 溶解氧

水体中的溶解氧含量与水温、有机物含量及藻类光合作用强度有很大的联系，当水体受到污染时，耗氧情况就会严重，水体中的厌氧成分快速繁殖，造成水体污染，因此溶解氧成为反映水体污染程度的重要指标之一。2021年4-10月，上游水系溶解氧含量为6.5～9.2 mg/L，平均值为7.94 mg/L。通过溶解氧数值与水温数值共同分析发现，伴随水温的上升，水体中的溶解氧呈下降趋势，但差异不大。

2.3.2 高锰酸盐指数

上游水系COD变化范围为2.9～9.8 mg/L，平均值为4.63 mg/L，在8月达到最大值，为9.7 mg/L。当数值超过4 mg/L 时，水体已经不同程度地受到有机物的污染。

2.3.3 五日生化需氧量

上游水系不同月份的BOD保持在1.9～4.4 mg/L，差异较小，在8月到达峰值，为4.32 mg/L。

2.3.4 氨氮

氨氮是水体的营养素，可导致水体富营养化现象，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害作用，是反映水体污染程度的指标之一。2021年，上游水系氨氮指标保持在0.1～0.2 mg/L，差异小，比较稳定。

2.3.5 总氮

2021年，上游水系总氮含量在1.0～1.5 mg/L变动，平均值为1.25 mg/L。最高值出现在7月，为1.49 mg/L。根据中国湖泊水库营养分类指标，总氮大于0.2 mg/L 时，该水体属于富营养水体，上游水系总氮含量远远超过0.2 mg/L。

2.3.6 总磷

2021年，上游水系总磷含量在0.01～0.06 mg/L变动，平均值为0.03 mg/L。最高值出现在7月，为0.06 mg/L。根据划分湖泊营养类型的指标，总磷大于0.03 mg/L 的水体属于富营养水体，上游水系总磷含量在0.03 mg/L 附近波动，属于富营养水体。

2.3.7 叶绿素a

叶绿素a 是反映水体中浮游藻类生物量的综合指标。上游水系叶绿素a含量保持在0.003 5～0.016 mg/L，平均值为0.008 3 mg/L。峰值出现在7月，为0.015 8 mg/L。当叶绿素a 的含量大于0.01 mg/L 时，该水体为富营养水体。

2.4 综合营养状态指数法

综合营养状态指数法根据参数在评价过程中所占的不同权重来进行计算，这种方法强调了超标项目的影响。通过权重的作用，其评价结果比传统方法准确，这也更加能够反映上游水系的实际富营养状况。影响水体富营养状态的因素很多，本文采用COD、TP、TN、chla 和SD 5 个营养状态指数来评价上游水系富营养化状态。

2.4.1 综合营养状态指数计算公式

综合营养状态指数的计算公式为：

式中：(∑)为综合营养状态指数；W为第种参数的营养状态指数的相关权重；()为代表第种参数的营养状态指数；为富营养化评价的参数个数。

以chla 作为基准参数，则第种参数归一化的相关权重计算公式为：

式中：r为第种参数与基准参数chla的相关系数。

表3 中国湖泊（水库）chla 与其他参数的相关关系

分项营养状态指数的计算公式分别为：

式中：叶绿素a（chla）的单位为mg/m，透明度（SD）的单位为m，其他指标的单位均为mg/L。

2.4.2 水体富养状态评价结果

利用2021年4-10月水质监测数据，计算各月份营养状态指数，根据中国湖泊（水库）营养状态分级数值（见表4），对上游水系目前水体营养状态进行评价（见表5）。4月、7月(∑)高于50，属于轻度富营养化程度，5月、6月、8月、9月、10月(∑)均低于50，属于中营养化程度，水体质量较好。

表4 中国湖泊（水库）营养状态分级

表5 上游水系4-10月水体富养状态评价

3 上游水系水体治理对策

通过分析2021年上游水系情况可知，总体水质趋于良好，4月和7月水体处于轻度富营养状态。针对河道存在的问题和水质数据分析结果，本文提出改善上游水系水质的措施建议。

一是加强排污治理，督促北京排水集团加强产权管线的日常检查，避免出现管线堵塞等原因导致污水入河，污染河道水体。雨污合流管线可采取工程措施进行改造升级，有效降低雨中污染物入河的总量。二是借助河长制、联合执法等措施，依法依规对违法排污、私排乱排等问题加大处罚力度，起到警示作用。三是目前南长河、转河已经列为全年禁渔，应加强与海淀区农业执法大队的日常联络，加强对违法行为的处罚，有效保障河湖生态环境。四是加强宣传教育力度。提高人们特别是老旧小区居民、临河商贩的环保意识，不乱倒生活污水，自觉保护水生态。五是目前上游河道中均有水草生长，如轮藻、金鱼藻等沉水植物，日常维护中应控制好水草高度，保障整体效果，如清割不及时，将会导致水草大面积死亡腐烂，死亡的沉水植物会进行腐烂分解，将有机氮、磷重新释放回水中，最终导致水体中氮磷含量增高。六是补植多样性水生植物，形成良好的水生植物体系。转河可在原水生植物槽内补植芦苇等挺水植物，双紫支渠建议补种睡莲，南长河没有水生植物槽，结合水深，建议在水面中央区域设置生态浮岛，以浮岛作为载体，种植挺水植物。

4 结语

本文通过对上游水系水体的周期性监测，掌握了目前水质特征和营养化指标变化情况，并结合现状提出六点建议，有效控制水体的营养物质浓度。在实际应用中，多项措施还需要恰当组合，做到预防为主，防治结合。在不断的探索和研究中，上游水系的水质改善工作一定能够取得理想的效果，以保障下游核心区的水环境安全。