吳江濤

(新疆哈密水文水資源勘測(cè)局，新疆 哈密 839000)

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榆樹溝水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)與變化趨勢(shì)分析

吳江濤

(新疆哈密水文水資源勘測(cè)局，新疆 哈密 839000)

水庫(kù)水質(zhì)的好壞直接影響水庫(kù)水資源的利用，也嚴(yán)重制約水庫(kù)功能的正常發(fā)揮。榆樹溝水庫(kù)是集工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉、生活供水及城市防洪為一體的綜合樞紐工程，通過(guò)對(duì)榆樹溝水庫(kù)水庫(kù)2006年～2014年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行計(jì)算分析，分別采用單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法和綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)法進(jìn)行水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：榆樹溝水庫(kù)多年綜合水質(zhì)污染指數(shù)小于0.20，水質(zhì)較好。對(duì)水庫(kù)水質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的建議。

榆樹溝水庫(kù)；水質(zhì)評(píng)價(jià)；水質(zhì)趨勢(shì)分析

1 概況

1.1 地理位置

榆樹溝流域地處東天山哈爾里克山南坡，流域高山區(qū)是現(xiàn)代冰川作用區(qū)和永久性積雪覆蓋區(qū)，地理位置介于東經(jīng) 93°57′～94°19′、北緯 43°02′～43°11′之間，全流域在哈密市境內(nèi)，流域由黑溝等 7 條支流從河道右側(cè)入?yún)R，在流域出山口以上15 km處設(shè)有國(guó)家基本水文一處，海拔高度1 670 m，該站重建于1979 年，測(cè)站以上集水面積 308 km2，流域平均坡度38.2‰，流域平均高程3 091 m，河槽平均比降54.0‰。地勢(shì)北高南低，由東北向西南傾斜，托木爾堤峰榆樹溝流域最高峰，海拔4 886 m，哈密榆樹溝流域水系圖見圖1。

圖1 新疆哈密市榆樹溝流域水系圖

哈密市榆樹溝流域海拔4 050 m以上區(qū)域?yàn)楝F(xiàn)代冰川作用區(qū)及永久積性雪覆蓋區(qū)，冰川的最末端最低海拔3 500 m，最高海拔4 360 m，總計(jì)冰川條數(shù)為9條[3]，冰川的總面積有22.85 km2(面積大于4.0 km2的冰川有4條)，冰的總儲(chǔ)量為1.593 km3，占整個(gè)哈密市冰儲(chǔ)量和冰川面積的20%和14.68%，該流域是哈密市范圍內(nèi)面積最大和冰儲(chǔ)量最多的流域。

1.2 榆樹溝水庫(kù)基本概況

榆樹溝水庫(kù)于2000年4月動(dòng)工修建，于2001年12月下閘蓄水。地理位置位于E93°52′14.09″、N43°04′17.51″，工程建成后運(yùn)行十四年來(lái)，對(duì)哈密地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及防洪抗旱發(fā)揮了重要的作用。

榆樹溝水庫(kù)是一項(xiàng)集工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉、生活供水及城市防洪等為一體的綜合性樞紐工程。水庫(kù)壩址以上匯水面積345.3 km2，總庫(kù)容1 112×104m3，其中興利庫(kù)容848×104m3，防洪庫(kù)容212×104m3，死庫(kù)容52.0×104m3。榆樹溝水庫(kù)樞紐工程主要由攔河大壩、導(dǎo)流兼放水洞、溢洪道、進(jìn)庫(kù)公路組成。榆樹溝水庫(kù)規(guī)模為中型，三等工程，永久建筑物為3級(jí)，次要建筑物4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)，水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為50 a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1 000 a一遇，水庫(kù)施工導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇。水庫(kù)運(yùn)行方式為年調(diào)節(jié)水庫(kù)。

2 水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

2.1 河流水質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1.1 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法是通過(guò)計(jì)算超標(biāo)指數(shù)來(lái)確定評(píng)價(jià)等級(jí)的方法，在針對(duì)單因子進(jìn)行評(píng)價(jià)分析時(shí)，常常選用單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法。若評(píng)價(jià)對(duì)象區(qū)域的一類水質(zhì)污染物對(duì)水質(zhì)影響較大且所占比例較大時(shí)，通過(guò)單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法可以分析出水環(huán)境質(zhì)量的大體情況。單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)污染指數(shù)法是將某種污染物實(shí)測(cè)濃度與該種污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較以確定水質(zhì)類別的方法。一般來(lái)說(shuō)確定地下水體中的主要污染因子就是通過(guò)單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)污染指數(shù)的評(píng)價(jià)。

根據(jù)榆樹溝水庫(kù)特點(diǎn)及水質(zhì)狀況．根據(jù)2006-2014年對(duì)榆樹溝水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行了水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中Ⅲ類水質(zhì)類別為依據(jù)，選擇了與污染特征密切相關(guān)的pH值、溶解氧、總磷、總氮、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)(CODmn)、生化需氧量(BOD5)七個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：榆樹溝水庫(kù)近五年水質(zhì)類別變化不大，幾乎在Ⅰ類水和Ⅱ類水之間，主要超標(biāo)污染物為總磷，榆樹溝水庫(kù)總磷單項(xiàng)水質(zhì)類別，汛期水為Ⅲ類，非汛期類別為Ⅱ類。

2.1.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)法

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法是考慮多種水質(zhì)因子，并采用加權(quán)平均等方法來(lái)計(jì)算的水質(zhì)評(píng)價(jià)法。綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法能夠更為全面地刻畫出評(píng)價(jià)對(duì)象整體水質(zhì)狀況，在得到評(píng)價(jià)結(jié)果的同時(shí)能夠分析出評(píng)價(jià)指標(biāo)和水體質(zhì)量要求之間的具體信息，通過(guò)這些信息可以更好地分析水質(zhì)污染狀況并采取相應(yīng)的防治措施。綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法的優(yōu)勢(shì)在于該方法可以靈活應(yīng)用在某一流域的不同斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，也可以應(yīng)用在不同流域，分別分析出水質(zhì)狀況；與單因子指數(shù)法最大的不同在于該方法不會(huì)因?yàn)槟骋活愐蜃又笜?biāo)劣于正常標(biāo)準(zhǔn)就否定整體水質(zhì)，而是通過(guò)整體評(píng)價(jià)獲得合理的結(jié)果；該方法既能在水質(zhì)某一級(jí)別內(nèi)分析污染程度，也能夠比較水質(zhì)五類不同級(jí)別的污染程度。綜合污染指數(shù)計(jì)算公式：

對(duì)于不同原因和性質(zhì)造成的污染物，其污染指數(shù)Pi計(jì)算公式也有區(qū)別。具體分級(jí)見表1。

選取氨氮、生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、pH溶解氧、汞、揮發(fā)酚共計(jì)7頂作為綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)污染指數(shù)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，對(duì)榆樹溝水庫(kù)近9年水質(zhì)的監(jiān)測(cè)成果和資料進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)監(jiān)測(cè)成果資料得知，榆樹溝水庫(kù)2006年至2014年綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)污染指數(shù)都在小于0.20，水質(zhì)狀況按水質(zhì)級(jí)別分級(jí)均屬于好，這與單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)評(píng)價(jià)結(jié)果基本是相符的。

2.2 水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

富營(yíng)養(yǎng)化是一種氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過(guò)多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。一般地，水中總磷達(dá)到0.02 mg/L，無(wú)機(jī)氮達(dá)到0.3 mg/L的水體已處于富營(yíng)養(yǎng)化。在外界自然條件作用下，隨著河流夾帶水生生物殘骸和沖積物在湖泊底下的慢慢沉降下來(lái)并淤積，此時(shí)湖泊會(huì)從平營(yíng)養(yǎng)湖期過(guò)渡為富營(yíng)養(yǎng)湖期，進(jìn)而演變?yōu)殛懙睾蜐駶?rùn)的澡澤地，這種過(guò)程極為緩慢?，F(xiàn)代社會(huì)由于人類的生產(chǎn)工業(yè)活動(dòng)，將大量生活污水和工業(yè)污水以及農(nóng)田灌溉中的農(nóng)作物及植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入海灣、水庫(kù)、河口、湖泊等流動(dòng)緩慢的水體后，一些水生生物特別是藻類將快速大量的繁殖，使生物量的種類及種群數(shù)量發(fā)生變化，水體的生態(tài)平衡受到了嚴(yán)重破壞。

此文依據(jù)國(guó)家水利部制定的《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》中的湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，參考《湖泊(水庫(kù))富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定》對(duì)榆樹溝水庫(kù)2006～2014年共9年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)，根據(jù)高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素、總氮、總磷、和透明度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)指標(biāo)年均數(shù)值表見表1，水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。

表1 2006-2014年榆樹溝水庫(kù)水質(zhì)綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)和狀態(tài)

表2 2006-2014年榆樹溝水庫(kù)評(píng)價(jià)指標(biāo)年均數(shù)值表

3 水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢(shì)定性分析

水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢(shì)定性分析是指在定量變化趨勢(shì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，需要對(duì)兩個(gè)時(shí)段或多個(gè)時(shí)段的水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢(shì)和變化的程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，用以下術(shù)語(yǔ)來(lái)描述變化的特征：

(1)無(wú)明顯變化。

(2)變化：包括水體污染(富營(yíng)養(yǎng)化)程度減輕或加重，水環(huán)境質(zhì)量好轉(zhuǎn)或下降。

(3)顯著變化：包括水體污染(富營(yíng)養(yǎng)化)程度顯著減輕或顯著加重，水環(huán)境質(zhì)量顯著好轉(zhuǎn)或惡化。

在于在實(shí)際測(cè)驗(yàn)中水質(zhì)數(shù)據(jù)的不完整、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度不夠高、數(shù)值隨著季節(jié)變化而有規(guī)律性的變化，一般情況就用季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)法對(duì)歷年的水質(zhì)變化進(jìn)行趨勢(shì)分析。

季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)法是多年相同月份或者季的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，假如后面的數(shù)值在時(shí)間上大于前面的數(shù)值，則記為“+”號(hào)，低于前面的數(shù)值則記作“—”號(hào)。假如“-”號(hào)的個(gè)數(shù)比“+”的個(gè)數(shù)少的話，就可以判斷為上升趨勢(shì)；假如“+”個(gè)數(shù)比“-”號(hào)的個(gè)數(shù)少，則可能為下降趨勢(shì)。假如“—”和“+”個(gè)數(shù)分各占一半，則判斷為無(wú)明顯變化趨勢(shì)。該檢驗(yàn)是多年相同月份或者季的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，有效的解決了季節(jié)性的影響。

根據(jù)榆樹溝水庫(kù)2006-2014年共9年的水質(zhì)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料，分別選擇了最主要五個(gè)污染指標(biāo)作為評(píng)價(jià)因子，包括：總磷、生化需氧量、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮，我們用水質(zhì)趨勢(shì)分析軟件PWQTREND2011進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，它是一款水質(zhì)趨勢(shì)分析的專業(yè)軟件。該軟件水質(zhì)變化趨勢(shì)分析后的結(jié)果可以劃成為三大類五個(gè)小級(jí)，三大類是指下降、上升、無(wú)趨勢(shì)；五級(jí)是指無(wú)趨勢(shì)、高度顯著下降、顯著上下降、顯著上升和高度顯著上升。具體評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。

表3 水質(zhì)變化趨勢(shì)定性分析表

可以從最終的分析結(jié)果可知，氨氮、總磷、總氮、生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)這五項(xiàng)指標(biāo)均無(wú)明顯升降。

4 結(jié)語(yǔ)

從評(píng)議結(jié)果可以看出榆樹溝水庫(kù)水質(zhì)狀況較好，且參與評(píng)價(jià)的各項(xiàng)指標(biāo)均無(wú)明顯升降趨勢(shì)。如果今后沒有大型企業(yè)和工礦企業(yè)在上游進(jìn)行產(chǎn)生活動(dòng)，水質(zhì)狀態(tài)還是會(huì)很好的，但是仍不可忽視，要加強(qiáng)對(duì)榆樹溝水庫(kù)上游水體的治理污染防治。造成榆樹溝水庫(kù)污染的原因可能包括以下兩個(gè)方面：(1)自然污，由于自然規(guī)律的變化和土壤中礦物質(zhì)對(duì)水源的污染。(2)由于人類的生活、生產(chǎn)活動(dòng)所造成的污染， 現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活廢污水及廢棄物無(wú)節(jié)制、無(wú)處理、無(wú)秩序的隨意排放、導(dǎo)致水庫(kù)受面源污染相對(duì)較重，成為水庫(kù)水質(zhì)下降和富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因。水污染治理是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，控制好源頭是關(guān)鍵。加強(qiáng)江河湖水污染、水污染源和農(nóng)業(yè)面源污染治理的工作，以此緩解我國(guó)西北水資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化狀況、促進(jìn)水資源整體優(yōu)化配置的重大國(guó)家戰(zhàn)略。

[1]中華人民共和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002).

[2]2012年全國(guó)水環(huán)境質(zhì)量.

[3]中國(guó)科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所.中國(guó)冰川目錄(Ⅲ卷)(天山山脈：東部散流內(nèi)陸區(qū))[M].北京：科學(xué)出版社.1986.

2017-03-14

吳江濤(1976-)，男，新疆哈密人，助理工程師，主要從事水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

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1004-1184(2017)03-0079-02