趙自建
(河南省開(kāi)封水文水資源勘測(cè)局,河南 開(kāi)封 475000)
永城市位于河南省最東部,處于黃淮沖積平原的交接部位,北部、東部、南部分別與安徽省的碭山、濉溪、渦陽(yáng)、亳州等縣(市)毗鄰,西部與夏邑縣相接,南北長(zhǎng)約65.8 km,東西寬約62 km,總面積1 994 km2。 該市地勢(shì)平坦、交通便利、資源豐富、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),是河南省東引西進(jìn)戰(zhàn)略的橋頭堡城市、河南省重點(diǎn)建設(shè)的區(qū)域中心城市。
流經(jīng)永城市的主要河流有王引河、沱河、澮河、包河,均屬淮河流域洪澤湖水系。 因此,永城市地表水資源較豐富,多年平均地表水資源量17 756.2 萬(wàn)m3。近年來(lái),城市化建設(shè)和以化肥為主要肥源的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、耕作習(xí)慣使永城市地表水資源質(zhì)量呈下降趨勢(shì),而水資源質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)最嚴(yán)格水資源管理制度、嚴(yán)控“三條紅線”不容忽視的問(wèn)題。 筆者試對(duì)永城市地表水質(zhì)的年際變化規(guī)律和趨勢(shì)進(jìn)行分析,期望為其水環(huán)境保護(hù)和綜合治理提供科學(xué)依據(jù),為落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度奠定基礎(chǔ)。
水化學(xué)特征評(píng)價(jià)包括礦化度、總硬度和水化學(xué)類型3 個(gè)指標(biāo)[1]。 本文選用沱河、澮河、包河、王引河4 條河流上的13 個(gè)斷面進(jìn)行水化學(xué)特征分析。
永城市地表水礦化度變幅在500~600 mg/L 之間的占30.8%,在600~700 mg/L 之間的占30.8%,在700~800mg/L 之間的占23.1%,在800mg/L 以上的占15.3%??梢?jiàn),永城市地表水礦化度總體狀況良好,大部分地區(qū)水體的礦化度能夠滿足生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。
永城市地表水總硬度分布規(guī)律與礦化度基本一致,總硬度介于266~384 mg/L,266~300 mg/L 之間的適度硬水占30.8%,300~384 mg/L 之間的硬水占69.2%。 沱河總硬度在250~300 mg/L 之間的適度硬水占75%,300 mg/L 以上的硬水占25%;包河、澮河總硬度300 mg/L 以上的硬水均占100%; 王引河總硬度在250~300 mg/L 之間的適度硬水占33.3%,300 mg/L 以上的硬水占66.7%。沱河總硬度最小,包河總硬度最大。 由此說(shuō)明,永城市大部分地區(qū)水資源的總硬度適宜農(nóng)業(yè)灌溉用水。
地表水水化學(xué)類型分析選用鉀、鈉、鈣、鎂、重碳酸根、氯根、硫酸根、碳酸根等項(xiàng)目,采用阿廖金分類法劃分水化學(xué)類型。 分析結(jié)果表明,永城市地表水的水化學(xué)類型可劃分為3 種,其中CINa 型水分布面積最廣,約占永城市水體總面積的69.2%;CIMg型面積占15.3%,CICa 型占7.5%。
根據(jù)永城市地表水水資源質(zhì)量特點(diǎn)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)狀況、水體功能評(píng)價(jià)的要求,地表水水質(zhì)評(píng)價(jià)包括:溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮、揮發(fā)酚等7 項(xiàng)必評(píng)項(xiàng)目和pH 值、5 日生化需氧量、氟化物、氰化物等選評(píng)項(xiàng)目。 在進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí),采用單指標(biāo)評(píng)價(jià)法確定地表水水質(zhì)類別,評(píng)價(jià)代表值采用汛期、 非汛期和年度平均3 個(gè)值,評(píng)價(jià)結(jié)果按河長(zhǎng)統(tǒng)計(jì),并以Ⅲ類地面水標(biāo)準(zhǔn)值為界限,給出超標(biāo)率和超標(biāo)倍數(shù)等特征值。 根據(jù)永城市13 個(gè)水質(zhì)斷面監(jiān)測(cè)資料,對(duì)157.5 km 河長(zhǎng)的水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)(評(píng)價(jià)執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002 《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》)[2]。評(píng)價(jià)結(jié)果為:沱河監(jiān)測(cè)河長(zhǎng)46.5 km 中,汛期Ⅴ類水河長(zhǎng)13.4km,占28.8%,劣Ⅴ類水河長(zhǎng)33.1km,占71.2%;非汛期Ⅳ類水河長(zhǎng)13.4 km,占28.8%,劣Ⅴ類水河長(zhǎng)33.1km,占71.2%。 全年Ⅴ類水河長(zhǎng)13.4 km,占28.8%,劣Ⅴ類水河長(zhǎng)33.1 km,占71.2%。 包河監(jiān)測(cè)河長(zhǎng)33.7 km 中,汛期、非汛期、全年均為劣Ⅴ類。澮河監(jiān)測(cè)39 km 河長(zhǎng)中,汛期、非汛期、全年均為劣Ⅴ類。 王引河監(jiān)測(cè)河長(zhǎng)38.3 km 中,汛期、非汛期、全年Ⅴ類水河長(zhǎng)均為10.6 km,占27.7%,劣Ⅴ類水河長(zhǎng)27.7 km,占72.3%。
7 項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的單項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果為: 永城市4 條河流的污染以有機(jī)污染為主,化學(xué)需氧量污染范圍最廣。 沱河全年化學(xué)需氧量污染河長(zhǎng)占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的71.2%,高錳酸鹽污染河長(zhǎng)占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的71.2%,氨氮占24.7%;溶解氧污染河長(zhǎng)占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的71.2%;未受揮發(fā)酚、砷化物的污染。 包河全年化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、溶解氧污染河長(zhǎng)均占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的100%,未受揮發(fā)酚、砷化物的污染。 澮河全年化學(xué)需氧量污染河長(zhǎng)占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的100%,高錳酸鹽指數(shù)污染河長(zhǎng)占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的100%,氨氮污染河長(zhǎng)占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的15.4%;溶解氧符合Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn);未受揮發(fā)酚、砷化物的污染。 王引河全年化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧污染河長(zhǎng)占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的72.3%;未受揮發(fā)酚、氨氮、砷化物的污染。
永城市4 條河流水質(zhì)的地域分布特點(diǎn)大致為:河流上游河段水質(zhì)優(yōu)于中下游,城市及其下游河段水質(zhì)普遍較差。 從時(shí)段分布看,永城市非汛期、汛期水質(zhì)沒(méi)有較明顯的變化。
水質(zhì)趨勢(shì)分析是水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要組成部分,它是通過(guò)定性定量結(jié)合的分析方法,揭示一定時(shí)段內(nèi)水質(zhì)變化的規(guī)律及地理分布模式。 本文選用2000~2010 年間的水質(zhì)數(shù)據(jù),運(yùn)用肯達(dá)爾檢驗(yàn)判斷水質(zhì)趨勢(shì)的升、降, 以水質(zhì)參數(shù)濃度及其采樣時(shí)間(以十進(jìn)位年表示)的回歸方法進(jìn)行長(zhǎng)系列分析[3]。然后,對(duì)永城市沱河、澮河、包河3 條河流3 個(gè)具有代表性的水質(zhì)斷面進(jìn)行趨勢(shì)分析。 分析項(xiàng)目包括:總硬度、高錳酸鹽指數(shù)、5 日生化需氧量、氨氮、溶解氧、揮發(fā)酚、氯化物、硫酸鹽8 項(xiàng)。 分析結(jié)果表明,永城市近2/3 監(jiān)測(cè)斷面的地表水質(zhì)量無(wú)明顯變化態(tài)勢(shì),個(gè)別監(jiān)測(cè)項(xiàng)目水質(zhì)趨于惡化,揮發(fā)酚有明顯改善,水質(zhì)狀況惡化的斷面略少于改善的斷面。
從總硬度、高錳酸鹽指數(shù)、5 日生化需氧量、氨氮、溶解氧、揮發(fā)酚、氯化物、硫酸鹽等水質(zhì)參數(shù)的變化趨勢(shì)來(lái)看,永城市地表水水質(zhì)變化狀況如下:
(1)永城市地表水總硬度上升趨勢(shì)比例為100%;溶解氧上升趨勢(shì)比例為33.3%;氯化物、硫酸鹽的下降比例為66.6%和33.3%,下降態(tài)勢(shì)明顯。 表明水資源開(kāi)發(fā)利用范圍和強(qiáng)度的加大造成水污染加劇,導(dǎo)致永城市地表水硬度日趨增高,天然水化學(xué)特征正在發(fā)生不利變化。
(2)氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和5 日生化需氧量下降,顯示出永城市以氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和5 日生化需氧量為特征的有機(jī)污染略有控制。
(3)揮發(fā)酚污染在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)明顯緩減態(tài)勢(shì)。 其下降百分比為66.6%,下降趨勢(shì)顯著。 溶解氧的上升和下降百分比基本持平。
永城市河流污染以有機(jī)污染為主,主要參數(shù)為氨氮、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、5 日生化需氧量、溶解氧。
本次共評(píng)價(jià)沱河、包河、澮河、王引河4 條河流,共9 個(gè)水功能區(qū)。 其中,一級(jí)水功能區(qū)4 個(gè)(不包括澮河豫皖緩沖區(qū)),二級(jí)水功能區(qū)5 個(gè)。
沱河夏邑永城過(guò)渡區(qū)河長(zhǎng)11.5 km(該段位于夏邑與永城交界處,為使水質(zhì)逐步降解,達(dá)到下游河段水質(zhì)要求而設(shè)立為過(guò)渡區(qū)),區(qū)間有虬龍溝匯入,張板橋閘以上兩岸有農(nóng)業(yè)引水灌溉。 其現(xiàn)狀水質(zhì)為劣Ⅴ類,規(guī)劃水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類。 沱河永城飲用水源區(qū)(自張板橋至永城張橋閘)河長(zhǎng)26 km,為城市居民飲用水水源,規(guī)劃日供水量為2 萬(wàn)t/d,現(xiàn)狀水質(zhì)為劣Ⅴ類,規(guī)劃水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類。
包河豫皖緩沖區(qū)永城市境內(nèi)有33.7km,主要功能為農(nóng)業(yè)取水和排污。 沿河有多處節(jié)制閘,河水徑流量不大。 由于接納大量城市污水,現(xiàn)狀水質(zhì)為劣Ⅴ類。
澮河商丘農(nóng)業(yè)用水區(qū)永城市境內(nèi)有33 km,區(qū)間有和順閘的調(diào)蓄,河流較長(zhǎng),灌溉面積大,是永城市主要開(kāi)發(fā)利用區(qū),現(xiàn)狀水質(zhì)為劣Ⅴ類,規(guī)劃水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類。 澮河永城排污控制區(qū)(自永城新橋至黃口閘)河長(zhǎng)6km。 該河段流經(jīng)永城城郊,多處排污口有污水匯入,現(xiàn)狀水質(zhì)為劣Ⅴ類。
王引河永城市農(nóng)業(yè)用水區(qū)有38.3km,為沿岸農(nóng)業(yè)提供灌溉用水,現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅴ類或劣Ⅴ類,規(guī)劃水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類。
根據(jù)2007 年監(jiān)測(cè)結(jié)果,此次永城市飲用水水源地評(píng)價(jià)必評(píng)項(xiàng)目為溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、揮發(fā)酚、砷、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、鐵、錳10 項(xiàng),選評(píng)項(xiàng)目為銅、鎘、氟化物,參考項(xiàng)目為總磷。評(píng)價(jià)結(jié)果為:溶解氧全年合格率為83.3%,汛期為100%,非汛期為75%; 高錳酸鹽指數(shù)全年合格率為33.3%,汛期為25%,非汛期為37.5%;氨氮全年合格率為75%,汛期為100%,非汛期為62.5%; 硫酸鹽全年合格率為25%,汛期為25%,非汛期為25%;氟化物全年合格率為25%,汛期為25%,非汛期為25%;揮發(fā)酚、砷化物、氯化物、硝酸鹽、鐵、錳、銅、鎘、總磷全年合格率均為100%。從污染物分布看,永城市地表水供水水源地主要污染項(xiàng)目為高錳酸鹽指數(shù)、硫酸鹽、氟化物。由于陳四樓礦井排水的原因,硫酸鹽污染較為突出。
永城市各類水功能區(qū)現(xiàn)狀水質(zhì)與目標(biāo)水質(zhì)差距較大,基本都不達(dá)標(biāo)。 水功能區(qū)不達(dá)標(biāo)的主要原因是氨氮、化學(xué)需氧量等有機(jī)污染嚴(yán)重。
永城市地表水資源質(zhì)量呈下降趨勢(shì),如果不加以治理、保護(hù),地表水質(zhì)有繼續(xù)惡化的趨勢(shì),水資源質(zhì)量的前景不容樂(lè)觀。 因此,必須從長(zhǎng)遠(yuǎn)、戰(zhàn)略的高度對(duì)近10 年永城市地表水資源質(zhì)量狀況及其變化情況進(jìn)行分析,為實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐[4]。 未來(lái)10 年,還需要在水功能區(qū)管理上逐步完善,如對(duì)河流實(shí)施納污總量控制,實(shí)行更加嚴(yán)格的項(xiàng)目審批制度和排污制度,優(yōu)化水質(zhì)監(jiān)測(cè)等,為實(shí)現(xiàn)2020 年基本建成水資源保護(hù)和河湖健康保障體系的規(guī)劃目標(biāo)提供保障。
[1] 王開(kāi)章. 現(xiàn)代水資源分析與評(píng)價(jià)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:62.
[2] 周懷東,彭文君,杜霞,等. 中國(guó)地表水水質(zhì)評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2004(4):255-263.
[3] 林超,張素亭,水質(zhì)趨勢(shì)分析的肯德?tīng)枡z驗(yàn)及其應(yīng)用[J]. 海河水利,1988(4):13-18.
[4]SL395-2007,地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程[S].