渭河寶雞段水質(zhì)變化及分析

靳美娟，劉引鴿

(寶雞文理學(xué)院 陜西省災(zāi)害監(jiān)測與機理模擬重點實驗室，渭河流域資源環(huán)境與生態(tài)文明研究所， 陜西 寶雞　721013)

· 水環(huán)境 ·

渭河寶雞段水質(zhì)變化及分析

靳美娟，劉引鴿

(寶雞文理學(xué)院 陜西省災(zāi)害監(jiān)測與機理模擬重點實驗室，渭河流域資源環(huán)境與生態(tài)文明研究所， 陜西 寶雞721013)

近年來渭河水環(huán)境不斷惡化，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到寶雞地區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展。根據(jù)1995年～2010年渭河寶雞段3個斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用單因子評價法和水質(zhì)綜合污染指數(shù)法對渭河寶雞段水質(zhì)變化及原因進行了系統(tǒng)分析，結(jié)果顯示，2000年以來渭河寶雞段林家村和常興橋兩個斷面水質(zhì)明顯改善，唯有虢鎮(zhèn)橋斷面水質(zhì)仍較差，以CODMn和NH3-N為主，其中，CODMn主要來自上游河段造紙廠污水排放，NH3-N來源于農(nóng)業(yè)大量施用劣質(zhì)化肥以及化肥廠廢水的排放。從增加水資源總量、調(diào)整產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、建立有效的管理機制和配合全流域規(guī)劃等方面提出了控制渭河寶雞段水污染的相關(guān)措施，為渭河流域水環(huán)境質(zhì)量評價與水污染防治提供參考依據(jù)。

單因子評價法；綜合污染指數(shù)；治理措施；渭河寶雞段

水質(zhì)變化不僅反映了各種自然因素如氣象水文特征、流域特征、地質(zhì)狀況等在河流中形態(tài)表征的變化，同時也體現(xiàn)了流域范圍內(nèi)社會經(jīng)濟、人類活動對河流水系作用的響應(yīng)[1]。水污染治理是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，全面分析流域水環(huán)境狀況，給出行之有效的治理措施，是環(huán)境科學(xué)工作者的一項重要任務(wù)。

渭河是寶雞市重要的農(nóng)業(yè)灌溉水源和川道地下水的重要補充水源，同時還擔(dān)負著泄洪、釋污、維護生態(tài)平衡的重要任務(wù)，是寶雞市當(dāng)之無愧的經(jīng)濟社會發(fā)展的“生命線”。渭河寶雞段隸屬渭河上游和中游段，流域面積1.329×104km2，全長224 km，分別占渭河總干流的25.2%和全流域的9.9%，并且目前寶雞市96%以上的人口，93%以上的國民生產(chǎn)總值及 94%以上的水污染都匯集在渭河流域。近年來由于氣候趨于干旱，加之經(jīng)濟快速發(fā)展，渭河水資源嚴(yán)重短缺，加劇了渭河水體污染。為此，本文依據(jù)1995年～2010年渭河寶雞段3個斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用單因子評價法和水質(zhì)綜合污染指數(shù)法對渭河寶雞段水質(zhì)變化及其成因進行系統(tǒng)分析，提出相關(guān)治理措施，以期為渭河流域水環(huán)境質(zhì)量評價與水污染防治提供理論參考。

1　渭河寶雞段水質(zhì)評價指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1評價斷面和評價指標(biāo)的選擇

水質(zhì)狀況除受廢污水及污染物排放的直接影響外，還與天然水資源的質(zhì)與量、污染物降解、廢水利用、污染源污染狀況等有關(guān)。借鑒近年來學(xué)者關(guān)于渭河流域水質(zhì)研究成果[2～5]，結(jié)合渭河主要污染源(以工業(yè)污染、生活污染、農(nóng)業(yè)污染為主)和水污染特征，另外，依據(jù)《渭河干流(陜西段)地面水功能區(qū)劃方案表》(DB-61-224-1996)以及《GB3838—2002地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，渭河寶雞段水功能劃分及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為[6]：林家村至臥龍寺段屬于寶雞市景觀區(qū)，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類，臥龍寺至虢鎮(zhèn)段屬于寶雞市排污控制區(qū) ，水質(zhì)目標(biāo)為IV類；虢鎮(zhèn)至蔡家坡屬于寶雞市過渡區(qū)，水質(zhì)目標(biāo)為IV類；蔡家坡至湯峪入渭口屬于寶眉工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類。選擇渭河干流寶雞段的3個水質(zhì)監(jiān)測斷面：林家村、虢鎮(zhèn)橋、常興橋(見圖1)，它們分別代表了景觀區(qū)、排污控制區(qū)和工、農(nóng)業(yè)用水區(qū)。選取各斷面1995、2000、2005、2010年的4項代表性水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)DO、BOD5、NH3-H、CODMn對渭河水質(zhì)變化進行評價分析，具體數(shù)據(jù)見表1。

圖1　渭河寶雞段水系與監(jiān)測斷面布置Fig.1　The drainage and monitoring cross section plan in in Baoji Section of Weihe River

表1　渭河寶雞段1995年～2010年各斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)1995、2000、2005、2010年寶雞市環(huán)境保護監(jiān)測站提供的月水質(zhì)監(jiān)測報告整理。

1.2評價標(biāo)準(zhǔn)和評價方法

評價標(biāo)準(zhǔn)參照地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002中相關(guān)規(guī)定，見表 2。

表2　地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)

評價方法采用單因子評價法和代數(shù)疊加法[7]。其中，單因子評價法是用來確定水質(zhì)類別的，具體方法是用水體各監(jiān)測項目的監(jiān)測結(jié)果對照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002中的分類標(biāo)準(zhǔn)，低于或等于該類標(biāo)準(zhǔn)限值時評價為達到該類標(biāo)準(zhǔn)，超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值時，稱為劣Ⅴ類，以該斷面參評指標(biāo)中最差類別作為該斷面的水質(zhì)綜合類別。代數(shù)疊加法是計算水質(zhì)綜合污染指數(shù)的方法之一，具體是把所評價因子的污染分指數(shù)代數(shù)疊加得到一個綜合指數(shù)，以此來對河流水污染狀況進行綜合評述。公式如下：

(1)

式中，Ij表示j斷面m項污染參數(shù)的綜合指數(shù)值；Ci表示j斷面第i項污染參數(shù)的監(jiān)測統(tǒng)計濃度值；Si表示第i項污染參數(shù)的評價標(biāo)準(zhǔn)值(文中?、箢悩?biāo)準(zhǔn)限值)；m為污染參數(shù)的項數(shù)。

根據(jù)公式(1)可以得出，若參評的4項污染指標(biāo)均不超過地面水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值，則河流綜合污染指數(shù)P必定小于4；反之，則不成立，即P<4時，并不一定意味著這4項污染指標(biāo)均不超標(biāo)。因此，綜合污染指數(shù)從總體上客觀地反映水質(zhì)變化特征。

2　計算結(jié)果

利用單因子評價法確定水質(zhì)綜合類別，利用公式(1)計算出各斷面不同年份的水質(zhì)綜合污染指數(shù)值，結(jié)果見表3和圖2。

表3　渭河寶雞段不同斷面1995年～2010年綜合污染指數(shù)及水質(zhì)類別

3　渭河寶雞段水質(zhì)變化及原因分析

3.1水質(zhì)類別變化及原因

多年水質(zhì)類別的對比分析可以了解流域水環(huán)境總體發(fā)展態(tài)勢。由表3可知，2000年以來，渭河寶雞段林家村和常興橋兩個斷面水質(zhì)明顯改善，分別均由原來的劣Ⅴ類上升到現(xiàn)在Ⅱ類和Ⅲ類水平，基本達標(biāo)，而緊鄰市區(qū)下游的虢鎮(zhèn)橋斷面水質(zhì)改善不明顯。主要原因分析如下：其一，陜西省政府頒布了《陜西省渭河流域城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》和《陜西省渭河流域水污染防治條例》，規(guī)定渭河干流要嚴(yán)格控制大中型耗水工業(yè)項目建設(shè)；現(xiàn)有企業(yè)也要限期增建節(jié)水設(shè)施，新建、擴建、改建項目的水污染防治設(shè)施必須與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)使用；流域內(nèi)企事業(yè)單位均須建設(shè)污水處理和中水回用設(shè)施，做到減量、達標(biāo)排放；其二，工業(yè)點源污染物排放量有所減少。由于陜西省政府加強渭河治理工作，使沿渭各市區(qū)加大了對渭河污染的治理力度。寶雞市近期對渭河流域造紙行業(yè)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，嚴(yán)查未辦排污許可證的企業(yè)，20余家造紙企業(yè)被勒令關(guān)閉和停產(chǎn)治理；其三，跨流域調(diào)水小有成效，渭河流域生態(tài)環(huán)境有所改善，河道水量增加，污染物稀釋自凈能力增強；第四，由于渭河是寶雞市區(qū)主要的排污通道，虢鎮(zhèn)橋斷面又緊鄰市區(qū)，盡管有上述措施，仍有不少企業(yè)為降低成本以地下暗流的形式向渭河排放污水，量雖不大但危害嚴(yán)重。

3.2水質(zhì)綜合污染指數(shù)變化及原因

圖2　渭河寶雞段各斷面1995年～2010年水質(zhì)綜合污染指數(shù)變化Fig.2　The change of water quality comprehensive pollution index in Baoji Section of Weihe River in 1995～2010

水質(zhì)綜合污染指數(shù)客觀地反映了區(qū)域水體污染狀況，一般來說，其值(大于4的條件下)越大說明污染越嚴(yán)重。從圖1縱向序列自下而上觀察3條曲線，渭河寶雞段3個斷面中僅林家村1995～2010年水質(zhì)綜合污染指數(shù)平均值低于4，2005年以來水質(zhì)基本在Ⅱ類水平，說明近年來林家村水質(zhì)總體良好；2000年是林家村水質(zhì)惡化最為嚴(yán)重的一年，其綜合污染指數(shù)達到峰值5.8679，主要是因為BOD5(13.66)嚴(yán)重超標(biāo)，BOD5的超標(biāo)的主要原因是沿途糖業(yè)、食品、造紙、纖維等工業(yè)廢水和居民生活污水中的有機污染物質(zhì)增多所致。

虢鎮(zhèn)橋和常興橋兩個斷面各年水質(zhì)綜合污染指數(shù)值均大于4，2000年以前虢鎮(zhèn)橋僅次于林家村居第二，常興橋第三，說明這兩個斷面都受到不同程度的污染，事實上2000年以前這兩個斷面水質(zhì)均為劣Ⅴ類，按照最新的國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本沒有用處。2005年以來有所變化，常興橋水質(zhì)綜合污染指數(shù)居第二，水質(zhì)類別也一直維持在Ⅲ類水平，基本達標(biāo)；反而是位于中間的虢鎮(zhèn)橋成為3個斷面水質(zhì)綜合污染指數(shù)最高的，相應(yīng)地其水質(zhì)類別從2005的Ⅳ類降至2010年的劣Ⅴ類，水質(zhì)惡化趨勢明顯，該段水質(zhì)惡化原因主要是由于2005年CODMn(7 mg/L)和2010年NH3-N(3.47 mg/L)超標(biāo)，其中，CODMn來源一方面主要是造紙廠如寶雞五一造紙廠污水排放，另一方面是因為氣候趨于干旱，河水得不到有效充分補給，加之上游來水量減少，而且寶雞峽渠首引水工程年引水量占年徑流量的比例達到60%以上，致使水體污染物得不到降解和稀釋。NH3-N來源一方面是因為農(nóng)藥化肥的使用，有資料顯示：寶雞市土壤養(yǎng)分失衡問題一直較為突出，有機肥施用量偏低，而超高量使用氮磷肥料，使土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，土壤板結(jié)、耕層變淺、保水保肥性能差等現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，且由于大量使用低廉劣質(zhì)的農(nóng)藥和氮肥，以及氮、磷、鉀肥施用不成比例，因而使氮肥溶解而被沖入水體中造成污染；另一方面，虢鎮(zhèn)橋斷面以上臨近寶雞市區(qū)，是市區(qū)生產(chǎn)生活廢污水和生活垃圾的主要排污通道，特別是由于河流接受了工藝落后、設(shè)備老化、結(jié)構(gòu)單一、污染物經(jīng)常不達標(biāo)排放的寶雞氮肥廠[8]以及雙菱化工的廢水，導(dǎo)致其斷面NH3-N污染加重。

4　水污染治理措施

綜上可知，渭河寶雞段水質(zhì)污染以BOD5、CODMn和NH3-N污染為主，且主要集中在林家村至虢鎮(zhèn)橋區(qū)段，為此，提出如下治理措施。

4.1增加水資源總量，提高水體自凈能力

渭河近5年資料[9]顯示：渭河流域的社會經(jīng)濟用水總量遠遠超過規(guī)定限額，致使生態(tài)環(huán)境用水嚴(yán)重不足，直接導(dǎo)致了河道稀釋及自凈功能的弱化。為了提高水體自凈功能，建議采用增加水資源總量的方法，具體措施包括：其一，增加上游來水量。借鑒黑河流域生態(tài)調(diào)水的成功實例，渭河寶雞段來水也可采取每年幾次上游地區(qū)“分段輪關(guān)(引水口)輪灌(水)[10]、定期限制上游各引水口引水、‘全線閉口，集中下泄’行動”，以滿足渭河寶雞段具有充足水源；其二，根據(jù)雨水、洪水資源化的思想和近年來渭河寶雞市區(qū)段進行的“筑堤攔水”的成功經(jīng)驗，建議將上游下泄而來的雨水和洪水有效地存儲起來待到枯水期啟用，不過這將涉及到水的存儲問題；最后，從周邊臨近豐水區(qū)跨流域調(diào)水補給渭河干流不同區(qū)段，如引紅濟石，即自秦嶺南麓漢江水系褒河支流紅巖河上游取水，通過秦嶺隧洞自流調(diào)入渭河支流石頭河，經(jīng)石頭河水庫調(diào)節(jié)后向西安、咸陽、寶雞等城市供水，并向渭河干流補充一定的生態(tài)水量。 再如引漢濟渭，是由漢江引水向渭河關(guān)中地區(qū)調(diào)水的省內(nèi)南水北調(diào)骨干工程，主要解決西安、寶雞、咸陽等城市生活、工業(yè)生產(chǎn)用水問題。

4.2調(diào)整產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，加強源頭治理

現(xiàn)狀水量的有限性要求合理用水。渭河寶雞段水體除滿足景觀功能需求外，沿途大部分用于農(nóng)業(yè)灌溉，這就需要從根本上改變傳統(tǒng)的大水漫灌方式，積極開展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方式和灌水技術(shù)的研究，壓縮和節(jié)約農(nóng)業(yè)灌溉用水，實施農(nóng)業(yè)節(jié)余用水有償轉(zhuǎn)讓等；其次，嚴(yán)格高耗能、高耗水、重污染企業(yè)入駐條件，通過工業(yè)布局、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，搬遷、關(guān)閉一批效益差且污染嚴(yán)重的造紙廠、煉油廠等，促進生產(chǎn)力合理布局；結(jié)合企業(yè)節(jié)能減排技術(shù)改造，積極推行清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)；對重大工業(yè)污染戶實行嚴(yán)格限期治理，實施重點行業(yè)排污許可證管理，規(guī)范沿渭企業(yè)達標(biāo)排放；嚴(yán)格控制城鎮(zhèn)、工礦發(fā)展用水，鼓勵城鎮(zhèn)和工業(yè)中水回用，加快渭河流域城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)，提高污水處理率。

4.3建立有效的管理機制

首先，要對耗水量大的企業(yè)實時動態(tài)監(jiān)控，尤其是污水排放的實時監(jiān)測；其次，積極推行“誰投資，誰受益”和“誰用水，誰出資”的機制，通過股份制形式明確工程建設(shè)中的責(zé)、權(quán)、利關(guān)系；實行主要產(chǎn)品用水限額制，推行階梯水價；建立高耗水設(shè)備及產(chǎn)品的淘汰替換機制；建立水體污染群眾舉報獎勵監(jiān)督機制[11]。除此之外，政府應(yīng)承擔(dān)渭河水質(zhì)改善的責(zé)任，治污目標(biāo)納入領(lǐng)導(dǎo)干部政績考核評定體系，并將考核結(jié)果作為干部任免獎懲的重要依據(jù)；建立項目投入與績效跟蹤評估系統(tǒng)，完善渭河流域水污染防治綜合考核機制。

4.4配合全流域規(guī)劃，促進渭河流域可持續(xù)發(fā)展

水體污染尤其是河流的污染要統(tǒng)籌考慮，否則局部治理效果也只能是暫時的。2005年水利部聯(lián)合各相關(guān)部門編制了《渭河流域重點治理規(guī)劃》，規(guī)劃按照國家新時期的治水方針以及治黃總體布局，遵循“全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、標(biāo)本兼治、綜合治理”的原則，堅持興利除害結(jié)合、節(jié)流治污并重、防洪抗旱并舉，以渭河面臨的緊迫問題為治理重點，區(qū)分輕重緩急有步驟實施，合理安排建設(shè)任務(wù)。渭河流域各地市應(yīng)積極配合全流域規(guī)劃，配合各區(qū)段具體工作的落實和實施，以促進渭河流域的可持續(xù)發(fā)展。

5　結(jié)　論

5.1通過渭河寶雞段3個斷面林家村、虢鎮(zhèn)橋和常興橋的水質(zhì)污染數(shù)據(jù)(主要是水質(zhì)綜合污染指數(shù))分析，得出2000年以來渭河寶雞段林家村和常興橋兩個斷面水質(zhì)明顯改善，由劣Ⅴ類分別提高到Ⅱ類和Ⅲ類水平，而虢鎮(zhèn)橋斷面水質(zhì)改善不明顯，污染以CODMn和NH3-N為主。原因在于虢鎮(zhèn)橋斷面位于寶雞市區(qū)下游，受工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水排污影響較大。

5.2針對渭河寶雞段水質(zhì)變化情況，從增加水資源總量(提出了增加上游來水量、雨水和洪水有效地存儲利用以及周邊臨近豐水區(qū)跨流域調(diào)水等3項措施)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、加強源頭治理，建立管理機制，合理規(guī)劃等方面提出了合理可行的措施。確保渭河水資源可持續(xù)發(fā)展。

[1]彭文啟，張祥偉．現(xiàn)代水環(huán)境質(zhì)量評價理論與方法[M]．北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2005．

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[10]陳學(xué)林．2000-2004年黑河流域生態(tài)調(diào)水[J]．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2006，20(2)：104-108．

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Analysis on Water Quality Changes in Baoji Section of Weihe River

JIN Mei-juan，LIU Yin-ge

(ShaanxiKeyLaboratoryofDisastersMonitoring&MechanismSimulation,InstituteofResourcesEnvironment&EcologicalCivilizationofWeiheRiverBasin,BaojiUniversityofArts&Sciences,Baoji,Shaanxi721013,China)

The water environment of Weihe River is continually deteriorating in recent years, has been a serious threat to Baoji’s regional social and economic development. Therefore, the water quality changes and the reasons of Weihe River at Baoji Section were systematically analyzed by using single-factor assessment methods and water comprehensive pollution index methods, based on the monitoring data of three river sections during 1995～2010. The results showed that since 2000, the water quality of Linjiacun section and Changxing Bridge section had been improved significantly, only Guozhen Bridge section was still poor and mainly caused by CODMn and NH3-N. Among them, CODMn was mainly from the wastewater discharge of the paper mills in upper reaches, while NH3-N was mainly from agricultural emissions of a large number of inferior fertilizers and the wastewater discharge of fertilizer plant. Therefore, this article proposed some control measures included increasing the total amount of water resources, adjusting the industrial development strategy, establishing an effective management mechanism and cooperating with the whole river basin planning etc, and had provided references for Weihe basin water quality evaluation and water pollution prevention and control.

Single-factor assessment method; comprehensive pollution index；control measures; Weihe River at Baoji Section

2014-10-13

陜西省教育廳重點實驗室基金項目“渭河流域災(zāi)害生態(tài)風(fēng)險變化模式及適應(yīng)研究”(13JS010)；陜西省水利科技計劃項目“渭河寶雞段河道生態(tài)需水評估研究”(陜財辦農(nóng) (2012)223號)；陜西省地理學(xué)重點學(xué)科資助項目。

靳美娟(1978- )，女，陜西臨潼人，2005年畢業(yè)于西北師范大學(xué)人文地理學(xué)專業(yè)，碩士,講師,主要從事城市生態(tài)方面的研究。

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A

1001-3644(2015)01-0048-05