2013年武威市集中式飲用水源地水質綜合評價

張月珍,董平國

(1.甘肅省武威市中心灌溉試驗站,甘肅 武威　733000; 2.甘肅省武威市水利技術綜合服務中心,甘肅 武威　733000)

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2013年武威市集中式飲用水源地水質綜合評價

張月珍1,董平國2

(1.甘肅省武威市中心灌溉試驗站,甘肅 武威733000; 2.甘肅省武威市水利技術綜合服務中心,甘肅 武威733000)

摘要：采用水質單項組分綜合評價、綜合污染指數(shù)評價及綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價方法,對2013年武威市平原區(qū)集中式地表水地下水飲用水源地水質監(jiān)測數(shù)據進行綜合評價。結果表明,地下水飲用水源地4個監(jiān)測斷面水質良好。地表水飲用水源地中西營水庫、黃羊水庫、南營水庫、扎子溝4個監(jiān)測斷面4個季度水質較清潔;紅崖山水庫4個季度水質輕污染;校東橋前3個季度水質處于重污染,第4季度水質為中污染。南營水庫、紅崖山水庫、西營水庫和黃羊水庫4個監(jiān)測斷面4個季度營養(yǎng)狀態(tài)均屬于貧營養(yǎng)。根據水質綜合評價結果,提出了平原區(qū)飲用水水源地的污染防治對策,旨在為石羊河流域飲用水源地的保護和相關研究工作提供借鑒。

關鍵詞：飲用水源地;水質;綜合評價;平原區(qū);武威市

1研究區(qū)概況

石羊河流域的武威市平原區(qū),地處甘肅西部河西走廊東端,祁連山北麓、騰格里大漠南緣,海拔1 500～3 200 m,氣候干燥,水資源常年匱乏。截至2012年,全市總土地面積33 249 km2,常住人口為181.51萬人,農村人口163.01萬人,飲水安全和基本安全人口77.73萬人,飲水不安全人口85.28萬人,飲水不安全人口占全市總人口的44.6%。因此,飲用水源地水質和環(huán)境安全問題成為本地區(qū)研究重點。筆者采用武威市環(huán)境監(jiān)測中心站2013年常規(guī)監(jiān)測數(shù)據,對武威市集中式飲用水源地地表水、地下水水質進行分析和評價,旨在為石羊河流域飲用水源地的劃分和綜合治理[1-2]等相關研究工作提供依據。

武威市平原區(qū)地下水主要由金塔河灌區(qū)河水、紅崖山水庫及渠系水的入滲補給,其次由農灌水回滲及降水和凝結水入滲補給,地表水主要由大氣降水和冰川融雪補給。地下水飲用水源地有三雷鎮(zhèn)新陶供水站、泉山鎮(zhèn)小西供水站、重興鄉(xiāng)紅旗供水站、西渠鎮(zhèn)致祥供水站和收成鄉(xiāng)上四溝供水站,地表水飲用水源地有西營水庫、黃羊水庫、南營水庫、校東橋、紅崖山水庫和扎子溝。各飲用水源地基本情況見表1。

表1　武威市平原區(qū)集中式飲用水水源地監(jiān)測點位

根據GB/T 14848—93《地下水質量標準》,城市集中式地下水飲用水源水質每月基本監(jiān)測項目為24項,水質評價執(zhí)行本標準中Ⅲ類標準,評價方法采用單項組分及綜合評價法;根據GB 3838—2002《地表水環(huán)境質量標準》,地表水飲用水源水質基本監(jiān)測項目也為24項,水質評價執(zhí)行本標準中Ⅲ類標準,評價方法采用綜合污染指數(shù)法,同時采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價湖庫型水源地的富營養(yǎng)化程度。

2地下水飲用水源地水質評價與結果分析

2.1　評價因子

地下水飲用水源地水質評價因子共計24項,包括水溫、pH、總硬度、硫酸鹽、氯化物、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、氟化物、總大腸菌群、揮發(fā)酚、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、鐵、錳、銅、鋅、陰離子洗滌劑、氰化物、汞、硒、砷、鎘、六價鉻和鉛。

2.2　評價方法

地下水質量單項組分評價,按地下水質量評價標準所列分類指標劃分為5類,代號與類別代號相同,不同類別標準值相同時,從優(yōu)不從劣。具體單項組分評價分值標準[4-5]見表2。

表2　單項組分評價分值Fi

根據各單項劃分組分所屬質量類別,確定單項組分評價分值Fi,按式(1)和式(2)計算綜合評價分值F。

(1)

(2)

根據F值劃分地下水質量級別[6-7],見表3。

表3　綜合評價級別

2.3　評價結果

經過計算,得到各監(jiān)測斷面的單項組分綜合評價分值F及地下水質量綜合評價級別,見表4及圖1。從表4可以看出,5個監(jiān)測斷面2013年每個季度的F值均在2.0～2.50,年F平均值均在0.80～2.50之間,根據表3可知,5個監(jiān)測斷面地下水質量綜合評價級別都為良好,說明5個監(jiān)測斷面地下水環(huán)境基本沒有被污染,水質較好。從圖1可以看出,西渠鎮(zhèn)致祥供水站2013年各季度F值沒有升降變化;三雷鎮(zhèn)新陶供水站、重興鄉(xiāng)紅旗供水站、收成鄉(xiāng)上四溝供水站等3個監(jiān)測斷面2013年各季度F值先降后升;泉山鎮(zhèn)小西供水站2013年各季度F值先升后降。

表4　各監(jiān)測斷面單項組分評分F值及綜合評價結果

圖1　2013年各個監(jiān)測斷面綜合評分F值季度變化情況

3地表水飲用水源地水質評價與評價結果分析

3.1　綜合污染指數(shù)評價

3.1.1評價因子

地表水飲用水源地水質評價因子共計24項,包括水溫、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量、生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性、硫化物和糞大腸菌群。

3.1.2評價方法

本文使用的是簡單綜合污染指數(shù)法[8]。簡單綜合污染指數(shù)法實質上為各項評價因子標準指數(shù)加和的算術平均值,計算公式為

(3)

(4)

式中:p為綜合污染指數(shù);si為第i種污染物的標準指數(shù);ρi為第i種污染物實測平均質量濃度,mg/L;ρo為第i種污染物評價標準質量濃度值,mg/L。

根據式(3)和式(4)計算出各監(jiān)測點綜合污染指數(shù),依據表5對水質污染程度分級。

表5　水質污染程度分級

3.1.3評價結果

由于各個監(jiān)測斷面的水溫數(shù)據不全,所以計算時水質指標只取了23項,即n取23。經過計算,得到各監(jiān)測斷面的綜合污染指數(shù)p值及地表水質量污染程度級別,見表6及圖2。從表6可以看出,西營水庫、黃羊水庫、南營水庫、扎子溝4個監(jiān)測斷面2013年每個季度的p值均在0.21～0.40之間,根據表5可知這4個監(jiān)測斷面水質級別為較清潔;紅崖山水庫2013年每個季度的p值均在0.41～0.70之間,水質級別為輕污染;校東橋2013年第1~3季度的p值均在1.01～2.00之間,第4季度的p值為0.9,根據表5可知校東橋2013年第1~3季度水質級別為重污染,第4季度水質級別為中污染,說明西營水庫、黃羊水庫、南營水庫、扎子溝4個監(jiān)測斷面地表水環(huán)境基本沒有被污染,水質較好;紅崖山水庫地表水環(huán)境有一定污染,水質一般;校東橋地表水環(huán)境污染嚴重,水質較差。從圖2可以看出,西營水庫、南營水庫、黃羊水庫、扎子溝等4個監(jiān)測斷面2013年各季度綜合污染指數(shù)曲線基本重合,并呈穩(wěn)步下降趨勢,紅崖山水庫也一樣,說明這5個監(jiān)測斷面各季度污染變化情況基本一致;校東橋2013年各季度綜合污染指數(shù)先升后降,第三季度達到高峰,處于重污染狀態(tài)。

表6　各個監(jiān)測斷面綜合污染指數(shù)及水質污染級別評價結果

圖2　2013年各個監(jiān)測斷面綜合污染指數(shù)季度變化情況

3.2　綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價

3.2.1評價因子

根據《湖泊(水庫)富營養(yǎng)化評價方法及分級技術規(guī)定》,選取Chl-a、TP、TN、CODMn和SD作為地表水飲用水源地水庫富營養(yǎng)化評價因子。

3.2.1評價方法

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)[9-10]采用卡爾森指數(shù)方法進行計算,計算公式為

(5)

式中:TLI(∑)為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關權重;TLI(j)為代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以Chl-a作為基準參數(shù),則第j種參數(shù)的歸一化相關權重計算公式為

(6)

式中:rij為第j種參數(shù)與基準參數(shù)Chl-a的相關參數(shù);m為評價參數(shù)的個數(shù)。

表7　中國湖泊(水庫)部分參數(shù)與Chl-a的相關關系和Wj值

營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式為

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

式中:ρ(Chl-a)、ρ(TP)、ρ(TN)、ρ(CODMn)分別為評價因子Chl-a、TP、TN和CODMn的質量濃度;f(SD)為透明度值。

采用0～100之間的一系列連續(xù)數(shù)字對湖泊營養(yǎng)狀態(tài)進行分級,營養(yǎng)狀態(tài)分級標準見表8。

表8　湖泊(水庫)富營養(yǎng)化評分與分類標準

3.2.3評價結果

南營水庫、紅崖山水庫、西營水庫、黃羊水庫4個監(jiān)測斷面的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及營養(yǎng)狀態(tài)級別見表9及圖3。從表9可以看出,4個監(jiān)測斷面2013年每個季度的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)均小于30,根據表8營養(yǎng)狀態(tài)分類標準,可知4個監(jiān)測斷面營養(yǎng)狀態(tài)均屬于貧營養(yǎng),說明4個監(jiān)測斷面基本沒有受到污染,水質較優(yōu)。從圖3可以看出,紅崖山水庫2013年各季度綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)高于其他3個監(jiān)測斷面,沒有明顯升降趨勢。

表9　各個監(jiān)測斷面綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及富營養(yǎng)化狀態(tài)綜合評價結果

圖3　2013年各個監(jiān)測斷面綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)季度變化情況

4污染防治對策

水質綜合評價結果表明,目前該區(qū)域飲用水水質呈惡化趨勢,需要采取相應的污染防治對策[11-12]: ①通過農村面源污染專項整治行動,控制上游區(qū)污染,確保水質好轉。②改變以往的農業(yè)發(fā)展模式,發(fā)展高效生態(tài)節(jié)水農業(yè)。③采用物理隔離或生物隔離與水源周邊生態(tài)屏障建設的方式,對飲用水水源一級保護區(qū)進行隔離防護。④栽種高等水生植物,由植物吸收水中的氮磷等營養(yǎng)物質,削減污染。⑤對水源地一級保護區(qū)和二級保護區(qū)范圍內的居民實施生態(tài)移民工程,消除最近距離的人為污染源。⑥建立飲用水水源水質自動監(jiān)測與預警系統(tǒng)。

5結論

a. 運用單項組分及綜合評分法對地下水飲用水源地4個監(jiān)測斷面水質進行綜合評價,可知4個監(jiān)測斷面的F值均在2～2.5,水質均良好,說明地下飲用水源地水質良好且穩(wěn)定,基本沒有被污染。

b. 運用綜合污染指數(shù)對地表水飲用水源地6個監(jiān)測斷面水質進行綜合評價,可知西營水庫、黃羊水庫、南營水庫、扎子溝等斷面的p值均在0.21～0.40之間,水質較清潔;紅崖山水庫的p值均在0.41～0.70之間,水質處為輕污染;校東橋2013年前3季度的p值均在1.01～2.0之間,水質處于重污染，第4季度的p值為0.9,水質為中污染。

c. 運用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)對地表水飲用水源地4個水庫監(jiān)測斷面5項水質指標進行評價,得出南營水庫、紅崖山水庫、西營水庫和黃羊水庫綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)均小于30,營養(yǎng)狀態(tài)均屬于貧營養(yǎng),說明武威市平原區(qū)地表水飲用水源地沒有受到污染,水質較優(yōu)。

d. 武威市平原區(qū)水質逐步變好的主要原因是武威市污水處理廠已投入使用,污染物排放總量相對減少。但也存在一些污染,需要進一步加強污染治理工程建設, 提高污染防治能力,為石羊河流域綜合治理提供基礎保障。

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Comprehensive evaluation of water quality in centralized drinking water source in Wuwei City in 2013

ZHANG Yuezhen1, DONG Pingguo2

(1.KeyIrrigationExperimentalStationinWuweiCity,Wuwei733000,China;

2.IntegratedServiceCentreonWaterConservancyTechnologiesinWuweiCity,Wuwei733000,China)

Abstract：Based on the combination of three evaluation methods, namely, the single constituent comprehensive evaluation method, the comprehensive contamination index method and comprehensive trophic status index method, the water quality monitoring data of centralized surface and ground potable water resources were comprehensively evaluated in plain terrain of Wuwei City in 2013. The results showed that ground water quality in the 4 monitoring sections were good; Surface water quality in the 4 monitoring sections of Xiying Reservoir, Huangyang Reservoir, Nanying Reservoir and Zhazigou during 4 quarters were fairly acceptable; The water quality in Redcliffe Mountain Reservoir was moderate; The water quality during the first three quarters in Xiaodongqiao were seriously contaminated, while in the last quarter in the region water quality was in moderate pollution. The comprehensive trophic statuses of the 4 monitoring sections of Nanying Reservoir, Redcliffe Mountain Reservoir, Xiying Reservoir and Huangyang Reservoir in 4 quarters were all poor. According to the evaluations, pollution prevention and control countermeasures of drinking water resources in plain terrain were proposed, which provides basis for drinking water protection and related research work in Shiyang River basin.

Key words：drinking water source; water quality; comprehensive evaluation; plains; Wuwei City

(收稿日期：2015-05-05編輯：彭桃英)

中圖分類號：X824

文獻標志碼：A

文章編號：1004-6933(2016)01-0091-06

作者簡介:張月珍(1984—),女,工程師,碩士,主要從事農業(yè)水土資源規(guī)劃與管理。E-mail:287478577@qq.com通信作者:董平國,高級工程師。E-mail:549441286@qq.com

基金項目:甘肅省科技支撐計劃項目(1304FKCH102)

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.01.016