寧夏引黃灌區(qū)重點湖泊水質(zhì)評價及保護(hù)對策

田巍

（寧夏回族自治區(qū)水利科學(xué)研究院，寧夏 銀川750021）

寧夏引黃灌區(qū)是我國四大古老灌區(qū)之一，已有兩千多年的灌溉歷史，素有“塞上江南”之美譽，是寧夏經(jīng)濟集中和人口聚集區(qū)。寧夏引黃灌區(qū)開發(fā)了大規(guī)模的引黃灌溉渠道，形成了集渠道、溝道、水庫以及魚塘等人工水文網(wǎng)，自然環(huán)境和人類活動的相互作用形成許多湖泊濕地，灌區(qū)內(nèi)絕大部分湖泊濕地都依賴于引入的黃河水，通過渠道、農(nóng)田滲漏為地下水的補給，以及黃河河床水流對地下水的側(cè)向補給（孫勝民等, 2012）。近些年隨著寧夏經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)業(yè)面源污染、水產(chǎn)養(yǎng)殖排水、工業(yè)排水以及生活污水排放等，都對寧夏引黃灌區(qū)湖泊水質(zhì)、水環(huán)境造成了一定的威脅。

水環(huán)境質(zhì)量評價是水環(huán)境管理的一項基礎(chǔ)性工作，合理的評價方法可以準(zhǔn)確描述河流的水質(zhì)狀況，以滿足水環(huán)境管理和決策需要（尹海龍等, 2008;陸衛(wèi)軍等, 2009; 陳艷卿等, 2011）。在我國城市河流水質(zhì)評價研究中，綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法具有較好的評價效果和應(yīng)用前景（徐祖信, 2005; 周密等,2017）。本文對湖泊不同時段進(jìn)行水質(zhì)評價、富營養(yǎng)化評價，充分了解湖泊水質(zhì)變化情況，提出相應(yīng)的對策，為湖泊管理者提供科學(xué)依據(jù)。

1 寧夏引黃灌區(qū)湖泊概況

寧夏引黃灌區(qū)主要包括銀川市三區(qū)兩縣、石嘴山市全部及靈武市、沙坡頭區(qū)、中寧縣、青銅峽市及利通區(qū)的引黃灌區(qū)部分和黃河左岸部分，總面積168萬hm2，約占全區(qū)面積的29%。根據(jù)2010年寧夏回族自治區(qū)濕地資源調(diào)查結(jié)果，寧夏引黃灌區(qū)涉及到的市、縣共有濕地15.8萬hm2，占寧夏濕地資源的76%，其中湖泊濕地面積3.35萬hm2。根據(jù)《寧夏回族自治區(qū)河湖管理“十三五”規(guī)劃報告》，寧夏引黃灌區(qū)常年水面面積大于100 hm2的湖泊有26個，水面面積總和為25 056 hm2，水面面積小于100 hm2的重要湖泊有15個,水面面積總和為783 hm2。

2 評價方法

2.1 水質(zhì)評價方法

水質(zhì)評價采用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法（徐祖信,2005），標(biāo)識指數(shù)由整數(shù)位和三位或四位小數(shù)位組成，其結(jié)構(gòu)為：

式中：IWQ為綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)；X1.X2由計算獲得；X3和X4根據(jù)比較結(jié)果得到；X1為湖泊總體的綜合水質(zhì)類別；X2為綜合水質(zhì)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間所處位置；X3為參加整體水質(zhì)評價的指標(biāo)中，劣于水功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)指標(biāo)個數(shù)，X4代表水質(zhì)類別與功能區(qū)劃設(shè)定類別比較結(jié)果，視綜合水質(zhì)的污染程度，X4為一位或兩位有效數(shù)字。

通過綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)X1.X2，結(jié)合《國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的分類，可以判斷水體的水質(zhì)類別和污染程度：當(dāng)1.0≤X1.X2≤2.0時，水質(zhì)狀況為Ⅰ類；當(dāng)2.0＜X1.X2≤3.0時，水質(zhì)狀況為Ⅱ類；當(dāng)3.0＜X1.X2≤4.0時，水質(zhì)狀況為Ⅲ類；當(dāng)4.0＜X1.X2≤5.0時，水質(zhì)狀況為Ⅳ類；當(dāng)5.0＜X1.X2≤6.0時，水質(zhì)狀況為Ⅴ類；當(dāng)6.0＜X1.X2≤7.0時，水質(zhì)狀況為劣Ⅴ類但不黑臭；當(dāng)X1.X2＞7.0時，水質(zhì)狀況為劣Ⅴ類且黑臭。

綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的核心是綜合水質(zhì)指數(shù)X1.X2的計算，單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的權(quán)重分配對綜合水質(zhì)指數(shù)有很大影響，參考張歡等（2012）研究成果，采用超標(biāo)權(quán)重法計算X1.X2：

式中：Pi為超標(biāo)指標(biāo)的單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)（徐祖信, 2005），計算方法詳見文獻(xiàn)，每項指標(biāo)各占一個權(quán)重；m為超標(biāo)指標(biāo)的數(shù)目；Pj為其他參與綜合評價的非超標(biāo)指標(biāo)的單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)，所有非超標(biāo)指標(biāo)共計一個權(quán)重，n為非超標(biāo)指標(biāo)的數(shù)目。

2.2 富營養(yǎng)評價方法

采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（TLI（∑））（王明翠等, 2002），來評價湖泊的富營養(yǎng)狀態(tài)，計算方法詳見文獻(xiàn)。

根據(jù)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI（∑），可以判斷湖泊的富營養(yǎng)狀況：TLI（∑）＜30時，水體為貧營養(yǎng)；30≤TLI（∑）≤50時，水體為中營養(yǎng)；50＜TLI（∑）時，水體為富營養(yǎng)，其中50＜TLI（∑）≤60時，為輕度富營養(yǎng)；60＜TLI（∑）≤70時，為中度富營養(yǎng)；TLI（∑）＞70時，為重度富營養(yǎng)。

3 研究結(jié)果

3.1 水質(zhì)監(jiān)測

本文選取7個具有代表性的湖泊，分別為寧夏5A級旅游景區(qū)沙湖、引黃灌區(qū)北部水域面積較大的星海湖、銀川市最大湖泊閱海湖、西部地區(qū)黃河流域濕地公園鳴翠湖、面積小補水條件單一的寶湖、多水源補水的人工河道艾依河城市段、沙漠濕地騰格里湖，進(jìn)行水質(zhì)及富營養(yǎng)化評價。本文采用2016年基礎(chǔ)調(diào)研數(shù)據(jù)和寧夏水利廳公布的寧夏水體質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，水質(zhì)監(jiān)測值詳見表1。

表1 寧夏引黃灌區(qū)重點河湖2016年水質(zhì)監(jiān)測值Table 1 2016 water quality monitoring values of key lakes

3.2 水質(zhì)評價

根據(jù)2016年各湖泊水質(zhì)監(jiān)測資料，公園湖泊水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB-3838-2002）Ⅳ類 標(biāo) 準(zhǔn)， 選 取 DO、CODMn、BOD5、NH3-N、TP和TN 6個項目作為主要評價指標(biāo)，對各湖泊的水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)進(jìn)行計算，詳細(xì)計算結(jié)果見表2。同時利用chla、TP、TN、SD和CODMm5個指標(biāo)的監(jiān)測值，計算各湖泊綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，計算結(jié)果見表3。

3.3 結(jié)果與分析

（1）通過單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)計算結(jié)果可以看出，寧夏引黃灌區(qū)重點湖泊幾個評價指標(biāo)中，主要超標(biāo)因子為TP和TN，其余指標(biāo)僅個別湖泊個別月份超標(biāo)。TP和TN水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)對比分析詳見圖1，其中星海湖、艾依河和騰格里湖超標(biāo)較為突出。分析主要原因為星海湖和艾依河承接了部分農(nóng)田排水溝的水，農(nóng)田排水溝的水質(zhì)均為劣Ⅴ類，從而導(dǎo)致湖泊水質(zhì)受污染；騰格里湖內(nèi)有封閉的魚塘，專門用來進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖，現(xiàn)場調(diào)研時發(fā)現(xiàn)魚塘水質(zhì)較差，邊緣存在水華現(xiàn)象，魚塘每年會定期將水排放至主湖內(nèi)，從而導(dǎo)致湖泊水質(zhì)受到一定污染。

（2）通過各湖泊綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)對比分析（圖2），可以看出多數(shù)湖泊達(dá)到了水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，僅星海湖和騰格里湖水質(zhì)個別月份接近或達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)，這得益于寧夏近些年水環(huán)境治理工作的大力開展。近些年，寧夏開展了湖泊水系連通工作，種植或投放水生動植物，水質(zhì)污染較嚴(yán)重的湖泊截斷農(nóng)田排水溝補水口，提高黃河水補水量等一系列水環(huán)境整治工作，取得了一定成效。

各湖泊水質(zhì)隨季節(jié)變化呈現(xiàn)一定特征，沙湖、閱海湖、鳴翠湖、艾依河、寶湖，基本呈現(xiàn)冬季、春季水質(zhì)情況較差，夏秋季節(jié)較好。分析主要原因與湖泊補水季節(jié)相關(guān)，寧夏引黃灌區(qū)湖泊主要依靠黃河水、農(nóng)田排水溝水以及降水補水，黃河水和農(nóng)田排水溝一般4-11月補水，期間9-10月黃河水停水；而寧夏降水量集中，主要分布在7、8、9三個月，約占全年降水量的70%左右。湖泊從11月到來年的4月前不進(jìn)行補水，從而導(dǎo)致湖泊水量減少，污染物累積，湖泊水質(zhì)變差。

表2 單因子和綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價結(jié)果Table 2 Evaluation results of single factor and comprehensive water quality labeling index

表3 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價結(jié)果Table 3 Evaluation results of comprehensive nutritional status index

圖1 各湖泊TP和TN水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)對比圖Fig.1 Comparison of water quality identif i cation index between TP and TN in lakes

圖2 各湖泊綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)對比圖Fig.2 Comparison of comprehensive water quality identif i cation index of each lake

圖3 各湖泊綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)對比圖Fig.3 Comparison of comprehensive nutritional status index of each lake

（3）通過各湖泊綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)對比分析（圖3），幾個重點湖泊中，除鳴翠湖和寶湖以外，其余湖泊均存在輕度至中度的富營養(yǎng)化狀況，富營養(yǎng)化狀況在夏季和秋季更為嚴(yán)重。主要原因是鳴翠湖和寶湖在湖泊管理上更為關(guān)注湖泊水環(huán)境健康發(fā)展，使湖泊水質(zhì)保持在Ⅲ類水，如鳴翠湖采取了湖面游客觀光船禁用燃?xì)獯?、封閉農(nóng)田排水溝補水口、種植水質(zhì)凈化效果較好的水生植物等措施。

4 保護(hù)對策

通過上述分析可以看出，寧夏引黃灌區(qū)重點湖泊總體水質(zhì)較好，水質(zhì)超標(biāo)因子主要為TP和TN，但湖泊富營養(yǎng)化現(xiàn)象較為普遍，加之寧夏引黃灌區(qū)湖泊流動性差，水源補給緊缺，湖泊自凈能力差，在今后的管理中，應(yīng)加強水資源保護(hù)和全區(qū)內(nèi)湖泊水質(zhì)的監(jiān)測，采取合理的對策保護(hù)湖泊濕地生態(tài)健康，建立美麗宜居的生態(tài)環(huán)境。

（1）加強寧夏引黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染的管控。農(nóng)業(yè)面源污染已成為寧夏引黃灌區(qū)水體污染的最主要來源（張愛平等，2010），而農(nóng)業(yè)面源污染因涉及范圍廣、復(fù)雜性強與監(jiān)測難度大等特點，至今沒有采取有效的措施來控制。因此相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)給予高度重視，出臺與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與農(nóng)業(yè)面源污染綜合防治相關(guān)的政策法規(guī)，從源頭、過程和末端等各個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)資使用環(huán)節(jié)有效防治農(nóng)業(yè)面源污染（趙欣，2017）。

（2）控制水體養(yǎng)殖污染排放。完善整個水產(chǎn)養(yǎng)殖管理體系，建立科學(xué)的水產(chǎn)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，將各種環(huán)境制約因素和對于環(huán)境造成影響的因素進(jìn)行合理調(diào)控，避免水產(chǎn)養(yǎng)殖過程對環(huán)境的危害，并且有效保障水產(chǎn)養(yǎng)殖的綜合效能（陳研，2017）。

（3）加大工業(yè)污水、農(nóng)村生活污水處理力度。加大工業(yè)園區(qū)污水處理廠的建設(shè)，同時加大農(nóng)村生活污水集中處理設(shè)施的建設(shè)，全面提升引黃灌區(qū)排水溝道水質(zhì)。

（4）多水源補水，增強湖泊流動性。寧夏引黃灌區(qū)內(nèi)湖泊在20世紀(jì)初多依靠農(nóng)田排水溝道補水，但近些年隨著農(nóng)業(yè)面源污染、工業(yè)排污、生活排污等，造成排水溝道水質(zhì)惡化，多數(shù)湖泊已經(jīng)不采用排水溝道補水，完全依靠黃河水補水。由于黃河水供求緊張，湖泊補水已面臨非常嚴(yán)峻的形勢。因此，應(yīng)擴寬湖泊補水渠道，保障湖泊置換水量，以增強湖泊自凈能力。

（5）加強湖泊科學(xué)管理。相關(guān)部門應(yīng)加強湖泊水質(zhì)及水環(huán)境監(jiān)測平臺建設(shè)（蓋世廣等，2017），加大環(huán)境保護(hù)重視及投資力度。對于旅游開發(fā)的湖泊濕地，應(yīng)重視生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟效益之間的平衡，保持湖泊水生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展。