新疆開孔河流域水資源質(zhì)量分析

冉 玲

(新疆塔城水文勘測局，新疆 塔城 834700)

河流污染已經(jīng)成為影響城市發(fā)展的一個(gè)重要問題[1-2]。調(diào)查河道水質(zhì)，分析水質(zhì)變化趨勢具有十分重要的研究意義[3-4]。可為河道水質(zhì)保護(hù)、水污染治理等工作提供基礎(chǔ)條件。新疆開都河、孔雀河流域是重要的水資源保護(hù)地，具有灌溉、景觀等重要作用。收集實(shí)際監(jiān)測結(jié)果，分析開孔河流域水資源質(zhì)量情況，為河道保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 流域天然水化學(xué)特征

天然水質(zhì)通常以水體中溶解的離子總量(礦化度)、總硬度、pH和主要離子之間的比值關(guān)系(水化學(xué)類型)描述水體的水化學(xué)特征。

1.1 水體pH值

流域內(nèi)水體pH值在7.4～8.8之間，屬弱堿性水。在2000-2008年測定值中，黃水溝、清水河和開都河出現(xiàn)頻率最多的pH值為8.3，達(dá)70%，且變化幅度很小；博斯騰湖變化幅度相對較大，其范圍在7.8～8.8之間，孔雀河在7.8～8.5之間。主要河流控制斷面水化學(xué)特征見表1。

表1 主要河流控制斷面水化學(xué)特征

1.2 水化學(xué)類型

開都河水化學(xué)類型為重碳酸鹽、鈣組Ⅱ型水，黃水溝、清水河為重碳酸鹽、鈣組Ⅲ型水，均屬于優(yōu)良的天然水。由于受農(nóng)田灌溉排水影響，博斯騰湖大湖區(qū)多數(shù)水域水化學(xué)類型已屬硫酸鹽和氯化物類型水，小湖區(qū)為重碳酸鹽、鈣組Ⅱ型水；孔雀河為氯化物類型水。

1.3 礦化度及總硬度

1.3.1 河流礦化度及總硬度

流域內(nèi)各河流出山口以前天然水質(zhì)較好。開都河出山口前礦化度、總硬度較低，巴音布魯克多年平均礦化度為220 mg/L，變化幅度在180～260 mg/L之間。多年平均總硬度為136 mg/L，變化范圍在118～140 mg/L之間，變化幅度很小，屬于低礦化度軟水。

出山口以后，隨著海拔高度的降低，氣候逐漸干燥、降水量減少，蒸發(fā)量增大，再加之農(nóng)田排水的匯入，水中各種離子含量逐漸增加，礦化度隨之增大，到焉耆段已達(dá)到300 mg/L，總硬度也增之178 mg/L。開都河礦化度沿程變化見圖1。

圖1 開都河礦化度沿程變化圖

受博斯騰湖水質(zhì)影響，孔雀河水體含鹽量較高，但近年來呈明顯的下降趨勢，2007年他什店、市區(qū)獅子橋和尉犁縣普惠三斷面平均礦化度為1 000 mg/L左右。

1.3.2 博斯騰湖礦化度及總硬度分布情況

根據(jù)2008年監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，大湖區(qū)的平均礦化度為1 480 mg/L，平均總硬度為530 mg/L，按地表水礦化度和總硬度分類，已屬于高礦化度極硬水。小湖區(qū)平均礦化度為347 mg/L，平均總硬度為189 mg/L，屬于中等礦化度適度硬水。

根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，大湖區(qū)的礦化度分布并不均勻。黃水溝區(qū)礦化度最高，超過2 000 mg/L，其次為湖西北區(qū)域和東南區(qū)，礦化度在1 500～1 700 mg/L之間，中央?yún)^(qū)和東部區(qū)礦化度在1 350～1 400 mg/L之間。西南區(qū)最低，尤其是大河口區(qū)域礦化度低于1 300 mg/L。

小湖區(qū)礦化度在達(dá)吾提閘區(qū)域相對較高，超過500 mg/L，其它區(qū)域均低于400 mg/L。

1.4 天然水質(zhì)季節(jié)性變化

豐水期河流水量大，河水主要由融雪和降水補(bǔ)給，因此河水礦化度一般都很低。枯水期河流水量小，河水補(bǔ)給主要以地下水為主，故水體礦化度增高。根據(jù)多年水質(zhì)資料分析，汛期最低，汛后次之，冬春季節(jié)最高。大山口水文站、黃水溝水文站礦化度變化過程見圖2。

圖2 大山口、黃水溝水文站礦化度年內(nèi)變化過程

2 水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)

2.1 基本資料及評價(jià)范圍

水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)采用的基準(zhǔn)年為2008年，對于無資料的河段，于2009年8月、9月進(jìn)行了補(bǔ)充監(jiān)測，對7條河流、3座水庫和博斯騰湖水質(zhì)進(jìn)行了分析評價(jià)。各評價(jià)站點(diǎn)的基本信息見表2。

表2 開孔河流域地表水資源質(zhì)量評價(jià)水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)基本信息

2.2 評價(jià)項(xiàng)目、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及評價(jià)方法

評價(jià)參數(shù)力求客觀反映飲用、灌溉、養(yǎng)殖等多種水資源用途，并能直接反映水體污染類型。按照地表水資源用途和使用功能，評價(jià)項(xiàng)目及分級標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 水質(zhì)評價(jià)分級標(biāo)準(zhǔn) mg/L

2.3 評價(jià)結(jié)果

2.3.1 河流水質(zhì)

依據(jù)上述方法和標(biāo)準(zhǔn)，對開都河、黃水溝、清水河、烏拉斯臺(tái)河、庫爾楚河和孔雀河進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果列于表4。

表4 主要控制斷面水質(zhì)現(xiàn)狀綜合評價(jià)表

總體來看，開都河、黃水溝和清水河上游水質(zhì)良好。除焉耆段年平均水質(zhì)為Ⅲ類外，其他河段均為Ⅱ類。豐、枯水期相比，枯水期水質(zhì)優(yōu)于豐水期。這是因?yàn)殚_都河、清水河和黃水溝上游尚未受到明顯的污染，但由于處在干旱的自然環(huán)境中，尤其在出山口以后，流域內(nèi)植被稀少、水土流失嚴(yán)重，在豐水期匯流過程中，流域面上的有機(jī)物質(zhì)被帶入河道，因而造成豐水期水質(zhì)較枯水期差。

孔雀河水質(zhì)相對較差。根據(jù)他什店、市區(qū)獅子橋和尉犁縣普惠三處監(jiān)測斷面近幾年監(jiān)測資料統(tǒng)計(jì)評價(jià)，總體水質(zhì)屬于Ⅳ類，主要超標(biāo)項(xiàng)目為化學(xué)耗氧量。由于受博斯騰湖水質(zhì)影響，水體含鹽量較高，但近年來呈明顯的下降趨勢，2007年三斷面平均礦化度已降至1 000 mg/L左右。

烏拉斯臺(tái)河、曲惠河和庫爾楚河僅在枯水期進(jìn)行了調(diào)查，三河水質(zhì)均為Ⅱ類。

2.3.2 水庫水質(zhì)狀況

2009年9月對普惠水庫、西尼爾水庫和阿克蘇甫水庫進(jìn)行了調(diào)查分析，三水庫均屬Ⅲ類水域。基本上未受到重金屬和有毒類污染，但處于下游區(qū)域，水體硬度和礦化度較高，普惠水庫和阿克蘇甫水庫已屬于高礦化度、極硬水，西尼爾水庫屬于較高礦化度、硬水。

2.3.3 博斯騰湖水質(zhì)狀況

巴州水文水資源勘測局自2002年起在博斯騰湖上布設(shè)了大河口、揚(yáng)水站(大湖西泵站出水)、金沙灘和黃水溝區(qū)四處監(jiān)測斷面，控制面積251 km2。揚(yáng)水站監(jiān)測頻率為每年6次，豐、平、枯水期各兩次，其它斷面為每年3次，豐、平、枯水期各1次。根據(jù)巴州水文水資源勘測局資料統(tǒng)計(jì)評價(jià)，大河口區(qū)水質(zhì)尚未受到污染，屬Ⅲ類，但西泵站、金沙灘和黃水溝區(qū)水質(zhì)較差，均為V類，主要超標(biāo)項(xiàng)目為化學(xué)需氧量和溶解性總固體，此外黃水溝區(qū)高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量也輕度超標(biāo)。

2008年7月對博斯騰湖20個(gè)測點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果表明，大湖平均水質(zhì)為Ⅳ類，主要超標(biāo)項(xiàng)目為化學(xué)耗氧量；小湖區(qū)平均水質(zhì)為Ⅱ。

2.3.4 湖泊、水庫營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)

湖泊、水庫富營養(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生，考慮到博斯騰湖和三座水庫現(xiàn)有的實(shí)際資料，選擇總氮(TN)、總磷(TP)、葉綠素(Chl.a)、高錳酸鹽指數(shù)(CODmn)和透明度五項(xiàng)指標(biāo)作為評價(jià)參數(shù)。

目前國內(nèi)常用的湖泊營養(yǎng)狀態(tài)分類標(biāo)準(zhǔn)見表5。

表5 湖泊營養(yǎng)狀態(tài)評分與分級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)博斯騰湖2005年和2008年兩次監(jiān)測資料分析評價(jià)，目前博斯騰湖大湖區(qū)已屬于輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，小湖區(qū)屬于中營養(yǎng)狀態(tài)。普惠水庫、西尼爾水庫和阿克蘇甫水庫屬于中營養(yǎng)狀態(tài)。

3 水質(zhì)變化趨勢分析

根據(jù)資料情況，對開都河、孔雀河和博斯騰湖水質(zhì)變化趨勢進(jìn)行分析。趨勢分析選擇兩個(gè)時(shí)段，近期趨勢分析選擇2000-2008年，另對博斯騰湖礦化度進(jìn)行長期趨勢分析，長期趨勢分析選擇1980-2005年。

3.1 近期趨勢分析

根據(jù)開孔河流域近年水質(zhì)監(jiān)測資料分析，河流水質(zhì)變化較穩(wěn)定，變化范圍在Ⅱ-Ⅲ類之間，若單純用年度水質(zhì)類別進(jìn)行比較，很難反映出河流水質(zhì)變化趨勢及水質(zhì)變化特點(diǎn)。在近年資料的基礎(chǔ)上采用Seasonal Kendall方法，對河流水質(zhì)變化趨勢進(jìn)行檢驗(yàn)。

開都河上選擇大山口和焉耆水文站，孔雀河上選擇他什店水文站、庫爾勒市獅子橋斷面和普惠水管站三個(gè)點(diǎn)；博斯騰湖選擇多點(diǎn)平均結(jié)果。

各站點(diǎn)不同水質(zhì)參數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果見表6、表7。

表6 開都河、孔雀河水質(zhì)趨勢檢驗(yàn)成果表

表7 博斯騰湖水質(zhì)趨勢檢驗(yàn)成果表

3.1.1 河流水質(zhì)趨勢

開都河水質(zhì)趨勢：從5項(xiàng)參數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果看，近年來，開都河水質(zhì)較穩(wěn)定。大山口以上河段硫酸鹽、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮無明顯的變化趨勢，礦化度、氯化物處于顯著下降趨勢；焉耆斷面礦化度、氯化物、硫酸鹽處于顯著下降趨勢，高錳酸鹽指數(shù)無明顯的變化趨勢，氨氮處于顯著上升趨勢。

孔雀河水質(zhì)變化趨勢：氯化物、氨氮無明顯的變化趨勢，礦化度、高錳酸鹽指數(shù)處于顯著下降趨勢，但硫酸鹽處于顯著上升趨勢。

3.1.2 博斯騰湖水質(zhì)趨勢

近年來，博斯騰湖水質(zhì)較穩(wěn)定。8項(xiàng)參數(shù)中有6項(xiàng)參數(shù)無明顯的變化趨勢，五日生化需氧量和總氮處于上升趨勢。

3.2 博斯騰湖礦化度長期趨勢變化

博斯騰湖水體礦化度變化較大。據(jù)資料記載，1958年湖水礦化度僅為600 mg/L左右(1958年礦化度由386 mg/L改定為600 mg/L，主要陰離子為HCO3-，主要陽離子為Ca2+。隨灌區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，用水量增加，入湖水量逐年減少，湖水循環(huán)較弱，入湖鹽量大于出湖鹽量，再加上蒸發(fā)濃縮，湖水礦化度逐漸上升。湖水平均礦化度由1958年600 mg/L升至1974年的1 440 mg/L，湖水化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了質(zhì)的改變，主要陰離子變?yōu)镾O42-和Cl-，主要陽離子為Na+。1987年、1988年達(dá)到最高1 870 mg/L，湖水由淡水湖變?yōu)槲⑾趟?/p>

1987年后，開都河來水量略有回升，加之西泵站運(yùn)行，基本停止了經(jīng)解放一渠從開都河直接向孔雀河輸水。入大湖水量的增加，使博斯騰湖水位有所回升，礦化度也逐漸下降，由1987年的1 870 mg/L降至1999年的1 270 mg/L。

博斯騰湖礦化度多年變化趨勢見圖3。由圖可見，1980年至1987年間礦化度比較平穩(wěn)，1988-2003年，博斯騰湖平均礦化度呈逐年下降趨勢。

圖3 博斯騰湖礦化度多年變化趨勢圖

4 結(jié)語

(1)開孔河流域水體PH值在7.4～8.8之間，各河流出山口以前天然水質(zhì)較好，開都河出山口前礦化度、總硬度較低，為低礦化度軟水；孔雀河水體含鹽量較高，平均礦化度1 000 mg/L。博斯騰湖區(qū)域水質(zhì)差異性較大，部分區(qū)域?yàn)楦叩V化度水。

(2)博斯騰湖大湖區(qū)已屬于輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，小湖區(qū)屬于中營養(yǎng)狀態(tài)；孔雀河水質(zhì)相對較差總體水質(zhì)屬于Ⅳ類；開都河、黃水溝和清水河上游水質(zhì)良好。除焉耆段年平均水質(zhì)為Ⅲ類外，其他河段均為Ⅱ類。

(3)近年來，開都河、博斯騰湖水質(zhì)較穩(wěn)定。孔雀河礦化度、高錳酸鹽指數(shù)處于顯著下降趨勢，但硫酸鹽處于顯著上升趨勢。

(4)博斯騰湖礦化度1980年至1987年間礦化度比較平穩(wěn)，1988-2003年，博斯騰湖平均礦化度呈逐年下降趨勢。