基于內梅羅污染指數(shù)的灞河流域水質變化分析

劉 歡，蒲 喆

（陜西省水文水資源勘測中心,陜西 西安 710068）

1 概述

灞河,屬渭河右岸重要支流,古名滋水,全長109 km,流域面積為2581 km2,平均比降為6%[1]。圖1 為浐灞河流域圖,其發(fā)源地位于秦嶺北坡藍田縣灞源鎮(zhèn)麻家坡以北,中途流經(jīng)灞橋區(qū)和未央?yún)^(qū),于高陵區(qū)南部匯入渭河。主要支流有浐河、輞峪河和清峪河等。灞河流域屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候,四季干濕分明。流域由東南向西北地區(qū)海拔存在較大差異,降雨分布不均勻,總降雨量介于550 mm~900 mm之間,年均降水量為830 mm以上；徑流年際間變化大,年內分配不均勻,年徑流量主要集中在每年的7 月~10 月,全年徑流量占比70%以上。流域多年平均氣溫為13.3 ℃[2]。灞河是西安市的主要城市河道,對秦嶺和渭河的連接起著舉足輕重的作用,同時作為西安市的人文景觀水體,有著重要的娛樂和經(jīng)濟價值。目前關于灞河流域的報道,主要集中在水文、水沙特性研究[3],或是生態(tài)景觀變化特征研究[4],而對于灞河流域的水質現(xiàn)狀或趨勢的研究較少,尤其是近幾年的水質污染特征及環(huán)境影響的報道屈指可數(shù)。因此本文依據(jù)2017 年~2020 年地表水監(jiān)測資料,對灞河流域水質現(xiàn)狀特征和變化趨勢做出分析。

圖1 灞河流域示意圖

2 資料與方法

2.1 斷面與指標選取

依據(jù)陜西省水功能區(qū)劃要求[5],運用科學的手段和方法選取具有代表性監(jiān)測斷面6 個（圖1、表1）。選定監(jiān)測時間為2017.7 ~2020.7,依據(jù)《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》（SL 219 -2013） 進行采樣。選取的監(jiān)測指標為BOD5、化學需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氟化物、氨氮、總磷、銅、鋅、鉛等14 項,嚴格依照《水和廢水監(jiān)測分析方法》對水樣進行監(jiān)測（表2）,參考地表水環(huán)境質量標準（GB 3838-2002）進行水質評價。

表1 灞河流域水質監(jiān)測點

表2 監(jiān)測分析方法

2.2 評價方法

目前研究者們關于水質評價的方法有單因子評價法、BP網(wǎng)絡模型法、內梅羅指數(shù)法、模糊綜合指數(shù)評價等。其中,單因子評價法簡單易懂,然而卻只考慮污染最嚴重的評價因子,忽視其他因子測值對評價結果的影響,而內梅羅指數(shù)作為兼顧極值的權重型多因子環(huán)境質量指數(shù),避免主觀因素影響。所以本文選取內梅羅污染指數(shù)法對灞河6 個不同斷面的水質狀況況進行評價,客觀反映浐灞河水質現(xiàn)狀及近幾年來的水質變化趨勢。

2.2.1 內梅羅污染指數(shù)法的基本公式

式中：P表示內梅羅污染指數(shù),Am為第m項評價因子的實測值；Aom為第m項評價因子的標準值（這里采用《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838 -2002）中的Ⅲ類標準值）；Fm為第m項評價因子的污染指數(shù)；Fmave和Fmmax為Fm的平均值和最大值。

2.2.2 水質污染等級的劃分

以《地表水環(huán)境質量標準》的Ⅲ類標準為基礎劃分污染等級,從而得出不同類別下內梅羅綜合污染指數(shù)P標準（表3）,當P標準＜0.78 時,水質未受到污染；當0.78 ≤P標準<0.91 時,水質受到輕度污染；當0.91 ≤P標準<1 時,水質受到中度污染；當1 ≤P標準<7.21 時,水質為重污染；當P標準≥7.21 時,表明水質已嚴重污染。

表3 流域內地表水環(huán)境質量分級

3 結果與分析

3.1 九間房斷面水質變化

由圖2 可知, 2017 年~2020 年九間房斷面全年內梅羅污染指數(shù)分別為0.42、0.44、0.40、0.39,年平均值為0.41,呈先增后減的趨勢。依據(jù)地表水環(huán)境質量分級,水質狀況列為Ⅰ類未污染。另外,九間房斷面2018 年內梅羅污染指數(shù)達到最高,為0.44,相比較2017 年指數(shù)值增長了4.8%,可能的原因,一是河道沿岸人為活動較為頻繁,生活垃圾污水直接入河道；二是原有的河灘形態(tài)因為受開采和建筑施工發(fā)生改變,進而對水體產生影響。2020 年內梅羅污染指數(shù)達到最低,為0.39。

圖2 2017年~2020年九間房內梅羅污染指數(shù)變化

3.2 馬渡王斷面水質變化

2017 年~2020 年馬渡王斷面全年內梅羅污染指數(shù)分別為0.45、0.49、0.43、0.39,年平均污染指數(shù)值為0.44 （圖3）。依據(jù)地表水環(huán)境質量分級,水質為Ⅰ類未污染。馬渡王斷面2018 年內梅羅污染指數(shù)最高,為0.49 ,2020 年達到最低,為0.39。

圖3 2017年~2020年馬渡王內梅羅污染指數(shù)變化

3.3 洪慶斷面水質變化

由圖4可知,2017 年~2020 年洪慶斷面全年內梅羅污染指數(shù)分別為0.47、0.56、1.20、0.41,年平均值為0.66,依據(jù)地表水環(huán)境質量分級,水質狀況列為Ⅰ類未污染。洪慶斷面2019 年的內梅羅污染指數(shù)最高,為1.20,水質狀況為Ⅳ類,中度污染,相比2018 年上漲了114%,其中污染物貢獻最大的為氨氮。其可能的原因為上、中游農業(yè)灌溉和生活污水等非點源污染的排泄等。2020 年其內梅羅污染指數(shù)達到最低,為0.41,比2019 年高峰值降低了66%。

圖4 2017年~2020年洪慶內梅羅污染指數(shù)變化

3.4 常家灣斷面水質變化

常家灣斷面2017 年~2020 年全年內梅羅污染指數(shù)分別為0.48、0.40、0.41、0.44,年平均指數(shù)值為0.43（圖5）,依據(jù)地表水環(huán)境質量分級,為Ⅰ類未污染。由于常家灣屬于浐河上的一個水文站,且上游為庫峪河、東湯峪河及岱峪河匯入,所以全年來看,水質狀況較好。常家灣斷面2017 年內梅羅污染指數(shù)最高,為0.48。2018 年指數(shù)最低,為0.40。

圖5 2017年~2020年常家灣內梅羅污染指數(shù)變化

3.5 浐河入灞口斷面水質變化

由圖6 可知,2017 年~2020 年浐河入灞口全年內梅羅污染指數(shù)分別為1.08、1.34、0.89、0.68,其年均污染指數(shù)為1.0,依據(jù)地表水環(huán)境質量分級,為Ⅳ類重污染狀況。2018 年浐河入灞口內梅羅污染指數(shù)最高,達到1.34,貢獻最大的污染物為氨氮,其次為總磷、化學需氧量。2020 年達到最低,為0.68,屬Ⅰ類未污染。浐河入灞口斷面水質整體狀況向好發(fā)展。

圖6 2017年~2020年浐河入灞口內梅羅污染指數(shù)變化

3.6 灞河入渭口（灞河）斷面水質變化

2017 年~2020 年灞河入渭口（灞河）斷面全年內梅羅污染指數(shù)分別為0.94、0.75、1.31、0.54,年平均值為0.89（圖7）,依據(jù)地表水環(huán)境質量分級,水質為Ⅱ類,輕度污染。該斷面2019 年內梅羅污染指數(shù)最高,為1.31,2020 年內梅羅污染指數(shù)最低,為0.54。

圖7 2017年~2020年灞河入渭口內梅羅污染指數(shù)變化

3.7 灞河流域上、中下游代表斷面水質狀況

圖8 為2017 年~2020 年灞河流域不同代表斷面的水質監(jiān)測狀況,由圖可8 知,灞河流域的內梅羅污染指數(shù)變化趨勢是從河流的上游斷面向下游斷面逐漸增高,浐河入灞口斷面達到高峰值,灞河到入渭口斷面的指數(shù)值稍微回落,但水質狀況仍屬于Ⅱ類,輕度污染,這與下游地表水水質受到污染的現(xiàn)象基本吻合。

圖8 灞河流域上、中下游代表斷面

4 結語

（1）從監(jiān)測分析結果不難看出,2017 年~2020 年灞河上、中游水質全年較好,下游水質介于輕度和中度污染。尤其是浐河進入灞河之前受到污染物影響,污染物類型呈有機型污染,水體主要污染物是氨氮、總磷、化學需氧量等。這表明含有工業(yè)廢水、農業(yè)養(yǎng)殖及農村城鎮(zhèn)生活污水等非點源污染對水質有著明顯的負效應。

（2）采用內梅羅污染指數(shù)法對灞河流域6 處斷面水質作出評價,具有超出傳統(tǒng)單因子評價方法對水質的評價結論悲觀化的優(yōu)點,同時能夠更好地反應多項污染物對水質的影響程度,亦能客觀呈現(xiàn)水體在時間、空間上的基本污染狀況和變化趨勢。

（3）灞河流域近幾年水質狀況向好發(fā)展,從2017 年~2020年污染指數(shù)基本呈現(xiàn)降低的趨勢,這與浐灞河生態(tài)區(qū)被列為國家級水生態(tài)系統(tǒng)保護、修復試點示范區(qū)的政策分不開的。浐灞河流域水環(huán)境得到了有效的治理,與歷史同期狀況相比,水土流失得到控制,綠化面積得到增加,市容市貌得到徹底美化；從前河兩岸臟亂差,現(xiàn)在成了具有特色的人文景觀,人們休閑娛樂的好場所,我們應該繼續(xù)保護好這河水清澈、河岸優(yōu)美的水環(huán)境,實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和水資源利用的良性循環(huán),為西安市的健康發(fā)展和國民經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展提供生態(tài)保障。