交口灌區(qū)排水與渭河相互影響分析

張佳揚

（陜西省水力電力勘測設(shè)計研究院,陜西 西安 710001）

不斷增長的人口引發(fā)的糧食危機已經(jīng)成為當(dāng)今社會最為嚴(yán)峻的問題之一,因此必須投入耕地以滿足食物的需求。據(jù)預(yù)測,世界人口將從今天64.5 億增加到2025 年的78.5 億,灌溉是最簡潔的提高糧食產(chǎn)量的方法,到2025 年灌溉面積必須增加20%～30%才能滿足人口的增長[1]。在灌溉過程中,農(nóng)田中的土壤顆粒、化肥、農(nóng)藥等污染物隨地表徑流、農(nóng)田排水、土壤滲透等進入水體,對地表水和地下水造成污染。目前,灌區(qū)排水引起的污染問題在全球十分普遍。

Bengtson等人研究表明：在密西西比河岸地區(qū),設(shè)置排水設(shè)備是增長莊稼收成的一項根本措施,通過設(shè)置地下排水系統(tǒng)可以有效減少35%的平均地表徑流、31%的土壤流失量、17%的N損失、31%的磷損失以及27%的鉀損失[2]。Kanwar等人的研究表明：大湖區(qū)和美國考恩貝特地區(qū)承載著美國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的80%,當(dāng)設(shè)置排水設(shè)施時土壤會非常有生產(chǎn)力；而農(nóng)田排水對這一地區(qū)的水質(zhì)影響并主要表現(xiàn)在NO3--N和TP[3]。DL Thomas等人的研究也表明,灌溉區(qū)設(shè)置排水設(shè)施可以減少有機氮、有機磷在土壤中的損失,其中磷的損失可以通過低速灌溉、高速排水等措施降低[4]。

近年來,陜西省為了有效控制農(nóng)業(yè)非點源污染,加大了植樹造林工作并對農(nóng)牧業(yè)進行了產(chǎn)業(yè)調(diào)整,但是以渭河為首水體污染并沒有得到遏制,農(nóng)業(yè)非點源污染仍是困擾可持續(xù)發(fā)展的難題。渭河橫貫關(guān)中地區(qū),是關(guān)中地區(qū)生產(chǎn)生活的水源地,交口抽渭灌區(qū)是陜西省大型糧食生產(chǎn)地,目前全灌區(qū)年均糧食總產(chǎn)45 萬t,農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值14.4 億元,交口灌區(qū)的水源取自于渭河,排水最終又排入渭河。據(jù)多年的監(jiān)測資料顯示,渭河的水質(zhì)一直保持為V類和劣V類,這表明渭河已經(jīng)喪失其原有水源功能,這種灌溉水質(zhì)條件極大地影響了灌區(qū)農(nóng)作物的生產(chǎn),并且灌區(qū)作物生長所必須的農(nóng)藥、化肥等殘留物也將會匯入排水渠道中流回渭河,對渭河水質(zhì)又造成了影響。

因此,本文以渭河交口段為研究水體,對交口灌區(qū)的農(nóng)業(yè)排水對渭河的水體水質(zhì)的影響以及渭河水質(zhì)對交口灌溉區(qū)灌溉用水水質(zhì)影響進行調(diào)查分析,以期了解灌溉用水、農(nóng)田排水以及受納水體的相互影響規(guī)律。

1 灌區(qū)概況

1.1 地理位置

交口灌區(qū)位于渭河下游關(guān)中平原東部,是大型多級高揚程電力抽水灌溉工程,西起臨潼石川河,東至大荔沙苑,南臨渭河,北依蒲城鹵泊灘,東西長48.6 km,南北寬31.9 km,灌溉著臨渭、臨潼、蒲城、富平、閆良、大荔六縣（區(qū)）的7.98萬hm2農(nóng)田。地勢北高南低,中部有較大的洼地固市[5]。

1.2 排水現(xiàn)狀

交口灌區(qū)共布設(shè)總干渠1條,干渠4 條,共長93.46 km,渠首抽水流量37.0 m3/s～41.0 m3/s。同時建有排水干溝4條,長87.32 km,支溝55條,長324.36 km,分、毛溝529條,長660.65 km,形成直排、相排、西排、南排、東排、孝排六大排水系統(tǒng),抽排流量31 m3/s,主體工程控制排水面積7.85×104hm2,分、毛溝配套面積4.81×104hm2,主要完成地下水埋深5 m以內(nèi)的排水干支溝及排水站工程。其中具有代表性的并且常年排水的干溝為西排干溝和任排干溝。

2 灌區(qū)水質(zhì)分析

2.1 監(jiān)測結(jié)果

表1 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù) 單位：mg/L

2.2 監(jiān)測結(jié)果分析

2.2.1 水質(zhì)時空變化

在3月29日的采樣中,灌區(qū)處于灌溉期,渭河在接受了任排干溝排水后表現(xiàn)為：礦化度、SS、COD、TN、NO3--N五項指標(biāo)出現(xiàn)峰值后恢復(fù)到初始值附近,各指標(biāo)在接受了西排干溝排水后無明顯變化,這表明任排干溝排水對渭河水質(zhì)造成了不利的影響,使得渭河任排干溝下游河段出現(xiàn)更加嚴(yán)重的有機物污染、溶解氧降低水體自凈能力進一步減弱,但是各項指標(biāo)在較短的距離內(nèi)又恢復(fù)到渭河原有水平,任排干溝排水未超過渭河的水環(huán)境容量,而西排干溝對渭河影響較??；渭河河水在經(jīng)過泵站、灌溉渠道、進入農(nóng)田、滲入地下水、進入西排干溝最終排入渭河這一變化過程中礦化度、COD、TN、NO3--N均在西排干溝中出現(xiàn)峰值,經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)其原因是西排干溝上游土地鹽堿化程度較高并且固市鎮(zhèn)大什村部分居民和企業(yè)向西排干溝排放污水；渭河河水在經(jīng)過泵站、灌溉渠道、進入農(nóng)田、滲入地下水、進入東二支溝（或者以明水為最終表現(xiàn)形式）、進入任排干溝最終排入渭河這一變化過程中礦化度、COD、TN、NO3--N、SS均在東二支溝或者任排干溝附近出現(xiàn)峰值,經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)其原因是東二支溝附近土地地勢較低地下水位較高,鹽堿化災(zāi)害很重,排水干溝護坡多處破損水土流失情況嚴(yán)重,并且東二支溝有企業(yè)在偷排工業(yè)廢水。

在灌溉期4月15日另一次取樣分析中,渭河在接受了西排干溝以及任排干溝排水后水質(zhì)變化情況基本與3月28日的相同,不同之處為渭河在接受了任排干溝排水后礦化度、SS、COD、TN、NO3--N五項指標(biāo)均出現(xiàn)不同程度的降低,經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn),渭河交口灌區(qū)上游部分工業(yè)企業(yè)在周末存在偷排現(xiàn)象而使得渭河水質(zhì)變差,任排干溝排水使得污染稀釋；渭河河水經(jīng)過泵站最終被西排干溝和任排干溝排出的過程水質(zhì)變化規(guī)律與3月28日的基本相同。

在5月17日的采樣中,灌區(qū)處于非灌溉期,未從渭河進行抽水,渭河在接受了任排干溝排水后表現(xiàn)與3月29日變化規(guī)律基本相同。渭河在接受了西排干溝排水后表現(xiàn)為：礦化度、COD、TN三項指標(biāo)均表現(xiàn)為先出現(xiàn)回落后恢復(fù)到正常；SS出現(xiàn)峰值后恢復(fù)到正常；NO3--N逐漸升高；而TP與DP這兩項指標(biāo)在接受西排干溝與任排干溝排水后無明顯變化,這表明任排干溝排水對渭河水質(zhì)造成了一定的影響,使得渭河污染得到一定的稀釋與中和,經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)原因為在西排干溝排污的企業(yè)排出的工業(yè)廢水與渭河原有污染物發(fā)生生化反應(yīng)。

2.2.2 每個監(jiān)測點在灌溉期與非灌溉期的水質(zhì)變化

在西排干溝的兩個監(jiān)測點表現(xiàn)為礦化度、TN、NO3--N、DP和TP五項指標(biāo)在灌溉期明顯高于非灌溉期,而COD和SS這兩項指標(biāo)在灌溉期低于非灌溉期,說明在灌溉期的灌溉過程導(dǎo)致土壤中的鹽類大量進入地下水而地下水位較高的地區(qū)便會將地下水排入西排干溝導(dǎo)致礦化度、TN、NO3--N、DP和TP五項指標(biāo)增高,而COD與SS這兩項指標(biāo)則由于這部分增加地下水的排入而得到稀釋因此比非灌溉期所表現(xiàn)的低。

任排干溝的幾個監(jiān)測點在灌溉期與非灌溉期各項指標(biāo)所表現(xiàn)的情況與西排干溝的基本一致,也表現(xiàn)為礦化度、TN、NO3--N、DP和TP五項指標(biāo)在灌溉期明顯高于非灌溉期,但COD與SS這兩項指標(biāo)在灌溉期與非灌溉期無明顯差距,這是由于任排干溝主要流經(jīng)交口灌區(qū)的低洼地帶,這部分地區(qū)的地下水水質(zhì)鹽堿化程度較高但是受有機物污染程度不高,而在任排干溝排水中,這部分地區(qū)的排水占主要地位。

而對比渭河上的幾個監(jiān)測點在灌溉期與非灌溉期的各項指標(biāo),并沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性,這表明了無論交口灌區(qū)處于灌溉期還是非灌溉期,決定渭河水質(zhì)的主要影響因子并不是灌區(qū)排水,而是渭河上游河段的本底值。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

（1）作為黃河的第一大支流,渭河水體已遭受嚴(yán)重污染。與《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084-85）比較可知,渭河水質(zhì)目前尚未滿足農(nóng)田灌溉的需求,直接抽取渭河河水進行灌溉會給灌區(qū)作物生長帶來不利影響。

（2）渭河作為灌區(qū)的受納水體,灌區(qū)對其影響較弱。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析可知,交口灌區(qū)排水的COD、TN、礦化度等指標(biāo),都存在超標(biāo)現(xiàn)象,但是灌區(qū)排水進入渭河后,渭河的各水質(zhì)指標(biāo)會在較短時間內(nèi)回復(fù)到本底值。

（3）交口灌區(qū)屬于土壤及地下水高礦化度地區(qū),土壤鹽堿化災(zāi)害貧乏,并且地下水位較高,很容易出現(xiàn)地表明水,對渭河存在一定的潛在危害。

3.2 建議

（1）管理部門要做到灌排并重、自排與抽排并舉、鹽漬與洪澇同治,使得交口灌區(qū)用水排水與渭河形成相互有益的良性循環(huán)。

（2）對灌區(qū)排水系統(tǒng)進行全面清淤,修繕排水溝道,排水泵站進行更新改造,控制地下水位,改善排水系統(tǒng)管理設(shè)施。

（3）采取鹽堿改良等農(nóng)業(yè)生物措施：種植耐鹽作物,增施有機肥,引洪壓堿,改良土壤。

（4）加大投資,為排水灌區(qū)的生活區(qū)與企業(yè)的生活污水與工業(yè)廢水修建排水管網(wǎng)并入渭南或者周邊區(qū)縣的排水管網(wǎng)中,進一步減少灌區(qū)排水對渭河的影響。