淺析引黃輸水工程對地下水環(huán)境的影響

李海濤，張爽娜

(河北省衡水水文水資源勘測局，河北衡水053000)

我國北方由于長年干旱的原因，造成用水嚴(yán)重不足，許多有關(guān)水資源的問題不斷涌現(xiàn)，為了緩解嚴(yán)重缺水狀況，1992年3月，經(jīng)國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦領(lǐng)導(dǎo)小組第十二次會議同意，引黃入冀工程正式批準(zhǔn)立項(xiàng)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著城市經(jīng)濟(jì)社會的大力發(fā)展，水資源問題變得更加嚴(yán)峻。河北省引黃受水區(qū)區(qū)域水資源總量為20.35億m3，人均水資源量160 m3，低于全國 300 m3標(biāo)準(zhǔn)，為全國平均值的 1/15［1］。引黃輸水工程緩解了河北省嚴(yán)重缺水的狀況，長期的引黃同時(shí)也對沿線地下水水環(huán)境造成了影響。這些外來水主要通過衡水湖、大浪淀、白洋淀及河道存儲，主要用于城市生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)灌溉［2］。

1 基本情況概述

地下水位水質(zhì)監(jiān)測井選用已有井位，包括水文局已有監(jiān)測井位、“引黃入冀工程”地質(zhì)勘測井位、灌溉井位、農(nóng)村飲用水井位等。共確定了8個(gè)地下水質(zhì)監(jiān)測井，分別位于邯鄲、邢臺衡水和滄州四個(gè)地市(詳見表1)。通過對引黃沿線、白洋淀周邊、引黃灌溉受水區(qū)，位山線沿線、位山線引黃灌溉受水區(qū)等地區(qū)的地下水水質(zhì)歷史監(jiān)測資料的收集，并根據(jù)已有監(jiān)測結(jié)果評價(jià)分析項(xiàng)目區(qū)2006-2010年來地下水水質(zhì)現(xiàn)狀及超標(biāo)情況，判斷應(yīng)急引黃補(bǔ)淀沿線以上地區(qū)地下水質(zhì)變化趨勢。據(jù)此在引黃沿線選取了19個(gè)地下水監(jiān)測點(diǎn)，分別位于邯鄲、邢臺、衡水、滄州、保定和廊坊六個(gè)地市(詳見表2)。

表1 地下水監(jiān)測站點(diǎn)列表

8個(gè)地下水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測采樣點(diǎn)(表1)于2012年8月采樣監(jiān)測一次，監(jiān)測項(xiàng)目為:pH值、礦化度、電導(dǎo)率、總硬度、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氟化物、氰化物、砷、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻、鎘、鐵、錳、汞和大腸菌群。

“引黃入冀補(bǔ)淀”沿線地下水監(jiān)測站點(diǎn)(表2)中的19個(gè)站點(diǎn)于2006-2010年間的5、9月份各監(jiān)測一次，監(jiān)測項(xiàng)目主要有水溫、pH值、電導(dǎo)率、鈣、鎂、鉀、鈉、氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、重碳酸鹽、離子總量、礦化度、總硬度、總堿度、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、高錳酸鹽指數(shù)、氰化物、砷、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻、汞、鎘、鉛、銅、鐵、硫化物、氟化物和總磷。

表2 “引黃入冀補(bǔ)淀”沿線地下水監(jiān)測站點(diǎn)列表 m

2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法

2.1 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［3］(GB/T14848-93)對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)內(nèi)容包括:地下水水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià);近期地下水水質(zhì)變化趨勢;監(jiān)測結(jié)果特征值、檢出率及超標(biāo)率分析等三個(gè)方面。

2.2 評價(jià)方法

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法

地下水水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)采用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)。對于評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為定值的水質(zhì)因子，其標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算公式:

Pi=Ci/Csi

式中:Pi為第i個(gè)水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，量綱為一;Ci為第i個(gè)水質(zhì)因子的監(jiān)測質(zhì)量濃度值，mg/L;Csi為第i個(gè)水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度值，mg/L。

標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)＞1，表明該水質(zhì)因子已經(jīng)超過了規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，指數(shù)值越大，超標(biāo)越嚴(yán)重。評價(jià)項(xiàng)目為:PH值、礦化度、電導(dǎo)率、總硬度、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氟化物、砷、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻、鎘、鐵、錳、汞和大腸菌群。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)對照法

根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)，并將其Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)的上限值確定為地下水水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)，對2012年8月份的8個(gè)地下水監(jiān)測點(diǎn)和2006-2010年間“引黃入冀補(bǔ)淀”沿線的19個(gè)地下水監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行評價(jià)并判斷引水沿線的地下水水變化趨勢。評價(jià)項(xiàng)目為PH值、電導(dǎo)率、礦化度、總硬度、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、高錳酸鹽指數(shù)、氰化物、砷、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻、鎘、鐵、錳、汞和氟化物等指標(biāo)。

3 監(jiān)測結(jié)果及評價(jià)

3.1 地下水現(xiàn)狀監(jiān)測結(jié)果及評價(jià)

對2012年8月份8個(gè)地下水監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并用標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法和標(biāo)準(zhǔn)對照法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行評價(jià)，監(jiān)測結(jié)果見表3、表4。

表3 2012年地下水監(jiān)測成果

表4 2012.8月各地下水監(jiān)測點(diǎn)水質(zhì)評價(jià)結(jié)果

3.1.1 地下水現(xiàn)狀評價(jià)

經(jīng)過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行評價(jià)可知，除小白河?xùn)|支白寺西橋段評價(jià)為Ⅳ類水，其他7個(gè)河段均評價(jià)為Ⅴ類水。

滏東排河?xùn)|羨家莊段標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評分最高為860.3，其次為支漳河與南干渠交叉處的南牛莊段位545.9，支漳河與東水瞳渠交叉處的東水疃段位32.4，小白河渠出岸鎮(zhèn)西古賢橋段為22.8，老漳河陳村段為 21.3，北排河閻五門橋段為11.8，任文干渠大樹劉莊段為6.3，小白河?xùn)|支白寺西橋段為4.1.由此可知滏東排河?xùn)|羨家莊段及支漳河與南干渠交叉處的地下水超標(biāo)嚴(yán)重，其他河段輕微超標(biāo)。

3.1.2 地下水超標(biāo)項(xiàng)目評價(jià)

從表3和表4中可以看出支漳河與南干渠交叉處的南牛莊段地下水總大腸菌類嚴(yán)重超標(biāo)，總硬度、溶解性總固體、氨氮、硝酸鹽氮、高錳酸鹽指數(shù)等項(xiàng)目略微超標(biāo)，其他監(jiān)測項(xiàng)目未超標(biāo);支漳河與東水疃渠交叉處的東水疃段地下水總大腸菌類超標(biāo)嚴(yán)重，總硬度、溶解性總固體、氨氮等項(xiàng)目輕微超標(biāo)，其他監(jiān)測項(xiàng)目為超標(biāo);老漳河陳村段地下水總大腸菌類群嚴(yán)重超標(biāo)，總硬度、溶解性總固體、氨氮等項(xiàng)目略微超標(biāo)，其他項(xiàng)目為超標(biāo);滏東排河?xùn)|羨家莊段地下水總大腸菌類群、錳、總硬度、溶解性總固體嚴(yán)重超標(biāo)，高錳酸鹽指數(shù)、鎘等項(xiàng)目略微超標(biāo)，其他監(jiān)測項(xiàng)目未超標(biāo);北排河閻五門橋段地下水總硬度、溶解性總固體、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、鎘和錳等項(xiàng)目略微超標(biāo)，其他監(jiān)測項(xiàng)目為超標(biāo);小白河渠出岸鎮(zhèn)西古賢橋段地下水總硬度、溶解性總固體、氨氮、硝酸鹽氮和錳等項(xiàng)目略微超標(biāo)，其他監(jiān)測項(xiàng)目未超標(biāo);小白河?xùn)|支白寺西橋段地下水pH和氟化物輕微超標(biāo)，其他監(jiān)測項(xiàng)目為超標(biāo);任文干渠大樹劉莊段地下水水質(zhì)較好，只有總硬度略微超標(biāo)。

黃河水入境后，由于沿途河道存儲少量污水和河道腐殖質(zhì)影響導(dǎo)致輸水初期水質(zhì)較差，其中高錳酸鹽與氨氮為主要污染指標(biāo)，它們主要是人類活動的產(chǎn)物，不過隨著水體的自凈和沿途泥沙的沉積作用，高錳酸鹽和氨氮沿程呈逐漸降低趨勢［4］

在超標(biāo)項(xiàng)目中總硬度超標(biāo)率最高為87.5，其次為溶解性總固體75%，氨氮62.5%，總大腸菌群50%。

3.2 “引黃入冀補(bǔ)淀”沿線近期地下水水質(zhì)評價(jià)

3.2.1 2006-2010年引黃沿線地下水水質(zhì)分析及評價(jià)

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對照法，對19個(gè)地下水監(jiān)測站點(diǎn)的環(huán)境質(zhì)量評價(jià)得知，各年水之類別見表5

表5 2006-2010各年水之類別明細(xì)表

在統(tǒng)計(jì)的19個(gè)監(jiān)測井中，21%有明顯的好轉(zhuǎn)趨勢，68%相對穩(wěn)定沒有明顯的變化趨勢，5%有惡化趨勢。有明顯好轉(zhuǎn)趨勢的井?dāng)?shù)大于有水質(zhì)惡化趨勢的井?dāng)?shù)。盡管水體有一定的自我凈化調(diào)節(jié)能力，但如果接收水體質(zhì)量較差，對于受水區(qū)水質(zhì)也有一定影響［5］。

3.2.2 地下水水質(zhì)變化趨勢

在2006-2010“引黃入冀補(bǔ)淀”所監(jiān)測的19個(gè)站點(diǎn)中曲周、蔡小莊、小留莊、翟劉莊、南杜興、北小魏、將臺、小營、河間、肅寧、淮鎮(zhèn)、三岔口和秦各莊等13個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)相對穩(wěn)定沒有明顯的變化趨勢;曹莊、東汪、南孝路和任召4個(gè)測點(diǎn)的水質(zhì)有明顯的好轉(zhuǎn)趨勢;廣平和北韓2個(gè)測點(diǎn)的水質(zhì)有惡化的趨勢。Ⅲ、Ⅳ類水質(zhì)站點(diǎn)的所占的比例明顯上升，Ⅴ類似所占比例有下降的趨勢(見圖1～圖4)。

圖1 總硬度變化趨勢

圖2 氨氮變化趨勢

圖3 氟化物變化趨勢

圖4 高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢

4 地下水污染因素分析

地下水污染十分廣泛，地下水水質(zhì)污染與地表水水質(zhì)污染有著不可分割的關(guān)系，在大多數(shù)情況下，地表水污染玩玩導(dǎo)致地下水污染，兩者在污染源方面經(jīng)常是相同的。按污染物質(zhì)來源可分為天然污染和人類活動污染源兩種，人類活動污染源包括工業(yè)污染源、生活污染源、農(nóng)業(yè)污染源。按其分布形式可分為點(diǎn)污染源和面污染源。

4.1 天然污染源

地下水的天然污染源主要是咸水、酸雨及地層自身所含物質(zhì)。露天采礦所形成的礦坑，疏干、氧化形成了易溶解的化合物對地下水造成的污染;過量開采地下水，造成地層中的咸水進(jìn)入淡水層造成的污染;地質(zhì)地貌、水文地質(zhì)條件、地下水埋藏、補(bǔ)給、排泄條件等與地下水水質(zhì)狀況密切相關(guān)。在監(jiān)測結(jié)果中總硬度、錳、鐵、氟化物等項(xiàng)目超標(biāo)嚴(yán)重。由此可見，地質(zhì)環(huán)境背景值高是影響地下水質(zhì)量的一個(gè)主要因素。

4.2 工業(yè)污染源及城鎮(zhèn)生活污染源

工業(yè)的飛速發(fā)展及人口的不斷增長，導(dǎo)致每年排放大量的工業(yè)廢水、廢渣、廢氣和城鎮(zhèn)生互毆污水，造成地下水的嚴(yán)重污染。在廢渣堆積區(qū)附近或廢污水排放口、排污渠附近的地下水中，主要超標(biāo)污染物常與廢污水中的主要污染物質(zhì)一致。

地下水水質(zhì)狀況受廢污水影響的程度，與廢污水排放量、排放方式和排放區(qū)的水文地質(zhì)條件等因素密切相關(guān)。當(dāng)廢水排量大、排放方式為滲坑或滲井、排放區(qū)的地下水上覆土層薄而疏松時(shí)，將會對下水水質(zhì)狀況產(chǎn)生嚴(yán)重的影響

在地下水監(jiān)測結(jié)果中，反映人類活動對地下水環(huán)境影響的高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽氮、揮發(fā)酚等項(xiàng)目超標(biāo)嚴(yán)重。這表明工業(yè)廢水及城鎮(zhèn)生活污廢水已經(jīng)對地下水造成了嚴(yán)重的影響。

4.3 農(nóng)業(yè)污染源

長期以來，大量使用的農(nóng)藥、化肥以及引用污水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉等，已造成農(nóng)業(yè)種植區(qū)地下水大范圍的污染，使得受農(nóng)業(yè)污染的標(biāo)志性指標(biāo)—氨氮成為地下水的主要污染項(xiàng)目之一。因此，農(nóng)業(yè)污染源已成為地下水的主要污染源。

5 結(jié)語

(1)地下水現(xiàn)狀。支漳河與南干渠交叉處的南牛莊段、支漳河與東水疃交叉處的東水疃段、老漳河陳村段、滏東排河?xùn)|羨家莊段超標(biāo)項(xiàng)目較多，且總大腸菌群嚴(yán)重超標(biāo)，水質(zhì)較差;北排河閻五門橋段、小白河出岸鎮(zhèn)西古賢橋段、小白河?xùn)|支白寺西橋段以及任文干渠大樹劉莊段地下水超標(biāo)項(xiàng)目少，且只是略微超標(biāo)，水質(zhì)較好。

(2)“引黃入冀補(bǔ)淀”沿線地下水水質(zhì)發(fā)展趨勢。通過對引黃沿線的19個(gè)地下水監(jiān)測站點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果的評價(jià)和分析可以看出，輸水沿線的地下水水質(zhì)總體有向好的發(fā)展趨勢。在整個(gè)輸水過程中，通過長距離輸水后通過水體的自凈和沿途泥沙的沉降使得水體的有機(jī)污染指數(shù)有所降低［6］。因?yàn)椤耙S入冀補(bǔ)淀”的水質(zhì)較好，可以預(yù)見當(dāng)引水實(shí)施后對沿線的地下水起到良性的作用，使其水質(zhì)得到明顯改善。

由于“引黃入冀補(bǔ)淀”有些渠段是利用原有的河道或渠道，因此引黃初期可能會有一些污水的匯入，這些污水有可能導(dǎo)致沿線地下水受到不良的影響。所以在調(diào)水初期應(yīng)加強(qiáng)水質(zhì)的監(jiān)測，并做好應(yīng)急預(yù)案，如有污染出現(xiàn)應(yīng)盡快妥善處理以確保引黃沿線地下水水質(zhì)的安全，使水質(zhì)合格的黃河水入淀。

［1］張艷紅.河北省重大水問題戰(zhàn)略研究［M］.北京:中國水利水電出版社.2010.

［2］河北省引黃輸水河段水文特性分析［J］.水科學(xué)與工程技術(shù).2012.

［3］GB/T14848-93，地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［4］李云生，海河流域“十一五”水污染防治規(guī)劃研究報(bào)告［M］.中國環(huán)境科學(xué)出版社.2008.

［5］張俊芝，哈建強(qiáng)，李濤.引黃輸水工程水質(zhì)變化特征分析及污染控制對策［J］.南水北調(diào)與水利科技.2010.

［6］李金榮，楊振放.河流滲濾系統(tǒng)的自凈作用［M］.鄭州:黃河水利出版社.2006.