哈密市伊吾河流域水質(zhì)評價(jià)及趨勢分析

蔡云標(biāo)

(哈密水文勘測局，新疆 哈密 839000)

1 哈密市伊吾河流域概況

1.1 自然地理

伊吾河流域位為哈密市伊吾縣境內(nèi)，是境內(nèi)眾多水系中水量較大，比較有代表性的河流，流域北部及東部與蒙古人民共和國交界，南部與哈密市隔山相連，西與哈密市巴里坤哈薩克自治縣相鄰，位于東徑94°21′～94°53′，北緯42°58′～43°18′之間，流域總面積為13 816 km2。

1.2 氣候條件

伊吾河流域深居歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，氣候干燥，屬寒溫帶大陸性干旱氣候，其主要特點(diǎn)是氣溫偏低，冬季長而寒冷，夏季短而炎熱，降水量少，蒸發(fā)量大，日照時(shí)間長，氣溫年較差大，日較差變化也很大，春季風(fēng)多沙大，秋季涼爽，冷熱多變，晝夜溫差變化大。平原區(qū)屬溫暖帶極干旱區(qū)，冬季寒冷，夏季干熱。多年平均氣溫在9.8℃。歷年最高氣溫43.5℃；最低氣溫-31.0℃；多年平均降水量約18.5 mm，多年平均水面蒸發(fā)量約2 500 mm；大風(fēng)日數(shù)年平均達(dá)80～100 d；日照充足，氣候十分干燥，無霜期175 d。南部山區(qū)屬寒溫帶亞干旱區(qū)，最高氣溫28.0℃～30.0℃；最低氣溫-35.0℃～-40.0℃；年平均降水量在100～200 mm之間，無霜期80～100 d。伊吾縣溫差變化大，年降水量稀少，分布不均勻，季節(jié)性變化大[2]。

1.3 河流水系

伊吾河發(fā)源于哈爾里克山北坡冰川群與托木爾提峰，由大白楊溝、科托溝、小白楊溝、塔什克其克、庫木克其克等支流匯流而成。其中小白楊溝、科托溝等小溝由南向北流出哈爾里克山出山口后，穿越約6 km的布拉里克洼地后，在伊吾縣城東北方向的拜其爾村附近與南北流向的大白楊溝匯合后稱伊吾河。從匯合處由南向北流過長大約6.5 km，寬度不足1 km的峽溝。從峽溝溝口沿愛勒盆地蜿蜒北流14 km，又穿越4 km長的葦子峽，途經(jīng)伊吾縣、吐葫蘆鄉(xiāng)、葦子峽鄉(xiāng)，全長104.6 km，最終歸宿于淖毛湖盆地[1]。

據(jù)葦子峽水文站多年徑流資料分析，多年平均天然年徑流量為7 069萬 m3(還原后水量)，其中地下泉水補(bǔ)給量占年徑流量的77.3%。歷年最大流量3.67 m3/s(1999年)，歷年最小流量1.52 m3/s(1977年)。徑流年內(nèi)分配均勻，春季3-5月水量占年徑流量的24.7%，夏季6-8月水量占年徑流量的35.4%，秋季9-11水量占年徑流量的23.6%。冬季12-2月水量占年徑流量的19.1%。全年徑流主要集中在汛期4-9月，其中7-8月份最大，其它月份比較均勻穩(wěn)定。每年10月至次年3月徑流以泉水補(bǔ)給為主，由于補(bǔ)給源穩(wěn)定，所以這一時(shí)期的水量是比較穩(wěn)定的。

1.4 監(jiān)測站點(diǎn)基本信息

葦子峽水文站位于伊吾縣葦子峽鄉(xiāng)，始建于1956年6月，1958年10月撤消，1976年6月又重新建站觀測至2010年，2011年由于修建峽溝水庫，葦子峽水文站上遷至25 km觀測至今，更名為伊吾站水文站。伊吾水文站地理位置東經(jīng)94°52′，北緯43°28′，距伊吾縣城40 km，距淖毛湖鎮(zhèn)38 km。測站海拔高度1 080 m，控制斷面以上河長71.6 km，流域集水面積1 057 km2，是伊吾河流域唯一水量控制站，具有連續(xù)的水文實(shí)測資料系列，為區(qū)域代表站，屬國家基本水文站，故本次評價(jià)分析選用2011-2021年伊吾水文站水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2 天然水化學(xué)特征分析

通過對伊吾水文站2011-2021年連續(xù)11年的水質(zhì)實(shí)測數(shù)據(jù)分析，因受地理環(huán)境、氣候條件、土層土壤、河流徑流補(bǔ)給條件等影響因素制約，伊吾河天然水化學(xué)特征有以下幾點(diǎn)：

(1)伊吾河的pH值常年在8.1～8.3之間波動(dòng)，屬于弱堿性水。

(2)天然水中含有的無機(jī)礦物成分總量為礦化度。在天然水中，礦化度以無機(jī)污染水體中的主要陰陽離子為代表；對于受污染水體，應(yīng)該包括礦物元素以及各類無機(jī)鹽類。天然水中的礦化度分析，是農(nóng)田灌溉用水中重要的適用性評價(jià)指標(biāo)。伊吾河礦化度年均值在250～353 mg/L之間，2021年4-9月的實(shí)測值在325～406 mg/L之間，年內(nèi)變化不大，符合季節(jié)性變化規(guī)律，在汛期時(shí)隨水位升高，礦化度含量也相應(yīng)增加，2021年礦化度年內(nèi)趨勢變化見圖1，屬于低礦化度水。

圖1 2021年礦化度年內(nèi)趨勢變化圖 圖2 2021年總硬度年內(nèi)趨勢變化圖

(3)天然水中含有可溶性的鈣鹽和鎂鹽為水的硬度。石灰?guī)r、白云巖等巖石的風(fēng)化產(chǎn)物是其主要來源。在天然水中的含量，與水所流經(jīng)的土壤條件、地質(zhì)構(gòu)造、氣候條件等關(guān)系密切。伊吾河總硬度年均值在148～208 mg/L之間，2021年4-9月的實(shí)測值在176～214 mg/L之間，年內(nèi)變化不大，符合季節(jié)性變化規(guī)律，在汛期時(shí)隨水位升高，總硬度含量也相應(yīng)增加，2021年總硬度年內(nèi)趨勢變化見圖2，屬于軟水。

(4)通過對11年伊吾水文站實(shí)測資料分析，該流域水體天然水化學(xué)類型常年屬于碳酸鹽鈣組Ⅱ型水，個(gè)別年份屬于碳酸鹽鈣組Ⅲ型水，礦化度多年平均含量為318 mg/L，總硬度多年平均含量為177 mg/L，伊吾河流域內(nèi)無工礦企業(yè)、入河排污口等影響因素，天然水質(zhì)良好，評價(jià)情況見表1。

表1 伊吾河天然水化學(xué)類型評價(jià)表

3 水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)

3.1 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法

本次伊吾河流域評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)，將水質(zhì)分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類及超Ⅴ類。以監(jiān)測資料的年度均值為評價(jià)依據(jù)，采用單因子標(biāo)準(zhǔn)對照法，分汛期、非汛期和年度不同時(shí)期，評價(jià)出響應(yīng)的水質(zhì)類別[3]。

3.2 評價(jià)參數(shù)選擇

根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量要求，從地表水資源利用角度考慮來選取評價(jià)的參數(shù)，考慮到能滿足多功能的水體評價(jià)要求，評價(jià)結(jié)果能客觀反映生活飲用、灌溉、養(yǎng)殖、工業(yè)等多種用水要求，水體污染類型能直觀反映，選擇pH、氯離子、硫酸鹽、DO、CODMn、CODcr、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、揮發(fā)酚、總氰化物、砷、六價(jià)鉻、銅、鎘、鐵、鉛、氟化物、總磷等參數(shù)開展評價(jià)分析。

3.3 評價(jià)結(jié)果

根據(jù)水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，2011-2021年伊吾水文站實(shí)測資料在汛期、非汛期及年平均水質(zhì)類別均達(dá)到Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)優(yōu)良(見表2)。

表2 伊吾河水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)成果

4 水質(zhì)趨勢分析

4.1 趨勢分析時(shí)段及分析方法

選用伊吾站2011-2021年水質(zhì)監(jiān)測資料進(jìn)行趨勢分析，采用季節(jié)性肯達(dá)爾進(jìn)行趨勢分析檢驗(yàn)[4]。季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)定義為水質(zhì)資料在歷年間相同月(季)間的比較，它可以避免河流水質(zhì)濃度受流量周期性變化的影響，從而使檢驗(yàn)參數(shù)的結(jié)果更具可比性。

圖3 氯化物(2011-2021)平均值趨勢變化圖 圖4 硫酸鹽(2011-2021)年均值趨勢變化圖

圖5 氨氮(2011-2021)年均值趨勢變化圖 圖6 總磷(2011-2021)年平均值趨勢變化圖

4.2 河流水質(zhì)趨勢分析參數(shù)選擇

根據(jù)河流的水質(zhì)特點(diǎn)，考慮到能反映流域內(nèi)自然因素及人為影響，由有機(jī)物污染引起的河流水質(zhì)變化趨勢選用CODMn、BOD5和氨氮三個(gè)參數(shù)；受工業(yè)、農(nóng)業(yè)廢水排入水體引起的有毒污染趨勢選用揮發(fā)酚、總磷兩個(gè)參數(shù)；反映河流天然水化學(xué)成分是否發(fā)生了顯著變化選用總硬度、硫酸鹽、氯化物三個(gè)參數(shù)。

4.3 檢驗(yàn)結(jié)果

從檢驗(yàn)結(jié)果來看，伊吾河水文站高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、揮發(fā)酚(未檢出)、總硬度在2011-2021年間無明顯變化趨勢，氨氮顯著下降，總磷高度顯著下降，硫酸鹽顯著上升，氯化物高度顯著上升。說明伊吾河水

質(zhì)沒有受到明顯的人為污染，水質(zhì)基本穩(wěn)定，趨勢分析結(jié)果見表3，氯化物、硫酸鹽、氨氮、總磷年均值趨勢變化見圖3～圖6。

表3 伊吾水文站水質(zhì)趨勢分析結(jié)果

5 水資源質(zhì)量評價(jià)結(jié)論

(1)通過對伊吾縣伊吾河流域地表水天然水化學(xué)類型分析、水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)、水質(zhì)趨勢分析，可以看出流域內(nèi)地表水水質(zhì)變化基本穩(wěn)定，可以作為飲用水水源地、一般工業(yè)用水、農(nóng)田灌溉及漁業(yè)養(yǎng)殖用水的水源使用。

(2)從趨勢分析結(jié)果來看，高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、揮發(fā)酚、總硬度等參數(shù)無明顯變化趨勢，說明流域水質(zhì)尚未受到人為污染，氨氮顯著下降，總磷高度顯著下降，應(yīng)與近年來實(shí)施的農(nóng)牧民搬遷至安置點(diǎn)、上游禁牧等政策有關(guān)，硫酸鹽、氯化物呈顯著上升及高度顯著上升，則受河流徑流來水量影響，隨來水量增加而增加。