交口灌區排水與渭河相互影響分析

張佳揚

（陜西省水力電力勘測設計研究院,陜西 西安 710001）

不斷增長的人口引發的糧食危機已經成為當今社會最為嚴峻的問題之一,因此必須投入耕地以滿足食物的需求。據預測,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,農田中的土壤顆粒、化肥、農藥等污染物隨地表徑流、農田排水、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,設置排水設備是增長莊稼收成的一項根本措施,通過設置地下排水系統可以有效減少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：大湖區和美國考恩貝特地區承載著美國農業生產總值的80%,當設置排水設施時土壤會非常有生產力；而農田排水對這一地區的水質影響并主要表現在NO3--N和TP[3]。DL Thomas等人的研究也表明,灌溉區設置排水設施可以減少有機氮、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業非點源污染,加大了植樹造林工作并對農牧業進行了產業調整,但是以渭河為首水體污染并沒有得到遏制,農業非點源污染仍是困擾可持續發展的難題。渭河橫貫關中地區,是關中地區生產生活的水源地,交口抽渭灌區是陜西省大型糧食生產地,目前全灌區年均糧食總產45 萬t,農業總產值14.4 億元,交口灌區的水源取自于渭河,排水最終又排入渭河。據多年的監測資料顯示,渭河的水質一直保持為V類和劣V類,這表明渭河已經喪失其原有水源功能,這種灌溉水質條件極大地影響了灌區農作物的生產,并且灌區作物生長所必須的農藥、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,對交口灌區的農業排水對渭河的水體水質的影響以及渭河水質對交口灌溉區灌溉用水水質影響進行調查分析,以期了解灌溉用水、農田排水以及受納水體的相互影響規律。

1 灌區概況

1.1 地理位置

交口灌區位于渭河下游關中平原東部,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）的7.98萬hm2農田。地勢北高南低,中部有較大的洼地固市[5]。

1.2 排水現狀

交口灌區共布設總干渠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,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 灌區水質分析

2.1 監測結果

表1 水質監測數據 單位：mg/L

2.2 監測結果分析

2.2.1 水質時空變化

在3月29日的采樣中,灌區處于灌溉期,渭河在接受了任排干溝排水后表現為：礦化度、SS、COD、TN、NO3--N五項指標出現峰值后恢復到初始值附近,各指標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造成了不利的影響,使得渭河任排干溝下游河段出現更加嚴重的有機物污染、溶解氧降低水體自凈能力進一步減弱,但是各項指標在較短的距離內又恢復到渭河原有水平,任排干溝排水未超過渭河的水環境容量,而西排干溝對渭河影響較小；渭河河水在經過泵站、灌溉渠道、進入農田、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峰值,經過調查發現其原因是西排干溝上游土地鹽堿化程度較高并且固市鎮大什村部分居民和企業向西排干溝排放污水；渭河河水在經過泵站、灌溉渠道、進入農田、滲入地下水、進入東二支溝（或者以明水為最終表現形式）、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峰值,經過調查發現其原因是東二支溝附近土地地勢較低地下水位較高,鹽堿化災害很重,排水干溝護坡多處破損水土流失情況嚴重,并且東二支溝有企業在偷排工業廢水。

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五項指標均出現不同程度的降低,經過調查發現,渭河交口灌區上游部分工業企業在周末存在偷排現象而使得渭河水質變差,任排干溝排水使得污染稀釋；渭河河水經過泵站最終被西排干溝和任排干溝排出的過程水質變化規律與3月28日的基本相同。

在5月17日的采樣中,灌區處于非灌溉期,未從渭河進行抽水,渭河在接受了任排干溝排水后表現與3月29日變化規律基本相同。渭河在接受了西排干溝排水后表現為：礦化度、COD、TN三項指標均表現為先出現回落后恢復到正常；SS出現峰值后恢復到正常；NO3--N逐漸升高；而TP與DP這兩項指標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,經過調查發現原因為在西排干溝排污的企業排出的工業廢水與渭河原有污染物發生生化反應。

2.2.2 每個監測點在灌溉期與非灌溉期的水質變化

在西排干溝的兩個監測點表現為礦化度、TN、NO3--N、DP和TP五項指標在灌溉期明顯高于非灌溉期,而COD和SS這兩項指標在灌溉期低于非灌溉期,說明在灌溉期的灌溉過程導致土壤中的鹽類大量進入地下水而地下水位較高的地區便會將地下水排入西排干溝導致礦化度、TN、NO3--N、DP和TP五項指標增高,而COD與SS這兩項指標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的低。

任排干溝的幾個監測點在灌溉期與非灌溉期各項指標所表現的情況與西排干溝的基本一致,也表現為礦化度、TN、NO3--N、DP和TP五項指標在灌溉期明顯高于非灌溉期,但COD與SS這兩項指標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交口灌區的低洼地帶,這部分地區的地下水水質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,這部分地區的排水占主要地位。

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

3 結論與建議

3.1 結論

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

（2）渭河作為灌區的受納水體,灌區對其影響較弱。通過對監測數據的分析可知,交口灌區排水的COD、TN、礦化度等指標,都存在超標現象,但是灌區排水進入渭河后,渭河的各水質指標會在較短時間內回復到本底值。

（3）交口灌區屬于土壤及地下水高礦化度地區,土壤鹽堿化災害貧乏,并且地下水位較高,很容易出現地表明水,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,使得交口灌區用水排水與渭河形成相互有益的良性循環。

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

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

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