內蒙古河套灌區灌排體系現狀及污染變化規律

丁夏平，王 瑞

(內蒙古河套灌區水利發展中心，內蒙古 臨河 015000)

內蒙古河套地區地處黃河幾字彎頂端，是全國三大灌區之一，也是亞洲最大的一首制自流引水灌區，是國家重要的商品糧基地，素有“塞上江南”“塞外糧倉”的美譽[1-2]。經過多年的發展，灌區引黃灌溉面積已由解放初期20.0萬hm2發展到如今的57.4萬hm2。因此，有必要對灌區灌排體系現狀和污染變化規律進行研究，為灌區的科學管理和相關規劃決策提供理論依據[3]。

1 內蒙古河套灌區灌排體系

1.1 灌區渠系工程

河套灌區位于巴彥淖爾市南部，橫跨七個旗、縣、區以及包頭郊區少部分地區，東西長300 km，南北寬50～80 km，總土地面積111.9萬hm2，實際灌溉面積57.4萬hm2。由烏蘭布和灌域、解放閘灌域、永濟灌域、義長灌域及烏拉特灌域等組成，從三盛公水利樞紐引水，經由180.85 km的總干渠向五個灌域供水，農田排水經各級排水溝道后，退水至228.00 km的總排干溝，以烏梁素海作為排水承泄區，通過13條干渠、12條干溝控制整個灌區的灌溉排水，形成一個帶狀形有灌有排的一首制灌區，是亞洲最大的一首制自流引黃灌溉區[4-6]。

河套灌區灌水系統由總干、干、分干、支、斗、農、毛七級組成，現狀渠系水利用系數0.48?，F有總干渠1條，全長180.85 km；干渠13條，總長779.70 km；分干渠48條，支渠339條，斗、農、毛共85 522條。排水系統也設七級，總排干溝1條，全長228.00 km；干溝12條，全長503.00 km；分干溝59條，支溝297條，斗、農、毛溝17 322條。

1.2 總排干現狀

總排干溝是河套灌區排水系統的骨干工程。全長257.283 km，控制灌區排水面積75.8萬hm2，控制山洪洪水面積13 313 km2。總排干溝是河套灌區保爾套勒蓋灌域和后套灌域的排水、灌溉退水和灌區北部狼山山洪水排泄入黃的唯一通道，共有匯入口115個，主要排干溝一至七排直接匯入。排水工程最大排水能力約100 m3/s，主要包括烏毛計泄水閘、總排干溝1號泵站和2號泵站。

總排干溝全線由三段組成。第一段為總排干溝主干段，西起杭錦后旗張大圪旦村，東至紅圪卜揚水站，揚水進入烏梁素海，全長203.283 km，控制排水面積64.5萬hm2。第二段為烏梁素海段，其水域長30 km，它對河套灌區排水、退水及山洪水起著調蓄水量的作用，控制排水面積9.0萬hm2。第三段為總排干溝出口段，由烏梁素海南端烏毛計泄水閘至黃河三湖河口入黃河，全長24.75 km，控制排水面積2.3萬hm2。

經過多年的運行，總排干溝部分溝道旱臺塌坡、淤積嚴重，溝道過水斷面減小，達不到設計排水能力。由于總排干溝排水不暢，致使溝中水位較高，各分干溝匯入口由于受到總排干溝水位的頂托，排水不暢，在水位高時出現倒灌現象，對兩岸的耕地造成陰滲返鹽現象。原設計排清水的總排干，現在為烏梁素海補水輸黃河水，水中泥沙含量較高，造成總排干淤積。近幾年對烏梁素海進行凌汛分洪補水，流凌水中冰塊對兩岸邊坡的撞擊、剮蹭等作用，造成部分河段塌坡嚴重，尤以彎道凹岸最為嚴重。因此，總排干溝急需整治。

2 灌區水污染變化規律

根據巴彥淖爾市水功能區劃，河套灌區各級渠系為農業用水區，水質現狀Ⅳ類，目標水質Ⅳ類；三、五、七排干溝、紅衛分干溝、西樂分干溝以及三排干以下總排干溝段為排污控制區，要接納杭后陜壩鎮、臨河城區、五原隆興昌鎮和磴口巴彥高勒鎮的生活工業廢污水，現狀水質劣于Ⅴ類，目標水質Ⅴ類；其余分干溝以上排水溝系，包括三排干以上總排干溝段是中水利用的工業用水區，水質現狀Ⅳ-Ⅴ類，目標水質Ⅳ類。

2.1 總排干水質分析

根據總排干上游四支、銀定圖、美林橋和紅圪卜四個斷面2013—2017年的水質監測數據，選取化學需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)等4項指標作為代表性指標，對比地表Ⅴ類水質濃度限值，來分析總排干水環境現狀?？偱鸥伤膫€監測斷面COD、NH3-N、TN、TP濃度的年際變化情況如圖1～圖4所示。

圖1 總排干各斷面COD濃度年際變化

圖2 總排干各斷面NH3-N濃度年際變化

圖3 總排干各斷面TN濃度年際變化

圖4 總排干各斷面TP濃度年際變化

根據水質監測數據，總排干上游的四支斷面相對其他斷面水質較好，但COD、TN多年平均濃度超地表Ⅴ類水質標準。美林橋、紅圪卜斷面的4項指標均超地表Ⅴ類水質標準，為劣Ⅴ類水體。4項指標超標最嚴重的斷面均在美林橋，這與處在上游的七排干接納五原縣城鎮及工業污水有關；在銀定圖斷面下游，隨著匯入總排干的水量增加，污染物得到稀釋及降解，其濃度呈降低趨勢。

COD方面，四個斷面的多年平均濃度均超過地表Ⅴ類水質標準，超標最嚴重的斷面在美林橋。從2015年4月開始，四個斷面的COD濃度隨時間變化幅度減小，總體呈下降趨勢。年內波動較大，冰封期多劣于Ⅴ類水標準，凌汛后期明顯回落，灌溉初期又急速上升，之后顯著降低并趨于穩定，優于Ⅴ類水標準。

NH3-N方面，四支斷面指標監測數值良好，多年均優于Ⅴ類水標準，且變化幅度較??；銀定圖、美林橋和紅圪卜斷面的超標率接近，分別為22.9%、28.6%和25.7%，總體變化趨勢相同，其中銀定圖斷面波動幅度相對較小。年內冰封期和凌汛后期數值偏高，劣于Ⅴ類水標準，其余時期均保持穩定，且優于Ⅴ類水標準。

TN方面，四個斷面TN多年平均濃度均超過地表Ⅴ類水質標準，超標最嚴重的斷面在美林橋，四支、銀定圖、美林和紅圪卜的超標率分別為62.9%、91.4%、97.1%和97.1%；指標整體變化趨勢相同，多年基本保持穩定，年內波動較大，在冰封期和凌汛后期較高，其余時期趨于平穩。

TP方面，四支斷面和銀定圖斷面TP指標監測數值良好，幾乎均優于Ⅴ類水標準，且變化幅度較?。幻懒謽蚝图t圪卜斷面多年平均濃度超過Ⅴ類水標準，總體呈現下降趨勢，自2014年5月起趨于平穩；超標最嚴重的斷面在美林橋，超標率為34.3%。年內冰封期、凌汛后期和灌溉初期數值偏高，其余時期基本保持不變。

2.2 各排干水質分析

根據2015—2017年逐月的各排干水質監測資料，選取化學需氧量、氨氮、總氮、總磷等4項指標作為代表性指標，對比地表V類水質濃度限值，評價各排干水環境現狀。

根據COD監測結果，一排干和二排干水質較好，其余排干超標率較高。三排干、四排干、六排干、八排干的超標率分別為13.89%、22.22%、19.44%和33.33%；五排干、七排干、九排干與十排干COD超標率分別為58.33%、69.44%、72.22%和88.89%，超標率均大于50.00%，水質較差；七排干與十排干超標倍數大于平均值以上的樣本較多，水質穩定性差。

根據NH3-N監測結果，一排干、二排干、六排干、八排干、九排干以及十排干NH3-N超標率低，其余排干超標率較高；三排干超標率為38.89%，平均超標倍數為1.97；四排干超標率為16.67%，平均超標倍數為0.79；五排干超標率為52.77%，平均超標倍數為2.05；七排干超標率為52.77%，平均超標倍數為3.02；五排干和七排干NH3-N超標率較高，水質較差；七排干超標倍數大于平均值以上的樣本較多，水質穩定性差。

根據TN監測結果，各排干TN超標率都比較高，最低的為十排干61.11%，三排干、五排干、七排干的超標率分別為100%、100%和97.22%；平均超標倍數方面，最低的為十排干1.40，最高的為五排干9.16，三排干、五排干與七排干平均超標倍數都大于4.0，水質特別差，且超標倍數大于平均值以上的樣本較多，水質穩定性差。

根據TP監測結果，二排干、三排干、五排干和七排干TP超標率較高，超標率分別為69.44%、77.78%、97.22%、97.22%，其平均超標倍數分別為1.62、2.10、7.51、10.48，其余排干TP超標率較低；三排干、五排干與七排干超標倍數大于平均值以上的樣本較多，水質穩定性差。

綜合來看，五排干和七排干水質最差，三排干、九排干與十排干水質較差，一排干和二排干的水質相對較好。五排干和七排干各項指標的超標率均大于50%，五排干的TN、TP超標現象嚴重，兩者的平均超標倍數分別為9.16和7.51，超標率均為100%；七排干的TN、TP超標現象嚴重，平均超標倍數分別為7.62和10.48，超標率均為97.22%；三排干TN、TP超標情況顯著，兩者的超標率分別為100%和77.78%，平均超標倍數分別為4.83和2.10；九排干與十排干的COD、TN超標嚴重，兩者的COD超標率分別為72.22%和88.89%，TN超標率分別為80.56%和61.11%。

對污染來源進行分析，結果表明：水體污染最重的五排干主要接納了農田退水、臨河區東城區污水處理廠和巴彥淖爾市污水處理廠的污水；污染較重的七排干主要接納了農田退水、五原縣污水處理廠出水，以及2家番茄制品公司的工業排水；水質較差的三排干污水來源主要包括農田退水、杭錦后旗污水處理廠出水；十排干水質較差的主要原因是沿途接納了烏拉特前旗農田退水和城鎮生活污水處理廠達標排放后的退水，另外十排干沿途穿過幾個鹽水湖，因此水中的Cl-濃度較高，致使十排干的COD濃度最高。

3 結 論

通過河套灌區排灌體系現狀和污染變化規律的分析，可以發現灌區目前存在的主要問題：灌區骨干排水溝道經過多年運行，溝道塌坡淤積嚴重，建筑物老化失修，排水不暢；隨著灌區內經濟發展和污染加重，排干溝成為灌區主要排污通道，水質普遍不達標，以五、七排干最為嚴重，其次為三排干與十排干，各排干溝多年的水質達標率不到50%；灌區內水生態環境十分脆弱。經過污染來源分析發現，在灌區發達的排水系統中，并沒有配套相應的污染控制工程，使得點源和面源污染物基本沒有得到凈化，而是經排水系統直接進入了烏梁素海，加速了后者的富營養化。因此，建議將“源頭控制，過程阻斷”有機結合，采用自然生態與人工強化技術手段，最大程度削減灌區的污染物排放量。