酒泉市轄區(qū)黑河水系地表水環(huán)境質(zhì)量分析

張 靜 高 娜 惠亞梅 文 婷

（甘肅省酒泉生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 甘肅酒泉 735000）

引言

黑河流域是我國西北干旱地區(qū)的第二大內(nèi)陸河流，其位于祁連山和河西走廊的中段，大致界于東經(jīng)96°04′-102°04′，北緯37°45′-42°40′。東起張掖市山丹縣境內(nèi)大黃山，與石羊河流域相接，西以嘉峪關(guān)境內(nèi)黑山為界，與疏勒河相鄰，南起青海省祁連縣境內(nèi)的祁連山，北至額濟納旗境內(nèi)的居延海，東西寬約390km，南北長約510km，黑河流域地勢有南高北低、地形復(fù)雜多變的特點，上游為祁連山地，降水多，蒸發(fā)少、氣溫低，是黑河的發(fā)源地，黑河中游地勢平坦是黑河的主要用水區(qū)，黑河下游段降水量少、蒸發(fā)量大，是黑河徑流的消失區(qū)。黑河流域的山區(qū)徑流由降水和冰川融水組成，相關(guān)資料顯示黑河流域呈現(xiàn)地下補水量逐年減少，泉水資源有所衰減等特征[1]。

黑河流域可劃分為東、中、西三個子水系。其中西部水系為洪水河、討賴河水系，歸宿于金塔盆地；中部為馬營河、豐樂河諸小河水系，歸宿于明花、高臺鹽池；東部子水系包括黑河干流、梨園河及東起山丹瓷窯口、西至高臺黑大板河的20 多條。酒泉市境內(nèi)河流均分屬疏勒河、黑河、哈爾騰河三大水系，屬黑河水系有黑河（金塔段）、討賴河、洪水河、豐樂河、馬營河等。酒泉市境內(nèi)黑河流經(jīng)金塔縣，河流長度（金塔段）136km，流域面積12441.9km2，多年平均徑流量11.3 億m3。黑河水系的徑流是酒泉市一區(qū)一縣（肅州區(qū)、金塔縣）工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水的主要來源，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、調(diào)節(jié)氣候、促進旅游等方面發(fā)揮了重要作用，尤其在納污、削減污染物方面起關(guān)鍵作用。

近年來，酒泉市深入貫徹落實國家“水十條”和《甘肅省水污染防治方案》，從嚴(yán)落實河（湖）長制，不斷強化污水處理質(zhì)效、全面細(xì)化水污染物減排、持續(xù)推進區(qū)域內(nèi)水污染防治等措施，有效遏制了酒泉市轄區(qū)內(nèi)黑河水系河流水質(zhì)的惡化，促使了水生態(tài)的恢復(fù)。

1 評價斷面

為準(zhǔn)確評價“十三五”期間酒泉市轄區(qū)黑河水系河流湖庫水質(zhì)變化趨勢，本文選擇2016-2020 年時段黑河水系的2 個水庫斷面和3 個河流斷面進行分析。水庫斷面分別為解放村水庫、鴛鴦池水庫。河流斷面分別為哨馬營斷面、北大河橋斷面和城郊農(nóng)場斷面。

其中北大河橋斷面為黑河水系進入酒泉的控制斷面；城郊農(nóng)場、解放村水庫、鴛鴦池水庫是黑河水系在酒泉境內(nèi)用水區(qū)，北大河酒泉市段中游排污企業(yè)污水進入河道；城郊農(nóng)場斷面斷面上游約3km 處，臨水河與北大河匯合。在北大河城郊農(nóng)場斷面下游約2km 處水流進入鴛鴦池水庫，再匯入解放村水庫。哨馬營為黑河水系在酒泉的出境斷面。

2 評價項目

選用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）表1 中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21 項監(jiān)測數(shù)據(jù)作為評價指標(biāo)。根據(jù)“十三五”期間水污染環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)，2020 年酒泉市七個縣（市、區(qū)）中，肅州區(qū)廢水排放量最多，其次是玉門市和金塔縣。且肅州區(qū)、金塔縣廢水主要來源于工業(yè)源，2020 年酒泉市七個縣（市、區(qū)）中，氨氮、總磷排放量最多的是肅州區(qū)。

通過對黑河水系酒泉段周邊污染源調(diào)查評價以及人為因素的干預(yù)選取氨氮和總磷作為評價因子，以此來判斷十三五期間酒泉市轄區(qū)內(nèi)黑河水系地表水水質(zhì)變化趨勢。

3 水質(zhì)變化趨勢及預(yù)測方法

水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀、變化趨勢以及水環(huán)境受污染過程的變化是非常復(fù)雜的，易受季節(jié)、水文、氣象等自然因素及污染物排放的時空分布及強度等物理因素的影響，而且與區(qū)域內(nèi)社會、經(jīng)濟發(fā)展程度息息相關(guān)，是各種因素相互作用，是一個開放的，非平衡的遷移轉(zhuǎn)化的過程[2]。

水質(zhì)變化趨勢及預(yù)測方法較為多樣，需要根據(jù)所處的區(qū)域水質(zhì)水文氣候及評價目的、水質(zhì)特性等選取適用的方法，本文采用單因子評價法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和spearman 秩相關(guān)系數(shù)對“十三五”期間酒泉轄區(qū)內(nèi)黑河水系河流湖庫地表水進行評價。并且通過灰色建模軟件篩選出酒泉市轄區(qū)黑河水系地表水符合模型精度要求的點位，從而對“十四五”期間酒泉市轄區(qū)內(nèi)黑河水系地表水環(huán)境質(zhì)量進行了初步預(yù)測。

4 水質(zhì)變化趨勢

4.1 單因子評價法分析水質(zhì)

通過對“十三五”期間酒泉區(qū)域內(nèi)黑河水系所設(shè)監(jiān)測點位的氨氮、總磷等2 項污染物濃度采取單因子評價法，污染物濃度變化具體如表1。

表1 “十三五”期間酒泉市轄區(qū)黑河水系監(jiān)測斷面污染物濃度變化趨勢

北大河橋：

2016-2020 年，氨氮年均值分別為0.09、0.08、0.04、0.08、0.05 mg/L，經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.575＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以氨氮濃度下降趨勢不顯著；總磷年均值分別為：0.03、0.03、0.03、0.02、0.01 mg/L。經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.850＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以總磷濃度下降趨勢不顯著。

城郊農(nóng)場：

2016-2020 年，氨氮年均值分別為：0.65、0.38、0.17、0.12、0.18mg/L，經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.700＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以氨氮濃度下降趨勢不顯著；總磷年均值分別為：0.06、0.05、0.04、0.04、0.03 mg/L，經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.925＜0，說明2016-2020 年該斷面總磷濃度有所下降，且|Rs|大于臨界值0.900，所以總磷濃度下降趨勢顯著。

鴛鴦池水庫：

2016-2020 年，氨氮年均值分別為：0.38、0.21、0.09、0.29、0.14 mg/L，經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.700＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于于臨界值0.900，所以氨氮濃度下降趨勢不顯著；總磷年均值分別為：0.03、0.03、0.02、0.02、0.02 mg/L，經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.925＜0，說明2016-2020 年該斷面總磷濃度有所下降，且|Rs|大于臨界值0.900，所以總磷濃度下降趨勢顯著。

解放村水庫：

2016-2020 年，氨氮年均值分別為：0.21、0.13、0.06、0.16、0.15 mg/L，經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.200＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以氨氮濃度下降趨勢不顯著；總磷年均值分別為：0.02、0.02、0.01、0.01、0.01 mg/L，經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.825，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以總磷濃度下降趨勢不顯著。

哨馬營：

2016-2020 年，氨氮年均值分別為：0.09、0.15、0.16、0.08、0.10 mg/L，經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.150＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以氨氮濃度下降趨勢不顯著；總磷年均值分別為：0.06、0.05、0.04、0.03、0.03 mg/L，經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.925＜0，說明2016-2020 年該斷面總磷濃度有所下降，且|Rs|大于臨界值0.900，所以總磷濃度下降趨勢顯著。

對“十三五”期間監(jiān)測數(shù)據(jù)進行梳理，綜合判定酒泉市轄區(qū)黑河水系地表水綜合水質(zhì)類別，具體見表2。

表2 “十三五”期間酒泉市轄區(qū)黑河水系地表水?dāng)嗝婢C合水質(zhì)類別表

“十三五”期間，哨馬營斷面、北大河橋斷面、解放村水庫斷面水質(zhì)類穩(wěn)定達到優(yōu)，城郊農(nóng)場斷面、鴛鴦池水庫水質(zhì)類別在良好以上，且從“十三五”末年（2020）水質(zhì)與初年（2016）年相比，水質(zhì)類別有明顯提升，Ⅲ類水體基本消除，水質(zhì)類別均優(yōu)。

4.2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和spearman秩相關(guān)系數(shù)分析水質(zhì)

經(jīng)過計算，“十三五”期間酒泉市轄區(qū)內(nèi)黑河水系地表水環(huán)境水質(zhì)變化趨勢見表3。

表3 “十三五”期間酒泉市轄區(qū)黑河水系地表水水質(zhì)變化趨勢

哨馬營：

經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.625＜0，說明2016-2020 年哨馬營斷面污染指數(shù)下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以哨馬營水質(zhì)好轉(zhuǎn)趨勢不顯著，水質(zhì)變化平穩(wěn)。

城郊農(nóng)場：

經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=0.675＞0，說明2016-2020 年城郊農(nóng)場斷面污染指數(shù)上升不顯著，且|Rs|小于臨界值村0.9000，所以城郊農(nóng)場水質(zhì)變化趨勢不顯著，水質(zhì)變化呈現(xiàn)不穩(wěn)定性。

北大河橋：

經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=0.825＜0，說明2016-2020 年北大河橋斷面污染指數(shù)上升不顯著，且|Rs|小于臨界值0.9000，所以北大河橋水質(zhì)好轉(zhuǎn)趨勢不顯著，水質(zhì)變化呈現(xiàn)不穩(wěn)定性。

解放村水庫：

經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.300＜0，說明2016-2020 年解放村水庫污染指數(shù)下降，且|Rs|小于臨界值0.9000，所解放村水庫水質(zhì)好轉(zhuǎn)不明顯。

鴛鴦池水庫：

經(jīng)spearman 秩相關(guān)系數(shù)檢驗，Rs=-0.925＜0，說明2016-2020 年鴛鴦池水庫綜合污染指數(shù)呈下降趨勢，且|Rs|大于臨界值0.9000，所以鴛鴦池水庫水質(zhì)顯著好轉(zhuǎn)。

5 環(huán)境質(zhì)量預(yù)測

本文僅針對目前現(xiàn)有2016-2020 年環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)，選取典型斷面對“十四五”期間酒泉市水環(huán)境質(zhì)量進行預(yù)測，通過灰色建模軟件篩選出酒泉市轄區(qū)內(nèi)符合模型精度要求的點位并進行相應(yīng)的預(yù)測，結(jié)果僅供參考。本文預(yù)測結(jié)果對比分析是與“十三五”初年和末年進行比較分析。

表4 預(yù)測模型精度評價對照表

本次預(yù)測選取酒泉市黑河水系代表性斷面數(shù)據(jù)進行模型預(yù)測與精度評級，選取城郊農(nóng)場斷面和哨馬營斷面進行預(yù)測，精度驗證結(jié)果見表5。

表5 水環(huán)境預(yù)測模型精度驗證統(tǒng)計表

表5 看出，方差比C 檢驗結(jié)果均小于0.35，結(jié)果評價等級均為1 級（好），均符合模型預(yù)測結(jié)果驗證要求。通過對主要斷面城郊農(nóng)場、哨馬營斷面進行預(yù)測，方差比C 檢驗結(jié)果均小于0.5，結(jié)果評價等級為1 級（好），均符合模型預(yù)測結(jié)果驗證要求。

在“十四五”期間酒泉市通過持續(xù)實施水污染防治行動，加強水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)，全面落實河（湖）長制，強化污水處理廠提質(zhì)增效和工業(yè)園區(qū)用水集中管理等措施，酒泉轄區(qū)黑河水系哨馬營斷面、城郊農(nóng)場斷面綜合污染指數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢，水質(zhì)狀況趨勢穩(wěn)中向好；哨馬營斷面綜合污染指數(shù)2025 年相比2016 年預(yù)計下降約44.4%，比2020 年預(yù)計下降約28.6%；城郊農(nóng)場斷面綜合污染指數(shù)2025 年相比2016 年預(yù)計下降約19.1%，比2020 年預(yù)計下降約23.2%。

圖1 水環(huán)境預(yù)測結(jié)果趨勢圖

結(jié)語

“十三五”期間酒泉市轄區(qū)內(nèi)黑河水系中3 個河流斷面和2 個湖庫斷面主要污染物氨氮、總磷濃度均有不同程度的下降趨勢，其中城郊農(nóng)場、鴛鴦池水庫和哨馬營斷面3 個斷面的總磷濃度呈明顯下降趨勢；3 個河流斷面和2 個湖庫斷面水質(zhì)均良好且向優(yōu)發(fā)展趨勢，其中鴛鴦池水庫水庫、哨馬營斷面水質(zhì)顯著好轉(zhuǎn)；預(yù)測“十四五”期間酒泉市轄區(qū)內(nèi)鴛鴦池水庫、哨馬營斷面綜合污染指數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢。