飲馬河水質時空變化特征分析

劉玉申王靜劉思彤謝瑩林

(1.吉林省水文水資源局/吉林省水環境監測中心，吉林 長春 130022；2.長春工程學院水利水電工程系，吉林 長春 130000)

1 飲馬河流域基本概況

飲馬河發源于吉林哈達嶺山脈老爺嶺東南側伊通滿族自治縣河源鎮德勝村北，向東流，當地稱小黃河。由西向東流入磐石市，經大倒木、吉昌、明城、煙筒山，雙陽區的山河鎮，永吉縣的金家，雙陽區的長嶺子，九臺區的四家子，入石頭口門水庫，經九臺的波泥河、西營城、飲馬河，德惠市的大青咀子、德惠市區，農安縣與德惠市北部的界河，于農安縣靠山鎮紅石村(又稱紅石壘屯)、江南鎮屯注入松花江[1]。

飲馬河流域面積18247km2(含西側波羅泡閉流區)(還有研究認為是11122.9km2)，河長386.8km(還有研究認為是403km)，其中磐石市境內長60km，雙陽區與永吉縣、磐石市界河長85km、九臺區境內長62km，德惠市境內長102km。流域面積11122.9km2，整個流域略呈斜長方形。河道平均坡度0.3‰。

在磐石市煙筒山鎮以上為低山丘陵區，河谷寬1km多，河道彎曲，河槽窄深，河底為沙、卵石。煙筒山鎮至九臺區石頭口門水庫，沿河為平緩的丘陵和臺地，河谷有洼地及沼澤。河道較彎曲，河底為沙或細沙。石頭口門水庫壩下至河口，河道彎曲，沿岸為臺地和平原，地表呈波狀，沖溝發育，河口附近有沼澤及風成沙丘。在伊通河口上下，曲流蜿轉，河槽較淺，河底為細沙和淤泥[1]。

從發源地到煙筒山鎮為上游段，河兩岸為連綿起伏的低山丘陵，灌木雜草叢生，沿河兩岸有1km多寬的平川河谷，多為水田。上游段河道彎曲，河槽窄深。河岸多為沙土，較陡，易坍塌，河底為卵石或細沙，洪水漲落快，林區河槽較淺而水流湍急。地形呈東南高、西北低之勢，支流多為南北流向。

煙筒山鎮至石頭口門水庫為中游段，沿岸為平緩低丘臺地。呈微波狀，多洼地和沼澤，河道彎曲，較為平坦，河岸多由沙土或沙壤土構成，河底多沙或細沙。

自石頭口門至河口為下游。河流兩岸臺地分布較廣，臺地邊緣被雨水沖刷，地表呈波狀，尤以河口為甚，河口處有沼澤及風成沙丘。下游泛濫面積較大，特別在河口地區，河道曲折蜿蜒，反流現象較多。兩岸由沙壤土構成，河底為細沙和淤泥，水勢較緩。

磐石市境內飲馬河左岸于板凳河屯東納玻璃河，于田家屯納驛馬河，此段飲馬河曾被稱為“小黃河”。每遇暴雨山洪暴發，致使水流成災[1]。

飲馬河是第二松花江一級支流，發源于伊通縣哈達嶺山脈老爺嶺東南側，至農安縣靠山鎮左岸有伊通河匯入，流至農安縣靠山鎮紅石壘屯東南注入松花河。河長386.80km，流域面積1.74萬km2(含伊通河面積0.93萬km2)。飲馬河流域面積大于1000km2的支流有雙陽河、岔路河、霧開河和伊通河[1]。

飲馬河干流在磐石市煙筒山鎮以上為低山丘陵區，灌木叢生，河谷寬1km多，較平坦，兩岸多水田，河道彎曲，河槽窄深；煙筒山鎮至石頭口門水庫河段，沿河為平緩的丘陵和臺地；石頭口門水庫壩下至河口，沿岸為波狀臺地和平原。伊通河是飲馬河左岸最大支流，發源于伊通縣哈達嶺山脈青頂子嶺北側，流經長春市，在農安縣靠山鎮東注入飲馬河，流域面積0.93萬km2，河長342.50km。伊通河新立城水庫以上為低山丘陵區，生長稀疏的雜木林；飲馬河在永吉縣吳家村西注入石頭口門水庫，流域面積0.11萬km2，河長102.6km，河道平均坡度1.6‰。在永吉縣岔路河鎮星星哨水庫以上河谷狹窄，河道較順直，河槽窄深，河底為沙、卵石，水流較急。星星哨水庫以下，河谷逐漸開闊，河道彎曲，河槽寬淺河底為細沙。飲馬河流域水系分布圖見圖1。

圖1 飲馬河流域分布位置圖

飲馬河流域地處吉林省中部，地勢為東南高西北低，從地形地貌上劃分為東南部低山丘陵漫崗黑土區，中部松遼平原山崗臺地黑土區，見圖2。該流域屬于北溫帶大陸性季風氣候區。其氣候特征為春季干燥多大風，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽日溫差大，冬季嚴寒而漫長。其水汽來源主要為太平洋和印度洋的孟加拉灣的暖濕氣流，水汽入流方向以西南和西西南為主。全年平均氣溫一般為2～6℃，年日照時數為2600～2800h，無霜期120～140d。長春站多年平均降水量582.2mm，6—9月降雨量為451.2mm，占全年降水量的77.5%；多年平均水面蒸發量1719.2mm(Φ20)；多年平均日照時數2643.5h；多年平均氣溫4.9℃，極端最高氣溫為38℃，歷年極端最低氣溫為-36.5℃。多年平均風速4.3m·s-1，歷年最大風速為31m·s-1，最大凍土深度為169cm。

圖2 飲馬河流域分布圖

飲馬河流域是吉林省經濟中心區，工農業最發達，處于東北黑土帶核心區，是全省水稻、玉米等糧食作物主產區，是東北老工業基地和國家主要商品糧基地。在行政區劃上分屬于長春市現轄的朝陽、寬城、南關、綠園、二道、長春經濟技術、凈月潭旅游經濟、長春高新技術、雙陽9個區和德惠市、九臺市、農安縣，以及四平市的伊通縣等，主要城鎮有長春市(含直轄朝陽、寬城、南關、綠園、二道、長春經濟技術、凈月潭旅游經濟、長春高新技術)、雙陽區、九臺市、德惠市、農安縣、伊通縣。

2010年飲馬河流域(含伊通河，以下同)人口總數為850.11萬人。其中城鎮人口為610.87萬人，農村人口為239.24萬人，城鎮化率為71.9%。2010年地區生產總值(GDP)為2864.87億元，占全省總GDP的35.2%。其中第一產業、第二產業和第三產業實現增加值分別為302.29億元、1352.50億元和1209.10億元。2010年人均GDP為3.36萬元/人，是吉林省全省平均水平的1.56倍。由此可見，飲馬河流域在吉林省的國民經濟中占有重要地位，對于帶動全省經濟社會的快速發展具有重要的戰略地位。尤其是坐落于飲馬河流域的省會城市長春市，是全國聞名的“森林城”、“電影城”和“汽車城”，是首批中國優秀旅游城市之一，總面積2.06萬km2。

飲馬河流域作為吉林省老工業基地比較密集的流域之一，經過多年的發展建設，已形成以交通運輸設備制造業為主體、門類齊全的工業體系。其中著名的一汽集團是全國規模最大、品種最全的現代化汽車科研生產基地，主要產品有轎車和中型載重卡車，汽車年產量占全國總產量的1/5，汽車工業產值占全市工業總產值的50%以上；中車長春軌道客車股份有限公司是國內較大的鐵路客車、地鐵客車科研生產和出口基地。長春市的客車、摩托車、拖拉機等工業也在全國占有舉足輕重的地位。此外，機械、電子、化工、冶金、建材等行業也具有穩定基礎和廣闊發展潛力。據近幾年統計，飲馬河流域工業增加值占吉林省全省工業增加值的40%以上；第三產業增加值占吉林省全省第三產業增加值的50%以上。

2 飲馬河流域水質評價

2.1 水質監測與評價方法

2.1.1 水質監測執行標準

監測樣品執行《地表水環境質量標準》(GB 2828-2002)中地表水檢測方法，具體檢測方法標準見表1。

表1 飲馬河流域水質檢測主要檢測項目、應用方法

2.1.2 水質評價方法

采用模糊綜合評價法，把污染物超標值、水質質量分級標準、污染物在總體污染中的貢獻等幾個方面聯系在一起。具體步驟如下。

建立評價對象集：

U={u1,u2,u3,…,u}

本研究中，u={DO、BOD5、CODMN、COD、NH4-N、ZP、ZN}

建立水質評價等級。本研究中水質評價等級：

L={Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ}

建立隸屬函數：

建立模糊矩陣，通過隸屬函數，利用實測值，求i個單項指標對j級水質隸屬關系，得出矩陣：

建立權重矩陣：

A={a1,a2,a3,…,an}

計算評價結果：

W=A×R

2.2 飲馬河流域水質評價

飲馬河斷面上選取了15個監測斷面進行評價[2]，除石頭口門水庫3個斷面常年水質指標評價為Ⅲ類外，其他3個水質監測斷面常年水質類別為劣Ⅴ類水質。長嶺斷面按污染物斷面超標倍數大小排序分別為NH4-N、TP、BOD5、COD、CODMN，其中，2009年NH4-N超標9.9倍，TP超標3.6倍，BOD5超標0.6倍，而2013年長嶺斷面NH4-N超標8.3倍，TP超標2.2倍，CODMN超標0.1倍，到2018年NH4-N超標6.7倍，TP超標2.3倍，COD超標0.5倍；綜合來看，雖然污染物超標倍數有所降低，不同年份污染物指示無較大變化，但總體控制上此斷面水質無較大變化[3]。拉他泡斷面常年水質類別也為劣Ⅴ類，按污染物斷面超標倍數大小排序分別為NH4-N、BOD5、COD、CODMN，其中，2009年NH4-N超標5.8倍，BOD5超標0.8倍，COD超標0.1倍，而2013年長嶺斷面NH4-N超標0.5倍，BOD5超標0.7倍，COD超標0.2倍，到2018年NH4-N超標0.5倍，BOD5超標0.6倍，COD超標0.5倍，此斷面指示物染污特別穩定，說明流域周邊狀況穩定，且污染物濃度都有所削減，水質變化再向好的方向進行。德惠斷面是飲馬河匯入第二松花江的控制斷面，其常年水質控制類別為劣Ⅴ類，按污染物斷面超標倍數大小排序分別為NH4-N、BOD5、COD、TP。對此斷面進行分析時發現，雖然污染物來源穩定，但是NH4-N指標出現了轉折點，2009年超標7.5倍，2015年降低至1.7倍，到2018年評價時，污染物超標倍數卻增長到了5.1倍，而期間水質類別評價依舊是劣Ⅴ類水質。雖然除飲用水源控制斷面外，其他3個斷面都穩定控制在劣Ⅴ類，但總結發現，大部分超標倍數在逐年緩慢下降，說明飲馬河水質在逐年改善。

表2 飲馬河流域斷面設置情況

飲馬河流域綜合10a水質評價結果如圖3所示，監測斷面Ⅲ類水質占48%，Ⅳ水質占5%，劣Ⅴ類水質占評價總數的47%，飲馬河和伊通河受長春市工業和城市生活廢污水以及農業面源污染影響，水質污染嚴重；石頭口門水庫和新立城水庫為長春市供水水源地，飲馬河和伊通河上游來水大部被截留，加之飲馬河流域降雨少，天然徑流小，河流的自凈能力小，污染物不能有效的稀釋和降解，導致飲馬河和伊通河下游水體基本為劣Ⅴ類水質，水質均不達標。

圖3 飲馬河流域各斷面水質類別

3 飲馬河流域評價結論

飲馬河流域近1/2的河流受到嚴重污染，雖然污染物指標呈顯著下降態勢，河流水質狀況也在不斷改善，但飲馬河流域水環境狀況仍不容樂觀。

除石頭口門水庫和長嶺之外，拉他泡和德惠斷面一直為劣Ⅴ類水質，拉他泡斷面主要超標項目為氨氮、溶解氧和化學需氧量，其中氨氮超標倍數達到了5.8倍，德惠斷面主要超標項目為氨氮、五日生化需氧量和總磷。伊通河選取的9個斷面，除新立城水庫河段為Ⅲ類水質以外，項目區其他河段均為劣Ⅴ類水質。主要超標污染物為化學需氧量、高錳酸鹽指數、氨氮、五日生化需氧量和溶解氧等。其中靠山、農安和伊通常年氨氮、化學需氧量、總磷3個評價值數超標。

飲馬河流域水質狀況在逐年改善，但是由于飲馬河流域為吉林省主要糧食作物種植區，其污染主要受面源污染影響，面源污染的季節性影響較大，所以要加大農業綠色產業發展，強化思想意識建設，才能逐步恢復綠水青山。

4 建議

飲馬河流域的支流及部分城市區域污染很嚴重，其中，伊通河和飲馬河及城市區域中的長春市楊家崴子大橋斷面水質為劣V類，污染嚴重；農業污染是影響水質的重要因素，如農藥化肥、農村廢水、廢物及牲畜養殖的污染，而飲馬河流域的農藥化肥用量大，利用率低，這就導致大量的殘留物進入到地表及地下水，由于很多牲畜養殖場沒有合適的污染處理設備，大量牲畜糞便直接污染環境等；水環境監管和風險防范的能力薄弱，由于多種條件限制，地區的環境監測機構滯后，需要做好完善水資源評估、預警及應急系統。