陈 怀

(长沙博鸿水资源管理有限公司，长沙 410000)

1 问题的提出

长河灌区枢纽主要由蓄水工程和输水渠系等分部工程构成，灌区于1965年6月开工兴建后于1971年5月建成蓄水。长河灌区总设计灌溉面积9373.33hm2，其中水田、旱土面积分别为5860hm2和3513.33hm2，实际有效灌溉面积仅为3866.67hm2。依照长河水库管理所提供的相关资料，长河水库近年来灌溉净供水量均值为574.8×104m3/a。按照实地勘察结果，该灌区当前并未实施系统性的续建配套及节水改造工程项目，仅对灌区所包括的小型水库、山坪塘、农渠等逐年实施维修养护，就目前灌区灌溉基础设施而言，基本能确保灌区现状灌溉用水方面的需要，但是随着灌区下游城镇工农业用水规模的持续增长，灌区用水呈日益紧张的局面。

长河灌区运行过程中的退水主要来自渠道渗漏水及未实行节水灌溉技术下灌区作物未能充分吸收利用的多余水，灌区退水基本通过渠道渗漏及灌渠排水系统直排后直接汇入下游武水河干流河道。根据实地勘察，长期以来灌区退水口数量均较多且较为分散，整个灌区以及灌区排水口处均未设置污水处理设施。灌区运行数年间，人们习惯性认为长河灌区退水必然携带大量农药、化肥等污染物，退水汇入武水河干流后必然会对干流水质造成不利影响。

2 灌区退水量

根据长河灌区相关资料以及《湖南省郴州市水资源管理“三条红线”指标体系》，现状年及规划年长河灌区灌溉水利用系数分别取0.5063和0.6，农作物耗水系数取0.5，根据《灌区规划规范》(GB/T 50509-2009)所规定的方法，灌区现状年退水量在灌区总引水量中的占比为(1-0.5063)+(1-0.5063)×0.5%=0.74%，所以，现状年及规划年灌区退水在灌区总引水量中的占比较大。量化计算结果显示，现状年灌溉用水保证率分别为50%和90%时，灌区退水总量分别取2725.7×104m3和2378.7×104m3；规划水平年取用水次序为现已取得许可的人饮用水、暂未取得许可人饮用水、灌溉用水。

3 武水干流水质参数变动趋势

3.1 主要污染物年变化趋势

长河灌区退水引入武水干流后从1993年开始干流实施水质监测，以从1993年开始有监测数据年份的水质参数为研究样本。通过分析看出，从长河灌区退水引入武水干流开始，干流中多个监测点总磷、总氮、高锰酸钾指数(CODmn)等污染物浓度表现为下降趋势，其中总磷、总氮等主要污染物指标年变动趋势具体见图1。传统观念认为，武水干流环境承载能力有限，农药、化肥等污染物质随同灌区退水一同排入干流河道后，会造成干流河道水体内化学需氧量以及总磷TP、总氮TN浓度的不断累积。但图中实际监测结果显示，武水干流水体内主要污染物总磷、总氮及高锰酸钾指数均呈逐渐降低趋势，这说明长河灌区退水对武水干流水质并未造成不利影响。

图1 水体中总磷、总氮含量年变动趋势

3.2 富营养化程度年变化趋势

应用《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)所提出的综合指数法，根据所收集到的武水干流水质监测数据进行以TN、TP、chl-a、SDD、CODmn为基准参数的干流水体富营养化指数的逐年计算，结果见图2。根据图中监测结果，自1993年取得监测数据后，武水干流水体综合富营养化指数呈逐年下降趋势，目前处于中营养化阶段，由此可以认为，灌区退水对武水干流水体富营养化指数的降低存在有利影响。当前，武水干流水体TN达到富营养化水平，且在其带动下水体综合富营养化指数升高；chl-a指数水平较低，TP指数和SDD指数均处于中-富营养化之间，CODmn指数则位于富营养化边缘。

图2 水体富营养化指数(5参数)逐年变动趋势

3.3 水化学参数变化趋势

水体中溶解氧浓度的大小及pH值的高低对水质参数变化具有制约作用，同时也是水环境因素综合作用的结果。武水干流多年pH值变动趋势统计结果见表1。由统计结果可以看出，自长河灌区退水引入武水干流且有监测数据后，虽然每年都从灌区引入高pH值洗碱水，但武水干流水体pH值变化幅度并不大，且呈现出逐年降低的趋势，水体整体表现出明显的中性化倾向。对于武水河干流这种盐碱地区河流而言，水体中性化倾向有利有弊。有利之处主要在于可以将水体碱性程度控制在规范标准以内，使水体总磷增加，氮磷比降低，为浮游生物及微生物生长提供适宜环境，使污染物分解及转化能力增强，生物多样性和水体生产力明显提升[1]。弊端则在于会加速固定沉降的有害金属释放。

表1 武水干流多年pH值统计结果

武水河干流水体多年溶解氧的多年变化趋势统计结果见表2。该干流上游多为高山峡谷，中下游多为石灰岩地区，影响溶解氧浓度的因素众多。从理论角度分析，长河灌区退水汇入干流河道后存在退水所携带的灌区残留农药等化学物质分解消耗水体溶解氧的可能性[2]。根据统计结果的变动趋势来看，水体内溶解氧浓度呈略微降低趋势，但是表征残留农药耗氧的CODmn指数却逐年降低，所以，长河灌区退水携带残留农药以稀释、溶解和降低溶解氧浓度的可能性并不大。武水干流水质均在Ⅲ类及其以上，说明灌区退水对下游河道水质影响较小。

表2 武水河干流水体多年CODmn指数统计结果

4 与毗邻流域水质对比

武水河为珠江流域北江水系一级支流，南花溪(乐水河)及无利河则属于北江水系二级支流，其中，长河灌区退水主要排入武水河干流河道，南花溪(乐水河)及无利河则无灌区退水排入。为进行长河灌区退水对武水河干流水质的影响分析，还应该进行武水河干流水质和南花溪(乐水河)及无利河等毗邻流域水质的比较。比较结果具体见表3。根据表中水质比较结果，武水干流因受到长河灌区退水影响后水质明显比毗邻流域改善。

表3 毗邻流域水质的比较

5 区间水质变化

通过监测长河灌区排水渠与武水干流河道之间区间水体多个污染物参数并对监测结果进行分析发现，排水干渠水体内包括CODmn、CODcr、BOD5、氟化物、硫化物、pH值、碳酸盐、硫酸盐、电导率、叶绿素等在内的各类污染物均表现出明显的上游低、下游高，排水干渠低、武水干流河道高的趋势特征。通过分析发现，造成这一趋势的主要原因在于长河灌区近年来退水中水质较好的地下潜水在总退水量中的占比大幅增加，地下潜水中上述污染物参数取值均优于排水干渠，故退水汇入排水干渠后，会稀释原河道水体内污染物浓度。

与此同时，包括氨氮、总氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、可溶性有机氮、总磷、重碳酸盐等在内的污染物参数均表现出沿程削减的趋势。通过分析原因发现，排水干渠两侧水生植物群落对于灌区退水中可溶性有机氮、氨氮等污染物具有沉降、吸收、利用作用，使沿程水体中污染物削弱；越是接近下游pH值较高的水域，灌区退水中铝、铁等阳离子交换能力较强的金属元素沉降的可能性越大，也表现出沿程削弱趋势[3]。

6 结 论

综上所述，长河灌区排水干渠内退水水质整体比武水河干流河道水质优，排水干渠沿程对污染物的削减能力强，故长河灌区自运行后1993年实施水质监测以来，灌区退水并未对武水河干流河道水质及富营养化造成不利影响，反而具有持续改善效果。文章的分析结果彻底颠覆了人们长期以来一贯认为长河灌区退水会污染武水河干流水质的观念，对于灌区退水排入河道后是否会造成河道水体水质污染的问题，必须区分具体情况，以得到较为客观准确的结论；同时也说明大型灌区节水灌溉工程的实施对于减少地表径流入河水量以及遏制农田面源污染具有积极意义。