张琳琳

(阿克苏水文勘测局,新疆 阿克苏 843000)

新疆维吾尔自治区阿克苏地区库车市,古称“龟兹”,位于天山中部南麓,塔里木盆地北缘,南靠塔克拉玛干沙漠,地处阿克苏地区东端。是一个多民族聚居的县级市,市境南北长193 km,东西宽164 km,全市面积1.52万 km2,西距行署驻地阿克苏市直线距离227.5 km。库车市2016年平均植被覆盖度约为17.46%,覆盖度较高的地区集中在库车市北部山区和库车河中下游绿洲,其它地区大部分为沙漠荒漠区,植被覆盖度几乎为0。是典型的干旱资源型缺水地区,随着人类对水资源与环境问题认识的不断深入,生态环境耗水成为地表水资源评价必须考虑的因素。为确保市域社会经济发展用水需求,需对库车市水环境现状进行分析。

1 概况

库车市的主要河流有库车河、英达里亚河、二八台河、盐水沟河及迪那河,其中盐水沟是穿过库车县老城区的一条季节性河流,在314国道以上约3.7 km处与库车老河道汇合后,向南穿过库车老城区和南疆铁路,沿石油公路以北向东流去,并最终消失在塔北平原荒漠中;英达里亚河始于从四六分洪闸分水,终止于草湖,英达里亚河自身不产水,水量来自渭干河干流下泄水量且汇流了沿程排碱渠的碱水;迪那河位于新疆轮台县西部,南北流向,其西方是库车河。二八台河经过二八台农场灌区后在南部的沙漠戈壁边缘散失;库车河、迪那尔河向南流入塔里木盆地。本次评价重点对库车河进行评价。

选用库车河上的2个水质监测站近十年的实测监测资料,评价区的地表水评价区域地表水水质评价范围及各水系评价的代表性河流及水库见表1和表2。

表1 评价区域各水系代表性河流基本信息一览表

表2 评价区域水库基本信息一览表

2 天然水化学特征分析评价

河流天然水质主要受气候、径流补给、地质等因素的影响。新疆阿克苏地区库车市由于特定的地理位置和地形条件,形成了降水、径流的不同分布规律,因此区域内河流天然水质随气候、区域、径流、地质、环境条件以及人类活动等因素影响,呈明显的地带性分布规律和季节性变化特点。评价以钾、钠、钙、镁、重碳酸盐、碳酸盐、氯化物、硫酸盐等项目的含量,采用阿列金分类法划分水化学类型,并调查分析矿化度及总硬度的变化规律。

2.1 矿化度、总硬度分析

2.1.1 矿化度、总硬度特征

从评价区域各水系的矿化度、总硬度数值统计来看:评价区域地表水河流矿化度含量均在650 mg/L左右,矿化度四级,总硬度含量均在300 mg/L左右,总硬度三级,属于较高矿化度硬水。

2.1.2 矿化度、总硬度的逐年变化

表3和表4统计了库车河上兰干站及依西哈拉站近十年矿化度和总硬度均值及对应类型。评价区域内矿化度在560～774 mg/L之间,级别均为四级,为较高矿化度类型。评价区域内总硬度在282～396 mg/L之间,在三级至四级之间,为适度硬水或者硬水类型。阿克苏地区库车市地表水的矿化度及总硬度较高,天然水化学成分含量较高,这与该地区的气候环境是分不开的,该地区属于干旱的内陆沙漠性气候,夏季炎热,冬季寒冷,四季分明,降水稀少,蒸发剧烈,空气干燥,导致该地区天然水化学成分含量较高。

表3 库车河兰干站地表水水质监测站水化学参数及类型统计 mg/L

表4 库车河依西哈拉站地表水水质监测站水化学参数及类型统计

2.1.3 矿化度、总硬度的季节性变化

受河流水量季节性变化的影响,评价区域地表水矿化度、总硬度呈明显的季节性变化。以2021年数据为代表,丰水期河流水量大,库车河水主要由融雪和降水补给,因此河水矿化度一般较低。枯水期河流水量小,且河水补给往往以地下水为主,故水体矿化度增高。从全面分配来看,汛前高于汛后。阿克苏地区库车市主要河流矿化度、总硬度年内变化过程见表5。

表5 矿化度及总硬度季节性变化情况统计表(2021年)

3 水化学类型分析

由表3和表4可知,评价区域库车河兰干站水质水化学类型属于硫酸盐类钙组Ⅱ型,水阴离子以硫酸根为主,阳离子以钙离子为主,依西哈拉站水化学类型硫酸盐类钙组Ⅲ型,水阴离子以硫酸根为主,阳离子以钙离子为主。水质类型随着兰干河水分流,沿程矿化度及总硬度明显增加,从硫类钙组Ⅱ类变为硫类钙组Ⅲ类,与兰干村排碱渠的水汇入有关系。

4 河流的pH值分布特点

根据阿克苏水环境监测分中心所提供的数据可知,评价区域河流的pH值均分布在7.2～8.1以内,变幅较小,基本属于中性水,及个别月份属于弱碱性水。

5 水库的水化学特征

表6对阿克苏-库车市三座水库的水化学类型特征进行了统计,该数据报告由阿克苏水环境监测分中心(通过国家计量认证)提供。由水质分析报告可知,阿克苏-库车市三座水库的矿化度及总硬度较高,矿化度分布范围为在711～1 022 mg/L之间,级别分布在四至五级以内,基本为较高矿化度类型;总硬度分布范围在225～340 mg/L之间,级别分布在三至四级以内,基本为硬水或适度硬水类型。

表6 阿克苏-库车市水库水化学类型特征情况统计表

评价区域水库的pH值均分布在8.1～8.2以内,变幅较小,属于弱碱性水,酸碱度基本一致。评价区库车市跃进水库及比西巴格水库水体中的阴离子以硫酸根为主,阳离子以钙离子为主,属于Ⅱ型水。库车河流域上的铜场水库水体中的阴离子以硫酸根为主,阳离子以钙离子为主,属于Ⅲ型水。

6 水质现状评价

6.1 评价范围

库车河水质现状评价及水库水质现状评价基准年均为2021年,河流水质资料主要来源于阿克苏地区库车河水文系统水质监测资料,各评价站点的基本信息已在表1中统计。评价区域地表水水质评价范围及各水系评价的代表性河流见表7和表8。

表7 评价区域主要评价河流一览表

表8 评价区域主要评价水库一览表

6.2 评价标准、项目和方法

6.2.1 地表水水质评价标准、项目及方法

按照《技术规程》的技术要求,根据地表水资源用途和使用功能,选用《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)作为分析评价区地表水评价标准。

6.2.2 湖泊水库水质评价标准、项目及方法

湖泊、水库水质评价项目、方法、标准与河流水质现状评价相同。在湖泊、水库水质现状评价的基础上进行富营养化评价。营养状态评价采用评分法,根据综合分值判断水体的营养状态。衡量湖泊、水库富营养的指标可分为物理、化学和生物学三种指标。为分析流域内湖泊、水库的营养状态,评价指标选择5项:物理指标透明度(m),化学指标选择总磷、总氮、高锰酸盐指数,生物学指标选择叶绿素(α)(代表藻类现存量)。评分标准见表9。

表9 湖泊(水库)营养状态评分标准

评价方法:湖泊、水库水质现状评价项目、评价标准及评价方法与河流水质现状评价相同。在湖泊、水库水质现状评价的基础上进行富营养化评价。营养状态评价采用评分法,根据综合分值判断水体的营养状态。首先查评价标准表将参数浓度值转换为评分值,监测值处于表列值两者中间者可采用相邻点内插;然后几个评价项目评分值取平均值;最后用求得的平均值再查表得到营养状态等级。营养状态等级判别方法见表9。

6.3 地表水水质现状评价结果

6.3.1 河流水质现状

1)总体特征

对分析评价区库车河兰干站及依西哈拉站近十年的汛期、非汛期、全年期的均值分不同水期进行评价。全年期中Ⅰ类占60%、Ⅱ类40%;汛期时Ⅰ类15%、Ⅱ类85%;非汛期时Ⅰ类55%、Ⅱ类45%。丰水期与枯水期相比,非汛期Ⅰ类、Ⅱ类河长水比例为90.5%,汛期Ⅰ类、Ⅱ类河长水比例为87.3%;河流水质非汛期优于汛期。

评价结果表明:库车河流水质较好,各个水期水质均在Ⅱ类水以内,无超标项目。

2)分区水质现状

表10统计了评价区域水质监测站水质类别评价结果。由表6.3-1可知,阿克苏-库车市地表水水质现状水质良好,水质类别分布在Ⅰ～Ⅱ类水范围内,无超标项目,符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ、Ⅱ、类水质标准,同时也符合5项补充项目的标准要求,可以作为饮用水源地、农田灌溉用水、一般工业用水的水源。

表10 评价区域水质监测站水质类别统计表

在上述水质站现状评价的基础上,以库车水资源三级分区对流域水质现状进行评价。表6.3-1分析了评价区水资源三级分区下水资源现状。结果如下:库车河上全年期及汛期水质类别均为Ⅰ类水,只有在非汛期时依西哈拉站水质为Ⅰ类水。

6.3.2 水库水质评价

阿克苏-库车市内共三座水库,铜场水库在库车河中游河段的尾部,是库车河控制性枢纽工程,具有防洪、灌溉、生态等综合效应。跃进水库库址原为一积水洼地,1958年在四周筑坝建成跃进水库,1979年经水利厅主管部门批准,在洼地旁扩建成中型水库,扩建后的水库其设计库容 5 800万 m3,控制灌溉面积40万亩,可改善灌溉面积70万亩,比西巴格水库位于伊西哈拉镇境内,主要功能是为解决干旱情形下比西巴格支渠灌区7.6万亩灌溉面积中主要粮食作物和经济作物关键期的最基本用水需求。阿克苏-库车市三座水库评价结果见表11,该成果由阿克苏水环境监测分中心提供。由表可知,阿克苏-库车市水库水质优良,水质类别为Ⅰ、Ⅱ类,供水任务可以达标。水库营养状态均为中营养状态,未出现水体富营养化现象。

表11 新疆阿克苏-库车市水库水质评价结果表

7 水质变化趋势分析

根据多年水质监测资料分析,库车河流水质较稳定,变化范围在Ⅰ～Ⅱ类,若单纯的用各年度水质类别进行比较,很难反映出河流水质变化趋势及水质变化特点。为了客观反映近年来河流水质变化趋势,在多年累计资料的基础上,采用季节性肯达尔非参数检验法,对河流水质变化趋势进行检验。

为保证趋势分析的可靠性,根据资料情况,对库车河上的兰干站及依西哈拉站2个水质监测控制站进行单站各项目的趋势分析。分析时段选用2012-2021年的水质监测成果。此次对各水质项目浓度的趋势及流域内主要河流的水质变化特征进行了分析。

根据评价区域的水质特点,考虑到能反映流域内自然环境因素及人为影响,选择总硬度、溶解氧、镉、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮和挥发酚7项参数进行趋势检验。

评价区域水资源三级分区趋势检验结果如表12所示。由表12可知,库车河的水体未受到有机物污染、有毒污染、热污染等,但是评价区域水质站的氨氮及溶解氧均有上升的趋势,有可能沿程村庄生活污水排入引起氨氮污染的趋势。

表12 评价区域地表水水质趋势检验成果表

8 水功能区水质达标分析评价

8.1 评价范围及方法

《新疆维吾尔自治区水功能区划》中对库车市境内库车河进行了区划。根据区划方案,库车河兰干水文站以上为源头水保护区,长度122 km,水质目标值为Ⅰ 类水;水文站以下至车河塘农场为开发利用区及农业用水区,长度55 km,水质目标值为Ⅱ类;水功能区水质达标分析范围涵括了评价区域2个一级水功能区和1个二级水功能区,涉及库车河的1条河流。

8.2 水功能区分析评价

水功能区水质达标分析评价结果见表13。由表13可知,库车源头水保护区水质现状为Ⅰ、Ⅱ类,可以满足水功能区水质要求。

表13 阿克苏地区-库车水功能区水质达标分析评价表

9 地表水供水水源地水质评价

新疆阿克苏地区库车市现有城北水厂及东城水厂,均为地下水水源地。无地表水供水水源地。

10 结语

通过对库车市地表水的天然水化学特征分析评价、水质现状分析评价、水质变化趋势分析评价及水功能区水质达标调查分析评价,可知新疆阿克苏地区库车市地表水水质现状水质良好,水质类别分布在Ⅰ～Ⅱ类水范围内,无超标项目,符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ、Ⅱ类水质标准,同时也符合5项补充项目的标准要求,可以作为饮用水源地、农田灌溉用水、一般工业用水的水源;地表水河流矿化度多年均值为758 mg/L,矿化度四级,总硬度多年均值为269 mg/L,总硬度三级,属于较高矿化度适度硬水。阿克苏地区-库车市的矿化度及总硬度较高,矿化度分布范围为在539～1 720 mg/L之间,基本为较高矿化度类型;总硬度分布范围为在223～760 mg/L之间,基本为硬水或适度硬水类型;市域内的铜场水库水质优良,水质类别为Ⅰ、Ⅱ类,灌溉、防洪任务可以达标。水库营养状态为均中营养状态,未出现水体富营养化现象。评价区铜场水库水体中的阴离子以硫酸根为主,阳离子以钠离子及钙离子为主,属于Ⅱ型水。评价区域地表水的pH值均分布在7.2～8.2以内,变幅较小,属于中性水,及个别月份水质偏弱碱性。库车市主要流域的水体未受到有机物污染、有毒污染、热污染等,但是有可能由于受农田排水引起的盐污染变化趋势。评价区域库车河地表水水化学类型属于硫酸盐类钙组Ⅱ、Ⅲ型,水阴离子以硫酸根为主,阳离子以钙离子为主,水质类型随着沿程农田排碱渠水的排入增加有变化。水质类型由硫酸盐类钙组Ⅱ型变化为硫酸盐类钙组Ⅲ型。