楊占彪，邵繼榮，楊遠(yuǎn)祥，劉慧霞，冷 燕，劉 飛，朱雪梅

(四川西晨生態(tài)環(huán)保有限公司，四川 成都 611130)

川中丘陵區(qū)典型小流域治理對(duì)地表水水質(zhì)的影響

楊占彪，邵繼榮，楊遠(yuǎn)祥，劉慧霞，冷 燕，劉 飛，朱雪梅

(四川西晨生態(tài)環(huán)保有限公司，四川 成都 611130)

小流域綜合治理；地表水；水質(zhì)評(píng)價(jià)；川中丘陵區(qū)

隨著現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，農(nóng)村環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越突出，其中水污染已經(jīng)成為一個(gè)不可忽視的問(wèn)題[1]。農(nóng)村污水的主要污染源是農(nóng)村生活污水和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)用施用的農(nóng)藥、化肥，以及畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便[2]。由于農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面積較大、居民點(diǎn)相對(duì)分散，因此農(nóng)村污水具有時(shí)空分布范圍大和不確定性等特點(diǎn)[3-5]。川中丘陵區(qū)處于長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障的最前沿，是長(zhǎng)江流域、三峽水庫(kù)水環(huán)境的重要影響區(qū)[6]，小流域是該區(qū)域的基本地形地貌單元，以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行綜合治理已成該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要模式。本研究以中國(guó)科學(xué)院鹽亭農(nóng)業(yè)生態(tài)實(shí)驗(yàn)站所在的截流村小流域?yàn)槔?，通過(guò)分析小流域內(nèi)地表水水質(zhì)，對(duì)小流域綜合治理后的地表水環(huán)境特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為川中丘陵區(qū)小流域綜合規(guī)劃提供參考。

1 研究區(qū)概況

本研究選擇的截流村小流域位于四川盆地中北部的鹽亭縣林山鄉(xiāng)，小流域由兩個(gè)行政村截流村和林園村構(gòu)成，地理位置為105°27′E、31°16′N(xiāo)。截流村小流域地處嘉陵江一級(jí)支流——涪江支流彌江、瑞江的分水嶺上，海拔400～600 m，面積約0.35 km2。該區(qū)地形為中深丘，因水平砂泥巖互層形成多級(jí)梯地，溝谷切割較深，沖溝發(fā)育，相對(duì)高差10～200 m，谷底寬50～150 m，比降1/150，兩側(cè)山坡較陡，平均坡比1 ∶3～1 ∶10[7]。該區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年均降水量826 mm，分布不均，春季占5.9%、夏季占65.5%、秋季占19.7%、冬季占8.9%。本區(qū)土壤類(lèi)型為水稻土和鈣質(zhì)紫色土[6]。植被類(lèi)型為榿木和柏木人工混交林，土地利用以農(nóng)地為主，其中旱地比重大。農(nóng)作物以玉米、小麥、油菜、水稻、甘薯為主。

20世紀(jì)60年代，該區(qū)除旱地外，大部分為荒山草坡，生長(zhǎng)著稀疏灌叢，燃料、木料、肥料、飼料“四料”俱缺。為了得到燃料和肥料，農(nóng)民挖草根、鏟草皮，導(dǎo)致土壤裸露，侵蝕嚴(yán)重，水質(zhì)惡化[6-8]。2008年以來(lái)，截流村小流域得到綜合治理，形成了以“山頂樹(shù)林、山腰旱地、溝底池塘水田”為特點(diǎn)的農(nóng)林水復(fù)合治理模式。

2 研究方法

2.1 樣點(diǎn)布設(shè)

于2013年3—9月在截流村小流域的上游、中游和下游共布設(shè)8個(gè)樣點(diǎn)(上游3個(gè)、中游3個(gè)、下游2個(gè))，樣點(diǎn)位置見(jiàn)圖1，樣點(diǎn)特征見(jiàn)表1。

圖1 地表水采樣點(diǎn)位置

表1 樣點(diǎn)特征描述

2.2 樣品采集

根據(jù)該地區(qū)降雨?duì)顩r，分別于旱季(3、5月)和雨季(7、9月)進(jìn)行采樣，每個(gè)樣點(diǎn)重復(fù)3次。樣品采集好后迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定pH值后立即滴加濃硫酸酸化至pH值<2，放入4 ℃冰箱中保存，并及時(shí)測(cè)定。

2.3 觀測(cè)項(xiàng)目及測(cè)定方法

2.4 數(shù)據(jù)處理

水質(zhì)各指標(biāo)間采用單因素方差分析(ANOVA)進(jìn)行差異性分析；數(shù)據(jù)處理軟件采用SPSS 13.0。參照我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方法采用綜合污染指數(shù)法，表達(dá)式為

(1)

(2)

式中：P為綜合污染指數(shù)；Pi為某污染物單項(xiàng)污染指數(shù)；Ci為某污染物實(shí)測(cè)濃度；Coi為某污染物標(biāo)準(zhǔn)值。評(píng)價(jià)結(jié)果根據(jù)水質(zhì)等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行判定，具體見(jiàn)表2。

表2 水質(zhì)等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值

3 結(jié)果與分析

3.1 小流域地表水pH值的時(shí)空變化特征

水體pH值對(duì)水質(zhì)具有重要的調(diào)節(jié)作用，同時(shí)會(huì)影響到水質(zhì)各參數(shù)之間的動(dòng)態(tài)平衡[9]。截流村小流域地表水pH值變化范圍為6.9～8.2，整體表現(xiàn)為弱堿性(圖2)?？傮w而言，旱季地表水pH值略高于雨季，主要是因?yàn)榻邓當(dāng)y帶大量氮磷等物質(zhì)，對(duì)水體有酸化作用?？臻g上看，旱季地表水pH值最大值出現(xiàn)在流域上游，最小值出現(xiàn)在流域下游；雨季pH值最小值出現(xiàn)在流域中游，流域上游和下游較大。

圖2 地表水pH值時(shí)空變化特征

注：圖中每一系列不同字母代表存在顯著差異(p<0.05)，下同。

3.2 小流域地表水氮素各形態(tài)的時(shí)空變化特征

圖3 地表水氮素各形態(tài)的時(shí)空變化特征

3.3 小流域地表水TP濃度時(shí)空變化特征

圖4 地表水TP濃度變化特征

3.4 小流域地表水CODMn時(shí)空變化特征

在旱季和雨季，截流村小流域上游的地表水CODMn濃度均大于中游和下游(圖5)，說(shuō)明小流域上游有機(jī)物與無(wú)機(jī)可氧化物經(jīng)過(guò)地表徑流、生物及土壤等的自?xún)糇饔煤螅谛×饔虻闹杏魏拖掠斡兴档?。但無(wú)論雨季還是旱季，截流村小流域內(nèi)不同部位地表水CODMn濃度均無(wú)顯著差異(P>0.05)，這可能是由于該小流域內(nèi)土壤和水體中有機(jī)污染物質(zhì)含量較少，因此即使經(jīng)過(guò)環(huán)境的自?xún)糇饔煤驝ODMn濃度降低幅度仍然很小。

圖5 地表水高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)變化特征

3.5 小流域地表水水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)，截流村小流域地表水劃定為Ⅴ類(lèi)，即主要適用于農(nóng)業(yè)用水及一般景觀用水。表3綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)顯示，旱季小流域地表水綜合污染指數(shù)P值上游最小(0.45)，而流域下游最大(0.65)，其水質(zhì)均達(dá)到輕度污染程度；雨季小流域地表水綜合污染指數(shù)表現(xiàn)為下游最小，而中游最大。山區(qū)旱作農(nóng)業(yè)面源污染是導(dǎo)致水系統(tǒng)氮磷濃度增加的主要原因[11]，本研究中游布設(shè)的3個(gè)樣點(diǎn)均位于旱地下面，雨水沖刷旱地后攜帶的污染物對(duì)其影響較大；而下游經(jīng)過(guò)徑流、底泥、生物凈化和流域匯集較大水量的稀釋作用后，綜合污染指數(shù)反而下降?？傮w看，雨季小流域不同部位地表水水質(zhì)均為輕度污染。

表3 地表水水質(zhì)綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)

4 結(jié) 論

(2)截流村小流域pH值整體表現(xiàn)為弱堿性，且旱季略高于雨季；空間上旱季表現(xiàn)為上游>中游>下游，雨季表現(xiàn)為上游>下游>中游。

(3)截流村小流域不同部位地表水水質(zhì)均屬于輕度污染，且污染程度旱季下游>中游>上游，雨季中游>上游>下游。小流域綜合治理3年后，農(nóng)田氮磷物質(zhì)仍然是其地表水主要的污染源，建議加大小流域內(nèi)梯田和農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)力度，提高農(nóng)田防護(hù)林對(duì)農(nóng)田的保護(hù)功能。

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(責(zé)任編輯 徐素霞)

S157.2

A

1000-0941(2015)12-0045-04

楊占彪(1979—)，男，甘肅會(huì)寧縣人，副教授，博士，主要從事水土保持規(guī)劃及科學(xué)研究工作；通信作者朱雪梅(1963—)，女，四川仁壽縣人，教授，博士，主要從事水土保持規(guī)劃及科學(xué)研究工作。

2014-12-10