陳 懷

(長沙博鴻水資源管理有限公司，長沙 410000)

1 問題的提出

長河灌區(qū)樞紐主要由蓄水工程和輸水渠系等分部工程構(gòu)成，灌區(qū)于1965年6月開工興建后于1971年5月建成蓄水。長河灌區(qū)總設(shè)計灌溉面積9373.33hm2，其中水田、旱土面積分別為5860hm2和3513.33hm2，實際有效灌溉面積僅為3866.67hm2。依照長河水庫管理所提供的相關(guān)資料，長河水庫近年來灌溉凈供水量均值為574.8×104m3/a。按照實地勘察結(jié)果，該灌區(qū)當(dāng)前并未實施系統(tǒng)性的續(xù)建配套及節(jié)水改造工程項目，僅對灌區(qū)所包括的小型水庫、山坪塘、農(nóng)渠等逐年實施維修養(yǎng)護，就目前灌區(qū)灌溉基礎(chǔ)設(shè)施而言，基本能確保灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉用水方面的需要，但是隨著灌區(qū)下游城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)用水規(guī)模的持續(xù)增長，灌區(qū)用水呈日益緊張的局面。

長河灌區(qū)運行過程中的退水主要來自渠道滲漏水及未實行節(jié)水灌溉技術(shù)下灌區(qū)作物未能充分吸收利用的多余水，灌區(qū)退水基本通過渠道滲漏及灌渠排水系統(tǒng)直排后直接匯入下游武水河干流河道。根據(jù)實地勘察，長期以來灌區(qū)退水口數(shù)量均較多且較為分散，整個灌區(qū)以及灌區(qū)排水口處均未設(shè)置污水處理設(shè)施。灌區(qū)運行數(shù)年間，人們習(xí)慣性認為長河灌區(qū)退水必然攜帶大量農(nóng)藥、化肥等污染物，退水匯入武水河干流后必然會對干流水質(zhì)造成不利影響。

2 灌區(qū)退水量

根據(jù)長河灌區(qū)相關(guān)資料以及《湖南省郴州市水資源管理“三條紅線”指標(biāo)體系》，現(xiàn)狀年及規(guī)劃年長河灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)分別取0.5063和0.6，農(nóng)作物耗水系數(shù)取0.5，根據(jù)《灌區(qū)規(guī)劃規(guī)范》(GB/T 50509-2009)所規(guī)定的方法，灌區(qū)現(xiàn)狀年退水量在灌區(qū)總引水量中的占比為(1-0.5063)+(1-0.5063)×0.5%=0.74%，所以，現(xiàn)狀年及規(guī)劃年灌區(qū)退水在灌區(qū)總引水量中的占比較大。量化計算結(jié)果顯示，現(xiàn)狀年灌溉用水保證率分別為50%和90%時，灌區(qū)退水總量分別取2725.7×104m3和2378.7×104m3；規(guī)劃水平年取用水次序為現(xiàn)已取得許可的人飲用水、暫未取得許可人飲用水、灌溉用水。

3 武水干流水質(zhì)參數(shù)變動趨勢

3.1 主要污染物年變化趨勢

長河灌區(qū)退水引入武水干流后從1993年開始干流實施水質(zhì)監(jiān)測，以從1993年開始有監(jiān)測數(shù)據(jù)年份的水質(zhì)參數(shù)為研究樣本。通過分析看出，從長河灌區(qū)退水引入武水干流開始，干流中多個監(jiān)測點總磷、總氮、高錳酸鉀指數(shù)(CODmn)等污染物濃度表現(xiàn)為下降趨勢，其中總磷、總氮等主要污染物指標(biāo)年變動趨勢具體見圖1。傳統(tǒng)觀念認為，武水干流環(huán)境承載能力有限，農(nóng)藥、化肥等污染物質(zhì)隨同灌區(qū)退水一同排入干流河道后，會造成干流河道水體內(nèi)化學(xué)需氧量以及總磷TP、總氮TN濃度的不斷累積。但圖中實際監(jiān)測結(jié)果顯示，武水干流水體內(nèi)主要污染物總磷、總氮及高錳酸鉀指數(shù)均呈逐漸降低趨勢，這說明長河灌區(qū)退水對武水干流水質(zhì)并未造成不利影響。

圖1 水體中總磷、總氮含量年變動趨勢

3.2 富營養(yǎng)化程度年變化趨勢

應(yīng)用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)所提出的綜合指數(shù)法，根據(jù)所收集到的武水干流水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行以TN、TP、chl-a、SDD、CODmn為基準(zhǔn)參數(shù)的干流水體富營養(yǎng)化指數(shù)的逐年計算，結(jié)果見圖2。根據(jù)圖中監(jiān)測結(jié)果，自1993年取得監(jiān)測數(shù)據(jù)后，武水干流水體綜合富營養(yǎng)化指數(shù)呈逐年下降趨勢，目前處于中營養(yǎng)化階段，由此可以認為，灌區(qū)退水對武水干流水體富營養(yǎng)化指數(shù)的降低存在有利影響。當(dāng)前，武水干流水體TN達到富營養(yǎng)化水平，且在其帶動下水體綜合富營養(yǎng)化指數(shù)升高；chl-a指數(shù)水平較低，TP指數(shù)和SDD指數(shù)均處于中-富營養(yǎng)化之間，CODmn指數(shù)則位于富營養(yǎng)化邊緣。

圖2 水體富營養(yǎng)化指數(shù)(5參數(shù))逐年變動趨勢

3.3 水化學(xué)參數(shù)變化趨勢

水體中溶解氧濃度的大小及pH值的高低對水質(zhì)參數(shù)變化具有制約作用，同時也是水環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果。武水干流多年pH值變動趨勢統(tǒng)計結(jié)果見表1。由統(tǒng)計結(jié)果可以看出，自長河灌區(qū)退水引入武水干流且有監(jiān)測數(shù)據(jù)后，雖然每年都從灌區(qū)引入高pH值洗堿水，但武水干流水體pH值變化幅度并不大，且呈現(xiàn)出逐年降低的趨勢，水體整體表現(xiàn)出明顯的中性化傾向。對于武水河干流這種鹽堿地區(qū)河流而言，水體中性化傾向有利有弊。有利之處主要在于可以將水體堿性程度控制在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，使水體總磷增加，氮磷比降低，為浮游生物及微生物生長提供適宜環(huán)境，使污染物分解及轉(zhuǎn)化能力增強，生物多樣性和水體生產(chǎn)力明顯提升[1]。弊端則在于會加速固定沉降的有害金屬釋放。

表1 武水干流多年pH值統(tǒng)計結(jié)果

武水河干流水體多年溶解氧的多年變化趨勢統(tǒng)計結(jié)果見表2。該干流上游多為高山峽谷，中下游多為石灰?guī)r地區(qū)，影響溶解氧濃度的因素眾多。從理論角度分析，長河灌區(qū)退水匯入干流河道后存在退水所攜帶的灌區(qū)殘留農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)分解消耗水體溶解氧的可能性[2]。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果的變動趨勢來看，水體內(nèi)溶解氧濃度呈略微降低趨勢，但是表征殘留農(nóng)藥耗氧的CODmn指數(shù)卻逐年降低，所以，長河灌區(qū)退水?dāng)y帶殘留農(nóng)藥以稀釋、溶解和降低溶解氧濃度的可能性并不大。武水干流水質(zhì)均在Ⅲ類及其以上，說明灌區(qū)退水對下游河道水質(zhì)影響較小。

表2 武水河干流水體多年CODmn指數(shù)統(tǒng)計結(jié)果

4 與毗鄰流域水質(zhì)對比

武水河為珠江流域北江水系一級支流，南花溪(樂水河)及無利河則屬于北江水系二級支流，其中，長河灌區(qū)退水主要排入武水河干流河道，南花溪(樂水河)及無利河則無灌區(qū)退水排入。為進行長河灌區(qū)退水對武水河干流水質(zhì)的影響分析，還應(yīng)該進行武水河干流水質(zhì)和南花溪(樂水河)及無利河等毗鄰流域水質(zhì)的比較。比較結(jié)果具體見表3。根據(jù)表中水質(zhì)比較結(jié)果，武水干流因受到長河灌區(qū)退水影響后水質(zhì)明顯比毗鄰流域改善。

表3 毗鄰流域水質(zhì)的比較

5 區(qū)間水質(zhì)變化

通過監(jiān)測長河灌區(qū)排水渠與武水干流河道之間區(qū)間水體多個污染物參數(shù)并對監(jiān)測結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn)，排水干渠水體內(nèi)包括CODmn、CODcr、BOD5、氟化物、硫化物、pH值、碳酸鹽、硫酸鹽、電導(dǎo)率、葉綠素等在內(nèi)的各類污染物均表現(xiàn)出明顯的上游低、下游高，排水干渠低、武水干流河道高的趨勢特征。通過分析發(fā)現(xiàn)，造成這一趨勢的主要原因在于長河灌區(qū)近年來退水中水質(zhì)較好的地下潛水在總退水量中的占比大幅增加，地下潛水中上述污染物參數(shù)取值均優(yōu)于排水干渠，故退水匯入排水干渠后，會稀釋原河道水體內(nèi)污染物濃度。

與此同時，包括氨氮、總氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、可溶性有機氮、總磷、重碳酸鹽等在內(nèi)的污染物參數(shù)均表現(xiàn)出沿程削減的趨勢。通過分析原因發(fā)現(xiàn)，排水干渠兩側(cè)水生植物群落對于灌區(qū)退水中可溶性有機氮、氨氮等污染物具有沉降、吸收、利用作用，使沿程水體中污染物削弱；越是接近下游pH值較高的水域，灌區(qū)退水中鋁、鐵等陽離子交換能力較強的金屬元素沉降的可能性越大，也表現(xiàn)出沿程削弱趨勢[3]。

6 結(jié) 論

綜上所述，長河灌區(qū)排水干渠內(nèi)退水水質(zhì)整體比武水河干流河道水質(zhì)優(yōu)，排水干渠沿程對污染物的削減能力強，故長河灌區(qū)自運行后1993年實施水質(zhì)監(jiān)測以來，灌區(qū)退水并未對武水河干流河道水質(zhì)及富營養(yǎng)化造成不利影響，反而具有持續(xù)改善效果。文章的分析結(jié)果徹底顛覆了人們長期以來一貫認為長河灌區(qū)退水會污染武水河干流水質(zhì)的觀念，對于灌區(qū)退水排入河道后是否會造成河道水體水質(zhì)污染的問題，必須區(qū)分具體情況，以得到較為客觀準(zhǔn)確的結(jié)論；同時也說明大型灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的實施對于減少地表徑流入河水量以及遏制農(nóng)田面源污染具有積極意義。