趙文斌

(新疆阿克蘇水文勘測(cè)局水環(huán)境監(jiān)測(cè)分中心,新疆 阿克蘇 843000)

1 流域概況

1.1 庫(kù)車(chē)河流域地理位置

庫(kù)車(chē)河流域位于中天山南麓,東與迪那河毗鄰,西與黑孜河接壤,南與塔里木盆地北緣相連,北與開(kāi)都河以天山為界,地理座標(biāo)介于東經(jīng)82°40′～83°51′,北緯41°2′～42°38′之間,流域總面積為5 070 km2。蘭干水文站處修建庫(kù)車(chē)河引水樞紐,河水依西哈拉龍口,幾乎全部引進(jìn)輸水總干渠,用于農(nóng)田灌溉。依西哈拉龍口以下是一個(gè)20余千米長(zhǎng)的卵礫石錐形洪積扇,庫(kù)車(chē)河通過(guò)洪積扇呈漫流狀態(tài),已無(wú)明顯河道。庫(kù)車(chē)河的退洪河道是喀讓古溝,安全泄洪量約400 m3/s,它向東南消失于荒漠戈壁[1]。本文選取庫(kù)車(chē)河流域代表性水質(zhì)站點(diǎn)蘭干水質(zhì)斷面地理坐標(biāo)東經(jīng)83°03′53″北緯41°53′59″評(píng)價(jià)河長(zhǎng)122 km,輔助水質(zhì)站點(diǎn)依西哈 拉站斷面地理坐標(biāo)東經(jīng)83°04′09″北緯42°26′01″,該斷面評(píng)價(jià)河長(zhǎng)99.6 km。詳見(jiàn)表1。

表1 庫(kù)車(chē)河流域水質(zhì)站基本信息一覽表

1.2 庫(kù)車(chē)河流域地形、地貌

庫(kù)車(chē)河流域總的地形態(tài)勢(shì)為北高南低,中部稍有隆起。流域以卻勒塔格山為界,劃分為山地和平原兩大基本地貌單元。卻勒塔格山以北為山區(qū),以南為庫(kù)車(chē)河沖積平原區(qū),山區(qū)面積約2 946 km2,平原區(qū)面積約2 124 km2。庫(kù)車(chē)河山區(qū)地貌形態(tài)較復(fù)雜。庫(kù)如力以上中、高山區(qū),海拔高程在2 000 m以上,基巖裸露,山體高大、陡峭,頂峰長(zhǎng)年積雪;最高峰位于天山山脈中段科克鐵克山主山脊,海拔高程4 505 m;此外,數(shù)座山峰在4 300 m以上,部分山谷陰坡有成片云杉林;河谷狹窄,多彎道。庫(kù)如力以下低山區(qū),河谷寬敞,階地發(fā)有,間有山間洼地,荒山禿嶺,谷地覆蓋深厚的第四紀(jì)松散沉積,山間盆地最低點(diǎn)海拔1 800 m左右。庫(kù)車(chē)河沖積平原區(qū)西北向東南傾斜,末端與塔里木盆地北緣相連,平原區(qū)最低點(diǎn)海拔約為938 m。

1.3 庫(kù)車(chē)河流域河流洪水特性

庫(kù)車(chē)河,又名蘇巴什河,史書(shū)稱東川水,發(fā)源于天山山脈中段的科克鐵克山莫斯塔冰川。上游干流稱為烏什開(kāi)伯西河。阿恰溝及大小龍池池水在庫(kù)爾干匯入烏什開(kāi)伯西河后始稱庫(kù)車(chē)河。從源頭至庫(kù)爾干河流呈西北-東南走向;庫(kù)爾干至庫(kù)如力河流基本呈南北向;至庫(kù)如力河流接納東岸大支流科格納克河后,轉(zhuǎn)向南偏西,在庫(kù)臺(tái)克力克(阿艾)與西岸大支流卡爾塔西河交匯,連續(xù)兩次轉(zhuǎn)彎后南下經(jīng)康村,穿過(guò)卻勒塔格山,抵達(dá)庫(kù)車(chē)縣平原區(qū)。該河為冰雪融水型和暴雨混合型河流,洪水一般發(fā)生在7-8月初,根據(jù)多年實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出,實(shí)測(cè)系列洪峰峰值在300 m3/s以上的較大洪水,其主峰段由暴雨形成,強(qiáng)降雨是導(dǎo)致庫(kù)車(chē)河大洪水的主要原因,暴雨洪水具有陡漲陡落、峰值高、洪水歷程短、以及洪水過(guò)程呈現(xiàn)單峰的特點(diǎn),根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析洪峰峰值超過(guò)300 m3/s的暴雨洪水,峰值為起漲量的7～30倍,洪水歷時(shí)最長(zhǎng)者約48 h,最短者僅僅11.5 h,多數(shù)在1 d左右。

1.4 流域氣溫及大氣壓強(qiáng)狀況

多年年平均氣溫11.4℃,平均氣溫最高值出現(xiàn)在7月溫度為25.7℃,平均氣溫最低值出現(xiàn)在1月溫度為-7.9℃;多年平均最高氣溫出現(xiàn)在7月溫度為37.3℃,最高氣溫年平均溫度為23.4℃;多年平均值25.7℃;多年平均最低氣溫出現(xiàn)在1月溫度為-16.5℃,最低氣溫年平均溫度為-2.5℃;歷年極端最高氣溫達(dá)41.5℃(1956年7月25日);歷年極端最低氣溫-27.4℃(1955年1月3日)。蘭干站氣象要素詳見(jiàn)表1。

1.5 流域降雨及蒸發(fā)情況

據(jù)庫(kù)車(chē)市蘭干水文站資料統(tǒng)計(jì),該站多年年平均降水量69.4 mm,持續(xù)最大四個(gè)月(6-9月)降雨量占終年總的降雨量62.7%,最大降水量出現(xiàn)在6月,占終年降雨量的20.9%,最小降雨量出現(xiàn)在12月,僅占終年降雨量的1.9%;多年年平均蒸發(fā)量1 598.2 mm,持續(xù)最大四個(gè)月(5-8月)蒸發(fā)量占終年總的降雨量60.2%,最大蒸發(fā)量出現(xiàn)在7月,占終年蒸發(fā)量的16.2%,最小蒸發(fā)量出現(xiàn)在1月,僅占終年蒸發(fā)量的0.97% 。詳見(jiàn)表2。

表2 蘭干站年、月平均氣溫及大氣壓強(qiáng)一覽表

表3 蘭干站年、月平均降雨量及平均蒸發(fā)量一覽表 mm

1.6 流域水文氣象

庫(kù)車(chē)河流域地處中天山南麓,遠(yuǎn)離海洋,屬于大陸性暖溫帶干早氣候。兩大基本地貌單元的氣候具有明顯的差異。總體上講,氣候特征為:北部山區(qū)氣候溫涼,熱量不足,空氣濕度相對(duì)較大,降水相對(duì)充沛,無(wú)霜期較短;南部平原熱量豐富,無(wú)霜期長(zhǎng),光照充足,降水稀少,空氣干燥。

2 庫(kù)車(chē)河流域地表水化學(xué)類(lèi)型特征分析

對(duì)庫(kù)車(chē)河中游蘭干水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面和庫(kù)車(chē)河下游伊西哈拉水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面“十三五”期間(2016-2020年)地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行水化學(xué)特征分析。本次水化學(xué)類(lèi)型評(píng)價(jià)采用阿列金分類(lèi)法作為標(biāo)準(zhǔn)。總硬度和礦化度的評(píng)價(jià)依據(jù)《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL395-2007)作為標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2.1 水化學(xué)類(lèi)型

庫(kù)車(chē)河流域天然水質(zhì)主要受氣候、徑流補(bǔ)給、地質(zhì)等因素的影響。新疆阿克蘇地區(qū)庫(kù)車(chē)市由于特定的地理位置和地形條件,形成了降水、徑流的不同分布規(guī)律,因此區(qū)域內(nèi)河流天然水質(zhì)隨氣候、區(qū)域、徑流、地質(zhì)、環(huán)境條件以及人類(lèi)活動(dòng)等因素影響,呈明顯的地帶性分布規(guī)律和季節(jié)性變化特點(diǎn)。

評(píng)價(jià)以鉀、鈉、鈣、鎂、重碳酸鹽、碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽等項(xiàng)目的含量,采用阿列金分類(lèi)法劃分水化學(xué)類(lèi)型,并調(diào)查分析礦化度及總硬度的變化規(guī)律。通常以水體中溶解的離子總量、pH值和水化學(xué)類(lèi)型描述水體的水化學(xué)特征。通過(guò)對(duì)庫(kù)車(chē)河流域蘭干水文站和伊西哈拉兩個(gè)水質(zhì)斷面“十三五”期間(2016-2020年)五年水質(zhì)資料進(jìn)行系統(tǒng)分析,庫(kù)車(chē)河流域天然水化學(xué)類(lèi)型狀況較好,庫(kù)車(chē)河蘭干站水質(zhì)水化學(xué)類(lèi)型屬于硫酸鹽類(lèi)鈣組Ⅱ型。水陰離子以硫酸根為主,陽(yáng)離子以鈣離子為主,依西哈拉站水化學(xué)類(lèi)型硫酸鹽類(lèi)鈣組Ⅲ型,水陰離子以硫酸根為主,陽(yáng)離子以鈣離子為主。水質(zhì)類(lèi)型隨著蘭干河水分流,沿程礦化度及總硬度明顯增加,從硫類(lèi)鈣組Ⅱ類(lèi)變?yōu)榱蝾?lèi)鈣組Ⅲ類(lèi)。詳見(jiàn)表4、表5。

表4 庫(kù)車(chē)河蘭干站水質(zhì)監(jiān)測(cè)站水化學(xué)參數(shù)及類(lèi)型統(tǒng)計(jì) mg/L

2.2 總硬度與礦化度

水的硬度主要是指水中鈣離子和鎂離子的總和,以碳酸鈣表示。參照《技術(shù)規(guī)程》,按照地表水中總硬度含量的大小,將總硬度劃分為極軟水、軟水、適度硬水、硬水和極硬水五個(gè)級(jí)別,總硬度等值線值為:25 mg/L、55 mg/L、100 mg/L、150 mg/L、300 mg/L、450 mg/L。

礦化度是水中所含無(wú)機(jī)礦物成分的總量。參照《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL395-2007)(以下簡(jiǎn)稱“技術(shù)規(guī)程”),根據(jù)水體中礦化度的多少,按下列標(biāo)準(zhǔn)劃分為低礦化度、較低礦化度、中等礦化度、較高礦化度及高礦化度五級(jí)。礦化度等值線值為:50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、1 000 mg/L。

庫(kù)車(chē)河流域地表水河流礦化度含量均在650 mg/L左右,礦化度四級(jí),總硬度含量均在300 mg/L左右,總硬度四級(jí),屬于較高礦化度硬水。阿克蘇地區(qū)庫(kù)車(chē)市地表水的礦化度及總硬度較高,天然水化學(xué)成分含量較高,這與該地區(qū)的氣候環(huán)境是分不開(kāi)的,該地區(qū)屬于干旱的內(nèi)陸沙漠性氣候,夏季炎熱,冬季寒冷,四季分明,降水稀少,蒸發(fā)劇烈,空氣干燥,導(dǎo)致該地區(qū)天然水化學(xué)成分含量較高。

表5 庫(kù)車(chē)河依西哈拉站水質(zhì)監(jiān)測(cè)站水化學(xué)參數(shù)及類(lèi)型統(tǒng)計(jì)

3 庫(kù)車(chē)河地表天然水趨勢(shì)分析

Mann-Kendall趨勢(shì)檢測(cè)方法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法,也被稱為無(wú)分布檢驗(yàn)法。對(duì)流域河流流量一年又一年的重復(fù)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)河流流量具有周期性變化,同時(shí)河流水質(zhì)組分及含量受到流量的周期性變化的影響。所以,季節(jié)性肯達(dá)爾趨勢(shì)檢測(cè)定義為水質(zhì)資料在歷年相同月份間的比較,充分避免了河流水質(zhì)受到流量季節(jié)性變化的影響,所得檢驗(yàn)結(jié)果更具可比性;因?yàn)閿?shù)據(jù)比較只考慮數(shù)據(jù)相對(duì)排列而不考慮其大小,所以能避免水質(zhì)資料中常見(jiàn)的漏測(cè)值問(wèn)題,也使奇異值對(duì)水質(zhì)趨勢(shì)分析影響降到最低限度。因此,Mann-Kendall檢驗(yàn)方法更適合于流域河流水質(zhì)數(shù)據(jù)的特征,Mann-Kendall檢測(cè)方法廣泛應(yīng)用于水文時(shí)間序列趨勢(shì)和突變分析[3]。根據(jù)蘭干水文斷面的水質(zhì)特點(diǎn),能考慮到反映流域內(nèi)自然環(huán)境因素及人為影響,選擇溶解氧、五日生化需氧量、總硬度、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、鎘和揮發(fā)酚8項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)檢驗(yàn)。

采用Mann-Kendall趨勢(shì)分析法對(duì)蘭干水質(zhì)斷面五年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行水質(zhì)趨勢(shì)分析,溶解氧、五日生化需氧量、總硬度、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、鎘和揮發(fā)酚8項(xiàng)參數(shù)中,溶解氧呈現(xiàn)出高度顯著上升趨勢(shì),氨氮和高錳酸鹽指數(shù)呈現(xiàn)出明顯上升趨勢(shì),其余項(xiàng)目無(wú)明顯升降趨勢(shì)。

表6 庫(kù)車(chē)河水文斷面水質(zhì)趨勢(shì)檢驗(yàn)成果表

4 結(jié)語(yǔ)

庫(kù)車(chē)河流域蘭干站水質(zhì)水化學(xué)類(lèi)型屬于硫酸鹽類(lèi)鈣組Ⅱ型,下游依西哈拉站水化學(xué)類(lèi)型硫酸鹽類(lèi)鈣組Ⅲ型。庫(kù)車(chē)河流域地表水河流礦化度含量均在650 mg/L左右,礦化度四級(jí),總硬度含量均在300 mg/L左右,總硬度四級(jí),屬于較高礦化度硬水。通過(guò)Mann-Kendall趨勢(shì)檢測(cè)方法可以得出氨氮及溶解氧均有上升的趨勢(shì),水中溶解氧呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)表明水中溶解氧含量增加了,水體自凈能力強(qiáng)。氨氮及高錳酸鹽指數(shù)呈現(xiàn)出明顯上升的趨勢(shì),主要原因是沿程村莊生活污水排入引起氨氮污染的趨勢(shì)氨氮含量由2016年的0.140 mg/L、到2017年的0.227 mg/L、到2018年的0.167 mg/L、到2019年的0.151 mg/L,氨氮雖然有明顯上升趨勢(shì),但是含量并沒(méi)有超出地表水評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)造成高錳酸鹽指數(shù)有明顯上升的趨勢(shì),高錳酸鹽指數(shù)由2016年的1.2 mg/L、到2018年的1.9 mg/L、到2019年的1.4 mg/L、到2020年的1.6 mg/L,高錳酸鹽指數(shù)雖然有明顯上升趨勢(shì),但是含量并沒(méi)有超出地表水評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)?？傮w來(lái)說(shuō)庫(kù)車(chē)河流域天然水化學(xué)類(lèi)型狀況較好,可以作為農(nóng)田灌溉用水、一般工業(yè)用水的水源。