渭河流域水文概況

渭河流域陜西段污染分析及控制對(duì)策研究摘要：渭河是陜西省的第一大河，是黃河最大的一級(jí)支流，是中國政治、經(jīng)濟(jì)和文化的中心。然而近年來渭河水體污染嚴(yán)重，水質(zhì)嚴(yán)重惡化，基本喪失了生態(tài)功能，嚴(yán)重阻礙了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此針對(duì)渭河水環(huán)境的變化，尋根溯源并探討解決問題的途徑，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文根據(jù)1991-2002年渭河水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料對(duì)渭河流域陜西段主要污染因子CODMn、NH3-N進(jìn)行了分析研究，揭示了渭河流域CODMn、NH3-N污染因子的污染變化規(guī)律，并分析了污染產(chǎn)生的主要原因，同時(shí)提出了切實(shí)可行的渭河流域污染治理措施。關(guān)鍵詞：渭河流域污染因子污染治理中圖分類號(hào)：X824文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0引言渭河發(fā)源于甘肅省渭源縣的鳥鼠山，流經(jīng)甘肅、寧夏、陜西三省26個(gè)縣市，至潼關(guān)入黃河，全長818km，總流域面積6.25x104km2.陜西境內(nèi)河長共502km,流經(jīng)寶雞、楊凌、咸陽、西安、渭南5市（區(qū)）。流域面積3.38x104km2,分別占渭河全長和總流域面積的61.37%和53.79%［1］。渭河是陜西的"母親河”、"生命河”。該流域不僅是陜西省政治、文化的中心區(qū)域，而且是陜西經(jīng)濟(jì)最為活躍的地區(qū)，這里聚集了全省64%的人口、56%的耕地、72%的灌溉面積和80%的生產(chǎn)總值［2］。它的存在是陜西關(guān)中地區(qū)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉的基礎(chǔ)，也是沿岸大中城市如西安、寶雞、咸陽、渭南等現(xiàn)代文明的保障。然而，近年來，渭河的水質(zhì)極度惡化，各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，據(jù)省環(huán)保部門提供的數(shù)據(jù)，2004年渭河流域廢水排放總量已經(jīng)超過6億噸，其中COD、氨氮等主要污染物排放量近27萬噸［2］，渭河即將成為陜西關(guān)中最大的”納污水道”和黃河最大的污染源之一。陜西省政府曾于1999年下令關(guān)閉了500多家小造紙廠，隨后又關(guān)停了一批治理無望、污染嚴(yán)重的企業(yè)，并對(duì)249家企業(yè)投資4億多元，進(jìn)行污染控制治理，近年達(dá)標(biāo)排放率保持在90%以上。特別是2001年以來，根據(jù)國務(wù)院的統(tǒng)一部署，對(duì)停產(chǎn)企業(yè)”偷開偷排”和”十五小”企業(yè)的死灰復(fù)燃進(jìn)行了嚴(yán)厲打擊，鞏固了達(dá)標(biāo)的成果。但是由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，渭河水資源的嚴(yán)重短缺，河道缺乏必要的生態(tài)用水，因而污染的速度仍在加劇。為了更進(jìn)一步了解渭河水污染情況，本文根據(jù)陜西省環(huán)保局1991-2002年渭河水質(zhì)監(jiān)測(cè)的斷面資料，對(duì)造成渭河水污染嚴(yán)重的CODMn、NH3-N污染進(jìn)行了分析和研究，以利于為渭河進(jìn)行更好的治理提供一定的決策依據(jù)。1斷面選擇與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.1斷面選擇選擇了渭河干流陜西段的13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面（林家村、臥龍寺橋、虢鎮(zhèn)橋、常興橋、興平、南營、咸陽鐵橋、天江人渡、耿鎮(zhèn)橋、新豐鎮(zhèn)橋、沙王渡、樹園、潼關(guān)吊橋）作為評(píng)價(jià)斷面，評(píng)價(jià)斷面的控制河長493公里。1.2評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)渭河污染源的特點(diǎn)（以工業(yè)污染源、生活污染源、農(nóng)業(yè)污染為主），本文選取污染較為嚴(yán)重的兩個(gè)指標(biāo)CODMn、NH3-N，對(duì)渭河的污染進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見表1）依據(jù)2002年國家公布的地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002[4]。表1地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002（主要污染物級(jí)別劃分）項(xiàng)目IIImwvCODMn<2461015NH3-N<0.150.51.01.5評(píng)價(jià)方法:采用污染指數(shù)法[5]污染指數(shù)（單一指數(shù)）Ii=Ci/SiCi-監(jiān)測(cè)值；Si-標(biāo)準(zhǔn)值（采用國標(biāo)GB3838-2002中的3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）當(dāng)Ii<1.0清潔；Ii>1.0已污染；Ii=1.0臨界值。渭河流域CODMn、NH3-N指標(biāo)的變化特征CODMn、NH3-N的空間變化特征通過各斷面CODMn、NH3-N的污染指數(shù)值的計(jì)算，對(duì)其沿程的空間變化進(jìn)行了分析（見圖1）。從圖1中看出：①13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中，NH3-N污染比CODMn污染更為嚴(yán)重，且變幅較大；②NH3-N污染在臥龍寺橋、虢鎮(zhèn)橋和興平污染較為嚴(yán)重。③CODMn污染指數(shù)在咸陽鐵路橋斷面為最高，處于峰值分界點(diǎn)，是污染最嚴(yán)重的斷面，這是因?yàn)橄剃柤辛硕嗉夜I(yè)企業(yè)，而咸陽造紙廠、興平造紙廠是造成咸陽斷面CODMn污染的兩個(gè)最大污染源[6]。CODMn、NH3-N時(shí)間變化特征根據(jù)資料，統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算出1991-2002年13個(gè)斷面各年度的CODMn、NH3-N污染指數(shù)值，對(duì)其時(shí)間的變化特征進(jìn)行了分析（見圖2）。從圖中可以看出：氨氮變化以1996年為峰值分界點(diǎn)，其指數(shù)值為11.0，在此之前，水質(zhì)污染相對(duì)較輕，氨氮指數(shù)在3.06-6.23之間；在此之后，氨氮指數(shù)變幅較大（5.4-9.2），污染也較嚴(yán)重。高錳酸鹽指數(shù)以1996年為最高。在此之前，指數(shù)變化在1.6-2.6之間，污染相對(duì)較輕，在此之后，盡管高錳酸鹽指數(shù)變化幅度不大（4.0-5.2），但一直呈居高不下的態(tài)勢(shì)。從而說明自1995年渭河流域CODMn污染加重以來，沒有得到有效的治理。從綜合指數(shù)來看，1995年之后，渭河水質(zhì)受到嚴(yán)重污染，其以1995、1996、1997年最為嚴(yán)重，2000年后又有回升的趨勢(shì)。不同水期CODMn、NH3-N的污染特征根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)計(jì)算出渭河近10年不同水期水質(zhì)的平均污染程度（見表2）,統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果表明枯水期水質(zhì)污染是豐水期的1.7-1.8倍，是平水期的1.4-1.6倍，是年平均值的1.3-1.4倍，說明河道生態(tài)水量對(duì)改善渭河水質(zhì)具有重要作用。表2渭河近10年不同水期水質(zhì)平均污染程度比較Table2ThecomparisonofpollutioninvaringwatertimeinWeiRiverfor10a項(xiàng)目items10年平均Meanof10years豐枯比suff./insuff.CODMn氨氮NH3-NCODMn氨氮NH3-N”枯”均值28.89.21.01.0”豐”均值16.75.21.7"平”均值20.35.91.41.6”年”均值21.96.81.31.4CODMn污染特征根據(jù)資料，統(tǒng)計(jì)計(jì)算出1992-2001年不同水期的CODMn均值，見圖3。從圖3的污染指標(biāo)CODMn來看，除1995年外，枯水期的污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于豐水期，而對(duì)于不同的水文狀態(tài)，枯水期的水質(zhì)最能反映出由于點(diǎn)源污染造成的河流污染程度，而豐水期的水質(zhì)情況則主要反映出了非點(diǎn)源污染的強(qiáng)度。說明CODMn主要是由點(diǎn)源污染所構(gòu)成。NH3-N污染特征根據(jù)資料，統(tǒng)計(jì)計(jì)算出1992-2001年不同水期的NH3-N均值，見圖4。從圖4看出，除1995、1997年以外，枯水期的氨氮濃度高于豐水期，但二者較為接近，而且由于豐、枯水期水量相差懸殊，因此從絕對(duì)量上講，豐水期的氨氮量要比枯水期高出4倍以上（洪、枯徑流比最高可達(dá)6倍），可以認(rèn)為，地表徑流污染是渭河氨氮的主要污染途徑。因此可以說，CODMn污染的主要途徑是渭河流域的點(diǎn)源污染，NH3-N污染主要決定于渭河流域的非點(diǎn)源污染。另外，從圖3和圖4可以看出，枯水期渭河CODMn和氨氮的有機(jī)污染以1996年最為嚴(yán)重，此后污染程度有所減輕，但從1999年后污染又有加劇的傾向。這與圖2所表示的污染指數(shù)變化情況有著相同的趨勢(shì)。4.污染原因分析4.1河道生態(tài)水量不足關(guān)中地區(qū)降水多集中在夏秋兩季，年內(nèi)6~10月可得60%的降水和70%的徑流。關(guān)中地區(qū)自產(chǎn)徑流約70億m3/a,扣除汛期水量，僅余20億-30億m3/a水量，從渭河年取地表水約20億-25億m3,其中，渭河寶雞峽林家村引渭工程近10年平均年取水量4.83億m3,占河道水量的49.07%（見表3）。因此平時(shí)河道生態(tài)水量甚少，河流稀釋凈化能力很低。從表3和圖5看出：1995年以后，盡管年徑流量逐年減少，但年引水量并沒有因此減少，且有加重的趨勢(shì)，造成河道的生態(tài)水量大幅下降，致使水體中的污染物濃度得不到稀釋和降解，從而說明河道生態(tài)水量的不足是1995年以后污染居高不下的重要原因。表3渭河林家村引渭工程近10年引水量Table3TheamountofpumpingwaterfromWeiRiverinLijiaeveryyearof10a*年引水量=年徑流量-斷面下游實(shí)測(cè)年徑流量。年份Year年徑流量/億m3斷面下游實(shí)測(cè)徑流量/億m3年引水量/億m3年引水量/年徑流量（%）年份年徑流量（/億m3）斷面下游實(shí)測(cè)徑流量年引水量/億m3年引水量/年徑流量（%）199025.8221.634.1916.2319967.663.254.4157.57199112.656.366.2949.7219974.020.84199222.8417.914.9321.5819989.434.085.3556.73199319.7215.654.0720.6419999.454.075.3856.93199410.745.944.8044.6920008.742.556.1970.8219956.662.284.3865.77平均12.527.694.8349.074.2造紙企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模小，分布廣根據(jù)資料，關(guān)中地區(qū)工業(yè)排放COD量占全省的85%以上，其中造紙企業(yè)排放COD量占工業(yè)排放COD量的85%以上［9］。1995年全省共有造紙企業(yè)885家（見表4），其中97%集中于關(guān)中地區(qū)（計(jì)855家）［10］。在這些造紙企業(yè)中，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)667家，占78%，平均規(guī)模為400t/a[10]?？梢?995年CODMn污染指數(shù)較高的原因之一是造紙企業(yè)所引起的。表4關(guān)中地區(qū)渭河流域造紙企業(yè)分布情況[10]地區(qū)寶雞咸陽西安渭南合計(jì)紙廠個(gè)數(shù)1995年2141463201758551998年96107112854004.3化肥和農(nóng)藥使用不合理據(jù)資料報(bào)道，寶雞市土壤養(yǎng)分失衡的問題一直比較突出，有機(jī)肥施用量偏低，而超高量使用氮磷肥料，使土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，土壤板結(jié)、耕層變淺、保水保肥性能差等現(xiàn)象日趨嚴(yán)重［7］；且由于大量使用廉價(jià)低質(zhì)的氮肥和農(nóng)藥，以及氮、磷、鉀肥施用不成比例，因而使氮肥溶解而被沖人水體中造成污染［7］。這也是寶雞市區(qū)附近的臥龍寺橋、虢鎮(zhèn)橋斷面NH3-N污染的主要原因之一。5.污染控制對(duì)策5.1保證河道生態(tài)需水量從分析可知，渭河寶雞林家村斷面以上引水量占斷面下游河流徑流量的百分比由1991年的16%提高到2000年的71%，致使渭河徑流量大為減少，環(huán)境容量喪失殆盡，污染嚴(yán)重加劇。因此通過農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)，降低農(nóng)業(yè)灌溉用水量，以減少引水量，提高河流徑流量，在近期內(nèi)使該斷面下游（渭河中下游，渭河污染最嚴(yán)重的河段）的河流徑流量提高2-3倍，以改善渭河中下游的水質(zhì)，減輕中下游城市的治污壓力。同時(shí)，關(guān)中平原賴以生存和發(fā)展的水資源，主要來源于南北山地森林、丘陵的補(bǔ)給。因此加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，營造水源涵養(yǎng)林以增加渭河流域的地表水和地下水資源量，從而保證河道生態(tài)需水量。5.2大力進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及其污染控制通過分析可知，渭河流域造紙企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模小，分布廣，是造成COD污染的一個(gè)主要原因。因此：1） 通過工業(yè)布局，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，淘汰排污量大的重點(diǎn)污染企業(yè)和產(chǎn)品。結(jié)合企業(yè)的技術(shù)改造，推行清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)。2） 結(jié)合城市環(huán)境綜合治理和流域治理，關(guān)閉、搬遷一批污染嚴(yán)重而效益差的小造紙廠、小煉油廠等”五小企業(yè)”，使流域水環(huán)境污染得到緩解。3） 對(duì)重大工業(yè)污染戶嚴(yán)格實(shí)行限期治理。對(duì)機(jī)械、電力和造紙工業(yè)等，其污水必須治理達(dá)標(biāo)后才允許排放。5.3加強(qiáng)面源污染控制1） 推廣、采用各種類型的'持續(xù)農(nóng)業(yè)”耕作法,減少土壤侵蝕，使排入渭河的泥沙沉積物減少，從而減少化肥中N、P流入水體的量，防止渭河水體富營養(yǎng)化。2） 完善農(nóng)田灌溉方式，采用噴灌、滴灌、滲灌等新技術(shù)以及肥料與水混合的灌溉技術(shù)節(jié)約灌溉用水，節(jié)省肥料，防止水體污染。3）改善施肥方式，減少肥料流失。4） 加強(qiáng)土壤和化肥的化驗(yàn)和檢測(cè)，科學(xué)定量施肥。5） 調(diào)整化肥品種結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)開發(fā)生態(tài)肥料與農(nóng)藥，開發(fā)和推廣土壤及作物的固氮、固磷技術(shù)，鼓勵(lì)使用有機(jī)肥，減少常規(guī)化肥、農(nóng)藥的使用量。6） 加強(qiáng)植樹造林,退耕還林，增加地表覆蓋,實(shí)施濕地恢復(fù)工程,保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免水土流失及肥料流入水體。5.4實(shí)施生物生態(tài)治理渭河沿岸的中小城鎮(zhèn)和農(nóng)村排放的城鎮(zhèn)生活污水，也是渭河污染的一個(gè)重要方面。因此根據(jù)中小城鎮(zhèn)和農(nóng)村的基本現(xiàn)狀，首先考慮采用荒地、廢地、劣地以及坑、塘、洼，建一廢水土地處理系統(tǒng)和廢水穩(wěn)定塘系統(tǒng)等多種形式的處理系統(tǒng)，以低成本、有效的控制水質(zhì)。這種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)易、節(jié)能的處理技術(shù)，如果與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)農(nóng)業(yè)相結(jié)合，形成污水回收與再用的生態(tài)農(nóng)業(yè)就可以實(shí)現(xiàn)污水的無害化和資源化，達(dá)到生態(tài)治理的目的。參考文獻(xiàn)［1］ 張玉清.渭河流域水污染成因的探析及防治對(duì)策［J］.西安聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000.3（2）：78-82.［2］ 葛芬莉.關(guān)中地區(qū)渭河流域水資源與水環(huán)境綜合治理研究［J］.西北水力發(fā)電，2004.20（增刊1）：160-162.［3］ 蔡明.渭河流域水污染控制系統(tǒng)最優(yōu)規(guī)劃研究［。］.西安理工大學(xué)，1999.［4］ GB3838-2002，地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］［5］ 李黨生.水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)［M］.北京：中國水利水電出版社，1999.［6］ 劉秀華等.渭河咸陽段水污染協(xié)同控制應(yīng)用研究［J］.水文，2004,24（6）:10-13.［7］ 寶雞市農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，