和田河流域水环境现状调查及变化分析
摘要：塔里木河源流之一的和田河流域部分河段水质目前已经不符合农业灌溉用水的标准，同时和田河整体河水有机指标呈现上升趋势，需要引起高度重视。本文基于和田河流域近几年的水质分析系统阐明和田河流域水环境现状调查及变化特征，为今后的流域社会经济发展和资源开发提供技术支持。
关键词：和田河 水质 变化趋势 非参数检验
1 前言
近年来，和田河流域玉龙喀什河下游河段的年平均矿化度达到1330mg/L以上，总硬度达到350mg/L，水质已变为高矿化度、硬水，非汛期水体中硫酸盐、氯化物超过补充项目标准限制，已不适宜作为饮用水源，也不符合《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）的要求，同时化学需氧量也超标，水质达到Ⅳ类；喀拉喀什河下游河段年平均矿化度上升至704mg/L以上，总硬度上升为261mg/L，水质变为较高矿化度、适度硬水，基本保持在Ⅱ类水质标准；和田河干流仅在汛期有洪水下泄，超标项目为化学需氧量，现状水质为Ⅳ类。因此，和田河流域部分河段水质已经不符合农业灌溉用水的标准，同时和田河整体河水有机指标呈现上升趋势，亟须引起高度重视。
水资源与水环境问题归根结底是一个问题的两个方面。但由于人们认识的局限性，往往把两者区别看待。水资源的需求方面，人们一般都会考虑到工农业用水、居民生活用水，但往往忽视了生态用水。在进行水资源开发时，人们只重视地下水储藏量，比较关心可以开采到多少水，而忽视了地下水的补给能力，往往由于过度开采水资源，导致生态环境退化［1-3］。所以我们在本课题中重点研究、分析和田河流域水环境现状调查及变化趋势分析，为今后的流域社会经济发展和资源开发提供技术支持。
2 研究方法
2.1 研究区概况
和田河流域位于新疆维吾尔自治区的西南端、塔克拉玛干大沙漠南缘、昆仑山的北麓，地理位置介于东经77°24′~84°55′，北纬34°20′~40°38′之间，流域总面积49229km2，由喀拉喀什河、玉龙喀什河、阿其克河流域、和田河干流组成。流域水系均发源于昆仑山区，补给源为冰雪融水和山区降水，径流方向由山区到平原，平原到横穿塔克拉玛干大沙漠后注入塔里木河干流。和田河作为塔里木河的主要源流之一，玉龙喀什河和喀拉喀什河是其主要源流。由于昆仑山和帕米尔高原的阻挡作用，使海洋的湿润气流难以进入，形成了本流域极度干旱的暖温带大陆性气候。其特点为降水稀少，蒸发强烈，空气干燥，光热资源充足。
在水利工程方面，喀拉喀什河上拦河式枢纽工程共有5座，即：乌鲁瓦提水利枢纽工程、波波娜水电站引水枢纽工程、喀热格里水电站引水枢纽工程、排孜瓦提水电站引水枢纽工程及喀拉喀什河渠首引水枢纽水闸工程等。玉龙喀什河上拦河式枢纽工程共有2座，即：新疆华电和田水电有限责任公司达克曲克水电站引水枢纽工程、玉龙喀什河渠首引水枢纽水闸工程，灌区现有平原水库14座，控制着灌区110.2万亩（1亩≈0.0667hm2）的灌溉面积。规模较大的平原水库有：和田县灌区的英尔里克水库、东方红水库，墨玉县灌区的东风水库、新建一库，洛浦县灌区的哈拉快力水库。在喀河引水枢纽上游山口附近，新建有乌鲁瓦提水利枢纽工程，于2001年运行。
2.2 数据来源
水质现状分析评价采用2012—2014年近3年的资料。
2.3 水质评价方法
根据流域水环境特点和监测资料情况，选择《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、挥发酚、氰化物、砷化物、氟化物、六价铬、总磷、汞、铅、镉、铜、锌17项基本项目和硫酸盐、氯化物、硝酸盐、铁、锰5项补充项目，对玉龙喀什河、喀拉喀什河及和田河主要控制断面进行分析；评价采用单指标评价法，以Ⅲ类地表水标准值作为水体是否超标的判定（Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类水质定义为达标，Ⅵ类、Ⅴ类、劣Ⅴ类水质定义为超标）；以不同水期均值反映河流水质在汛期、非汛期和年平均水质的变化情况［4-5］。
2.4 水质变化趋势分析方法
对主要河流近5年水质类别进行统计比较分析；采用季节性肯达尔非参数检验（Seasonal Kendall）方法，对2005—2014年间主要水质参数进行趋势检验［6］。
3 结果与分析
3.1 和田河流域水质现状分析与评价
依据选定的评价标准、方法和参数，对喀拉喀什河、玉龙喀什河、和田河、阿其克河4条河流上的8个断面进行水质评价，结果见表1。
表1 主要河流水质监测断面水质评价统计表
续表
玉龙喀什河同古孜洛克、玉河渠首河段汛期、非汛期、年平均水质类别均为Ⅱ类。但春花农场河段在非汛期水体中硫酸盐、氯化物超过补充项目标准限制，不适宜作为饮用水源，也不符合《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）要求。
喀拉喀什河各断面汛期、年平均水质类别为Ⅰ类，非汛期为Ⅱ类；和田河干流仅在汛期有洪水下泄，汛期水体中化学需氧量略超标，为Ⅳ类，其他水质参数均为Ⅰ类、Ⅱ类；阿其克河水质类别为Ⅰ类。
总体来看，本流域大部分河段水质良好，可以满足各类用途的水质要求。汛期总评价河长为1544km，其中Ⅰ类河长占44.5%，Ⅱ类河长占24.5%，Ⅲ类河长占10.4%，Ⅳ类河长占20.6%，Ⅳ类河长出现在和田河干流，超标项目为化学需氧量；非汛期总评价河长为1278.5km，其中Ⅰ类河长占4.2%，Ⅱ类河长占83.3%，Ⅳ类河长占12.5%，Ⅳ类河长出现在玉龙喀什河下游春花农场，超标项目为化学需氧量；年平均总评价河长为1225km，其中Ⅰ类河长占43.3%，Ⅱ类河长占56.7%。流域水质综合评价见表2和图1。
表2 和田河流域水质综合评价统计表
续表
图1 流域水质综合评价图
3.2 水库水质分析
水库水质评价结果见表3。总体上看，大多数水库水质良好。乌鲁瓦提水库水质优良，非汛期和年平均水质为Ⅰ类，汛期为Ⅱ类；但和田市斯玛瓦提水库、洛浦县哈拉快力水库、洛浦县布尔库木水库由于受地理环境因素影响，水体中氟化物超标，水质为Ⅳ类。
表3 和田河流域主要水库水质现状及营养状况评价统计表
3.3 水库营养状态评价
营养状态评价按照《地表水资源质量评价技术规程》（SL 395—2007）中规定的营养状态评价标准。评价项目选总磷、总氮、高锰酸盐指数、叶绿素、透明度5项。
营养状态评价采用指数法，根据各项目浓度赋分值，取平均值计算营养状态指数。
营养状态等级判别：0≤指数≤20，贫营养；20＜指数≤50，中营养；50＜指数≤60，轻度富营养；60＜指数≤80，中度富营养；80＜指数≤100，重度富营养。各项目浓度赋分值及营养状态评价标准见表4。
表4 水库营养状态评分标准
从和田河流域各水库营养状况分析来看，大多数水库均处于中营养状态。
4 水质变化特征分析
4.1 主要河流近5年水质变化情况
根据玉龙喀什河和喀拉喀什河主要监测断面2010—2014年5年水质监测资料，采用《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）进行逐年分析评价，评价统计结果见表5。
表5 主要河流近5年水质评价类别统计
通过玉龙喀什河和喀拉喀什河6个主要监测断面2010—2014年5年水质评价类别可以看出，玉龙喀什河和喀拉喀什河近5年内水质变化较稳定，基本保持在Ⅱ类水质标准；玉龙喀什河下游春花农场段水质相对较差，维持在Ⅱ～Ⅳ类之间，超标项目为化学需氧量。
4.2 近十年水质变化趋势
和田河流域仅喀拉喀什河乌鲁瓦提站和玉龙喀什河同古孜洛克、春花农场有近10年水质监测资料，本次选择上述3个监测断面2005—2014年10年水质监测资料进行趋势分析。采用季节性肯达尔法进行趋势分析检验。季节性肯达尔检验定义为水质资料在历年间相同月（季）间的比较，它可以避免河流水质浓度受流量周期性变化的影响，从而使检验结果更具可比性。
根据和田河流域水质的特点，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、硫酸盐、氯化物、高锰酸盐指数、氨氮、挥发酚6项参数进行趋势检验，其中高锰酸盐指数和氨氮用以反映水体中有机物污染引起的河流水质变化趋势；挥发酚可以反映因工业废水排入水体引起的有毒污染趋势；总硬度、硫酸盐、氯化物用以反映河流天然水化学成分是否发生了显著变化。
从检验结果看玉龙喀什河同古孜洛克站、喀拉喀什河乌鲁瓦提站总硬度、氯化物、硫酸盐、氨氮、挥发酚浓度在2005—2014年间无明显变化趋势，高锰酸盐指数略呈下降趋势；春花农场氯化物、硫酸盐、氨氮、挥发酚浓度无明显变化趋势，总硬度、高锰酸盐指数略呈下降趋势。说明和田河流域上游水质基本稳定，没有受到明显的人为污染。水质变化趋势检验结果统计见表6。各参数近10年变化趋势见图2~图4。
表6 和田地区各测站水质变化趋势分析成果表
图2（一） 喀拉喀什河乌鲁瓦提站主要水质参数近十年变化趋势
图2（二） 喀拉喀什河乌鲁瓦提站主要水质参数近十年变化趋势
图3 玉龙喀什河同古孜洛克站主要水质参数近十年变化趋势
图4 玉龙喀什河春花农场断面主要水质参数近十年变化趋势
5 结论
通过对地表水的水化学特征分析评价、现状水质评价和水质变化趋势分析，对和田河流域水环境状况做出以下评价结论。
（1）和田河流域各河流的pH值在7.8～8.5之间，属于弱碱性水，变化幅度较小，较稳定；河流水化学类型汛期属于重碳酸盐、钙组、Ⅱ型水，非汛期均属于氯化物、钠组、Ⅱ型水；喀拉喀什河在乌鲁瓦提水库以上河段年平均矿化度为394mg/L，总硬度为159mg/L，属于中等矿化度、适度硬水。玉龙喀什河同古孜洛克以上河段年平均矿化度为545mg/L，总硬度为201mg/L，属于较高矿化度、适度硬水；受水量季节性变化的影响，各河流矿化度和硬度呈明显的季节性变化，丰水期河水矿化度较低，枯水期矿化度增高，其年内变化趋势为汛期最低，汛后次之，冬季最高；天然水质沿流程变化极为明显，在河流上游，水体中的各种天然水化学指标含量很低，到了中游、下游，随着海拔高度的下降，降水量逐渐减少，蒸发量增大，植被状况愈来愈差，河水在流程中不断地融入土壤中的盐分，造成水体中各种水化学成分不断增加。河水矿化度、总硬度随着流程增加呈明显的增长趋势。
（2）流域大部分河段水质良好，符合或优于《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ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。但在下游河段如玉龙喀什河下游春花农场非汛期水体中硫酸盐、氯化物超过补充项目标准限制，不适宜作为饮用水源，也不符合《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）要求。同时化学需氧量也超标，水质达到Ⅳ类；和田河干流仅在汛期有洪水下泄，现状水质为Ⅳ类，超标项目为化学需氧量。
（3）大多数水库水质良好。乌鲁瓦提水库水质优良，非汛期和年平均水质为Ⅰ类，汛期为Ⅱ类；少数水库如和田市斯玛瓦提水库、洛浦县哈拉快力水库、洛浦县布尔库木水库由于受地理环境因素影响，水体中氟化物超标，水质为Ⅳ类；大多数水库处于中营养状态。
（4）流域内主要河流近10年水质变化基本稳定，没有受到明显的人为污染；近5年玉龙喀什河和喀拉喀什河大多数河段水质保持在Ⅱ类水质标准，玉龙喀什河下游春花农场段水质相对较差，维持在Ⅱ～Ⅳ类之间，超标项目为化学需氧量。
参考文献
［1］ 李鲤.红庙子水环境综合治理工程设计应用［J］.水利技术监督，2016（2）：80-82.
［2］ 成颖，范城君.新时期水环境污染主要成因与综合治理分析［J］.水利技术监督，2015（1）：12-14，62.
［3］ 张承志.安顺市城区水环境治理初探［J］.水利技术监督，2014（1）：22-24.
［4］ 刘娜.汾河流域基于水环境容量建立生态补偿的探索［J］.水利技术监督，2013（3）：12-14，31.
［5］ 尚常清，崔瑞香.钢坝闸在黑河沟水环境治理工程的应用与探索［J］.水利技术监督，2013（3）：22-25.
［6］ 刘小伟，张明珠.内河小流域水环境保护对策研究初探［J］.水利技术监督，2011（3）：37-39.