酒泉市轄區黑河水系地表水環境質量分析

張 靜 高 娜 惠亞梅 文 婷

（甘肅省酒泉生態環境監測中心 甘肅酒泉 735000）

引言

黑河流域是我國西北干旱地區的第二大內陸河流，其位于祁連山和河西走廊的中段，大致界于東經96°04′-102°04′，北緯37°45′-42°40′。東起張掖市山丹縣境內大黃山，與石羊河流域相接，西以嘉峪關境內黑山為界，與疏勒河相鄰，南起青海省祁連縣境內的祁連山，北至額濟納旗境內的居延海，東西寬約390km，南北長約510km，黑河流域地勢有南高北低、地形復雜多變的特點，上游為祁連山地，降水多，蒸發少、氣溫低，是黑河的發源地，黑河中游地勢平坦是黑河的主要用水區，黑河下游段降水量少、蒸發量大，是黑河徑流的消失區。黑河流域的山區徑流由降水和冰川融水組成，相關資料顯示黑河流域呈現地下補水量逐年減少，泉水資源有所衰減等特征[1]。

黑河流域可劃分為東、中、西三個子水系。其中西部水系為洪水河、討賴河水系，歸宿于金塔盆地；中部為馬營河、豐樂河諸小河水系，歸宿于明花、高臺鹽池；東部子水系包括黑河干流、梨園河及東起山丹瓷窯口、西至高臺黑大板河的20 多條。酒泉市境內河流均分屬疏勒河、黑河、哈爾騰河三大水系，屬黑河水系有黑河（金塔段）、討賴河、洪水河、豐樂河、馬營河等。酒泉市境內黑河流經金塔縣，河流長度（金塔段）136km，流域面積12441.9km2，多年平均徑流量11.3 億m3。黑河水系的徑流是酒泉市一區一縣（肅州區、金塔縣）工業、農業、生活用水的主要來源，在工農業生產、調節氣候、促進旅游等方面發揮了重要作用，尤其在納污、削減污染物方面起關鍵作用。

近年來，酒泉市深入貫徹落實國家“水十條”和《甘肅省水污染防治方案》，從嚴落實河（湖）長制，不斷強化污水處理質效、全面細化水污染物減排、持續推進區域內水污染防治等措施，有效遏制了酒泉市轄區內黑河水系河流水質的惡化，促使了水生態的恢復。

1 評價斷面

為準確評價“十三五”期間酒泉市轄區黑河水系河流湖庫水質變化趨勢，本文選擇2016-2020 年時段黑河水系的2 個水庫斷面和3 個河流斷面進行分析。水庫斷面分別為解放村水庫、鴛鴦池水庫。河流斷面分別為哨馬營斷面、北大河橋斷面和城郊農場斷面。

其中北大河橋斷面為黑河水系進入酒泉的控制斷面；城郊農場、解放村水庫、鴛鴦池水庫是黑河水系在酒泉境內用水區，北大河酒泉市段中游排污企業污水進入河道；城郊農場斷面斷面上游約3km 處，臨水河與北大河匯合。在北大河城郊農場斷面下游約2km 處水流進入鴛鴦池水庫，再匯入解放村水庫。哨馬營為黑河水系在酒泉的出境斷面。

2 評價項目

選用《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）表1 中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21 項監測數據作為評價指標。根據“十三五”期間水污染環統數據，2020 年酒泉市七個縣（市、區）中，肅州區廢水排放量最多，其次是玉門市和金塔縣。且肅州區、金塔縣廢水主要來源于工業源，2020 年酒泉市七個縣（市、區）中，氨氮、總磷排放量最多的是肅州區。

通過對黑河水系酒泉段周邊污染源調查評價以及人為因素的干預選取氨氮和總磷作為評價因子，以此來判斷十三五期間酒泉市轄區內黑河水系地表水水質變化趨勢。

3 水質變化趨勢及預測方法

水環境質量現狀、變化趨勢以及水環境受污染過程的變化是非常復雜的，易受季節、水文、氣象等自然因素及污染物排放的時空分布及強度等物理因素的影響，而且與區域內社會、經濟發展程度息息相關，是各種因素相互作用，是一個開放的，非平衡的遷移轉化的過程[2]。

水質變化趨勢及預測方法較為多樣，需要根據所處的區域水質水文氣候及評價目的、水質特性等選取適用的方法，本文采用單因子評價法、內梅羅污染指數法和spearman 秩相關系數對“十三五”期間酒泉轄區內黑河水系河流湖庫地表水進行評價。并且通過灰色建模軟件篩選出酒泉市轄區黑河水系地表水符合模型精度要求的點位，從而對“十四五”期間酒泉市轄區內黑河水系地表水環境質量進行了初步預測。

4 水質變化趨勢

4.1 單因子評價法分析水質

通過對“十三五”期間酒泉區域內黑河水系所設監測點位的氨氮、總磷等2 項污染物濃度采取單因子評價法，污染物濃度變化具體如表1。

表1 “十三五”期間酒泉市轄區黑河水系監測斷面污染物濃度變化趨勢

北大河橋：

2016-2020 年，氨氮年均值分別為0.09、0.08、0.04、0.08、0.05 mg/L，經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.575＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以氨氮濃度下降趨勢不顯著；總磷年均值分別為：0.03、0.03、0.03、0.02、0.01 mg/L。經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.850＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以總磷濃度下降趨勢不顯著。

城郊農場：

2016-2020 年，氨氮年均值分別為：0.65、0.38、0.17、0.12、0.18mg/L，經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.700＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以氨氮濃度下降趨勢不顯著；總磷年均值分別為：0.06、0.05、0.04、0.04、0.03 mg/L，經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.925＜0，說明2016-2020 年該斷面總磷濃度有所下降，且|Rs|大于臨界值0.900，所以總磷濃度下降趨勢顯著。

鴛鴦池水庫：

2016-2020 年，氨氮年均值分別為：0.38、0.21、0.09、0.29、0.14 mg/L，經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.700＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于于臨界值0.900，所以氨氮濃度下降趨勢不顯著；總磷年均值分別為：0.03、0.03、0.02、0.02、0.02 mg/L，經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.925＜0，說明2016-2020 年該斷面總磷濃度有所下降，且|Rs|大于臨界值0.900，所以總磷濃度下降趨勢顯著。

解放村水庫：

2016-2020 年，氨氮年均值分別為：0.21、0.13、0.06、0.16、0.15 mg/L，經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.200＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以氨氮濃度下降趨勢不顯著；總磷年均值分別為：0.02、0.02、0.01、0.01、0.01 mg/L，經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.825，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以總磷濃度下降趨勢不顯著。

哨馬營：

2016-2020 年，氨氮年均值分別為：0.09、0.15、0.16、0.08、0.10 mg/L，經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.150＜0，說明2016-2020 年該斷面氨氮濃度有所下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以氨氮濃度下降趨勢不顯著；總磷年均值分別為：0.06、0.05、0.04、0.03、0.03 mg/L，經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.925＜0，說明2016-2020 年該斷面總磷濃度有所下降，且|Rs|大于臨界值0.900，所以總磷濃度下降趨勢顯著。

對“十三五”期間監測數據進行梳理，綜合判定酒泉市轄區黑河水系地表水綜合水質類別，具體見表2。

表2 “十三五”期間酒泉市轄區黑河水系地表水斷面綜合水質類別表

“十三五”期間，哨馬營斷面、北大河橋斷面、解放村水庫斷面水質類穩定達到優，城郊農場斷面、鴛鴦池水庫水質類別在良好以上，且從“十三五”末年（2020）水質與初年（2016）年相比，水質類別有明顯提升，Ⅲ類水體基本消除，水質類別均優。

4.2 內梅羅污染指數法和spearman秩相關系數分析水質

經過計算，“十三五”期間酒泉市轄區內黑河水系地表水環境水質變化趨勢見表3。

表3 “十三五”期間酒泉市轄區黑河水系地表水水質變化趨勢

哨馬營：

經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.625＜0，說明2016-2020 年哨馬營斷面污染指數下降，且|Rs|小于臨界值0.900，所以哨馬營水質好轉趨勢不顯著，水質變化平穩。

城郊農場：

經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=0.675＞0，說明2016-2020 年城郊農場斷面污染指數上升不顯著，且|Rs|小于臨界值村0.9000，所以城郊農場水質變化趨勢不顯著，水質變化呈現不穩定性。

北大河橋：

經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=0.825＜0，說明2016-2020 年北大河橋斷面污染指數上升不顯著，且|Rs|小于臨界值0.9000，所以北大河橋水質好轉趨勢不顯著，水質變化呈現不穩定性。

解放村水庫：

經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.300＜0，說明2016-2020 年解放村水庫污染指數下降，且|Rs|小于臨界值0.9000，所解放村水庫水質好轉不明顯。

鴛鴦池水庫：

經spearman 秩相關系數檢驗，Rs=-0.925＜0，說明2016-2020 年鴛鴦池水庫綜合污染指數呈下降趨勢，且|Rs|大于臨界值0.9000，所以鴛鴦池水庫水質顯著好轉。

5 環境質量預測

本文僅針對目前現有2016-2020 年環境統計數據，選取典型斷面對“十四五”期間酒泉市水環境質量進行預測，通過灰色建模軟件篩選出酒泉市轄區內符合模型精度要求的點位并進行相應的預測，結果僅供參考。本文預測結果對比分析是與“十三五”初年和末年進行比較分析。

表4 預測模型精度評價對照表

本次預測選取酒泉市黑河水系代表性斷面數據進行模型預測與精度評級，選取城郊農場斷面和哨馬營斷面進行預測，精度驗證結果見表5。

表5 水環境預測模型精度驗證統計表

表5 看出，方差比C 檢驗結果均小于0.35，結果評價等級均為1 級（好），均符合模型預測結果驗證要求。通過對主要斷面城郊農場、哨馬營斷面進行預測，方差比C 檢驗結果均小于0.5，結果評價等級為1 級（好），均符合模型預測結果驗證要求。

在“十四五”期間酒泉市通過持續實施水污染防治行動，加強水生態系統修復，全面落實河（湖）長制，強化污水處理廠提質增效和工業園區用水集中管理等措施，酒泉轄區黑河水系哨馬營斷面、城郊農場斷面綜合污染指數均呈現下降趨勢，水質狀況趨勢穩中向好；哨馬營斷面綜合污染指數2025 年相比2016 年預計下降約44.4%，比2020 年預計下降約28.6%；城郊農場斷面綜合污染指數2025 年相比2016 年預計下降約19.1%，比2020 年預計下降約23.2%。

圖1 水環境預測結果趨勢圖

結語

“十三五”期間酒泉市轄區內黑河水系中3 個河流斷面和2 個湖庫斷面主要污染物氨氮、總磷濃度均有不同程度的下降趨勢，其中城郊農場、鴛鴦池水庫和哨馬營斷面3 個斷面的總磷濃度呈明顯下降趨勢；3 個河流斷面和2 個湖庫斷面水質均良好且向優發展趨勢，其中鴛鴦池水庫水庫、哨馬營斷面水質顯著好轉；預測“十四五”期間酒泉市轄區內鴛鴦池水庫、哨馬營斷面綜合污染指數均呈現下降趨勢。