渾河上游水源涵養林區典型支流水質變化

曾 輝

（遼寧省林業發展服務中心，遼寧 沈陽 110031）

河流生態系統作為陸地生態系統的重要組成部分之一，在地球生物圈的物質循環中發揮著非常重要的作用。水質是河流生態系統的重要指標，尤其是河流上游源頭區的水質好壞對于下游生活用水、農業灌溉、工業用水等有著重要的意義，河流的水量主要來源于上游的低級河流（一、二級支流），這些支流占據著廣泛的河流流域面積，是影響河流生態系統健康的主要原因。然而，河流上游集水區的植被類型、森林覆蓋率、森林經營水平等影響著河流生態系統的健康與安全，通常低級河流分布在源頭的水源涵養林區，有大面積的森林植被覆蓋，河流具有較高的養分轉化及截獲能力，而較高級河流的養分轉化及截獲能力相對較低，同時由于集水區內除了水源涵養林分布之外，還包括大面積的農田和部分村莊，其面源污染程度也相應增加，對河流水質影響較大。因而，分析不同等級河流水質指標的變化規律，闡明影響河流水質的關鍵因子，對于改善河流水質和防控污染等具有非常重要的意義。

渾河上游是大伙房水庫的重要水源地（占大伙房水庫入庫水量的近52.7%），流域內分布著大面積的森林（清原縣的森林覆蓋率為71.92%）、農田及小城鎮等。近年來，隨著社會經濟發展，雖然上游河流匯水區內的土地開發利用比較頻繁，點、面源污染現象普遍，河流水質不穩定。但在全面實施天然林保護、水源涵養林工程等背景下，現有森林的水源涵養、水土保持與河流自凈能力略有提升。本文通過分析渾河上游水源涵養林區不同等級河流的水質變化規律，為流域水資源管理提供科學依據，同時也為上游地區的水源涵養林建設提供科技支撐。

1 研究區概況

1.1 研究區位置

渾河上游主要位于清原滿族自治縣（N41°47′52″～42°28′25″，E124°20′06″～125°28′58″），研究河流為流經灣甸子鎮、大蘇河鄉、清原鎮、北三家的紅河、大蘇河、英額河及上游的典型支流。

1.2 地形、地貌、土壤和水文

渾河上游屬于長白山余脈西南延續部分，自然形成低山、丘陵為主的地貌，土壤以棕壤為主（占80%），渾河發源于清原縣灣甸子鎮的“滾馬嶺”，流經大蘇河鄉、清原鎮、北三家、南口前、紅透山5個鄉鎮，在清原縣的北雜木入大伙房水庫，流程126.39公里。渾河水系發達，北口前水文以上有大小支流219條，其中50平方公里以上的支流有16條。

1.3 氣候條件

渾河上游屬溫帶大陸性季風氣候，受東亞季風和地形的影響，蒸發量較大，四季分明，夏季涼爽多雨，冬季寒冷漫長，春秋兩季較短。年平均溫度5.2℃，月平均氣溫最高28.7℃，最低-20.5℃，日最高極端氣溫36.9℃（1951年），最低極端氣溫-39.5℃（1987年），無霜期120～139天。降雨量季節變化非常明顯，主要集中在夏季，約占全年降雨量的47%。年平均降水量826.8毫米，日最大降水量185.4毫米。降雨日數歷年平均為100天，最多為115天，最少為78天。年平均降雪日數24天，最多為31天，最少為15天，一次最大積雪深度為260毫米。

1.4 植被

渾河上游主要植被類型為森林（森林覆蓋率為71.92%）。主要林型有，蒙古櫟林、蒙古櫟與其他闊葉樹種混交林、無明顯主要樹種的闊葉混交林（雜木林）、楊樺林、胡桃楸、水曲柳、黃波欏等三大硬闊樹種及其伴生樹種稠李、香楊、暴馬丁香、衛矛、山梅花等形成的硬闊混交林；灌木主要有榛子、衛矛、胡枝子等；草本有苫房草、敗醬、龍膽草、大葉芹、落新婦、毛莨、細辛幌子等。人工植被主要有落葉松、紅松、油松、樟子松和赤松人工針葉林等。

2 研究方法

2.1 河流等級劃分

本研究將渾河上游匯水區內的最原始小溪定義為一級支流，一級支流與一級支流相交匯后形成二級支流，二級支流與二級支流相交匯后形成三級支流，依次類推劃分為四、五級支流。本研究中一、二、三級支流均為森林植被覆蓋的小支流，集水區內分布著大面積的水源涵養林，而四級支流為紅河與大蘇河交匯處以下，五級支流為紅河與英額河的交匯處以下，四、五級支流的集水區內除分布有水源涵養林外，還包括一定面積的農田和村莊等。

2.2 取樣方法

野外采樣時間為2 0 2 1 年7～10月，在每月的中旬，選擇前3天無降水的天氣晴朗日，在渾河上游的紅河與英額河交匯處（五級支流）、紅河與大蘇河交匯（四級支流），以及大蘇河上游的一、二、三級支流設置采樣點。在采樣點斷面的主流線上設一條取樣垂線，不論河水深淺，只在一條垂線上的一個點取樣，對于前三級支流的取樣點應在水面下0.2米處，距河底不應小于0.2米；而對于河道較寬的四級、五級支流，取樣點距水面不應小于0.3米，距河底也不小于0.3米。用1升潔凈的聚乙烯瓶在水下0.2米處采集水樣，在水樣采集過程中考慮到下水采樣所帶來的河水攪動影響，一般在下水后稍等片刻，并于采樣者的上游位置采樣。

2.3 分析方法

利用便攜式水質分析儀現場記錄pH、電導率、濁度和溶解氧等。收集各采樣點水樣在4℃條件下保存，盡快帶回實驗室，利用流動分析儀開展和N測定。

3 結果與分析

3.1 不同等級支流水體的pH

渾河上游不同級別支流水體的p H 均符合《地表水環境質量標準》國家標準。在7、8月，不同等級支流水體中pH隨支流級別增加而增加，但在9、10月，明顯隨支流級別增加而下降（圖1）。在同一級別支流內，7、8月的水體pH均低于9、10月。

圖1 不同等級支流水體的pH

3.2 不同等級支流水體的電導率

電導率指水中離子的導電能力，即表征水體中所有離子的總量大小。不同等級支流水體中的電導率隨支流級別與季節的增加而增加（圖2），五級支流的電導率最高，表明此處河水中的污染較多；除9、10月四、五級支流的電導率較低外，其他不同月份各級支流河水電導率差異不明顯。

圖2 不同等級支流水體的電導率

3.3 不同等級支流水體的濁度

濁度為水體的混濁程度，由水中含有微量不溶性懸浮物質、膠體物質所組成。不同等級支流水體濁度表現為7、8月高于9、10月（圖3），同時前四級支流中，一級支流水體濁度高于二、三、四級，而五級支流水體的濁度表現為最高。

圖3 不同等級支流水體的濁度

3.4 不同等級支流水體的溶解氧

溶解氧是指溶解于水中的氧含量，是影響水體凈化的重要因素之一。水體中較高的溶解氧有利于對各類污染物的降解，反之，水體中污染物降解相對緩慢。不同時間、不同支流水體中的溶解氧差異較大，其中7月，一、二、三級支流水體的溶解氧達到地表水Ⅰ類水質標準，但四、五級支流水體的溶解氧介于Ⅲ～Ⅳ類水質標準之間；8、9、10月，一、二、三級支流水體的溶解氧相對穩定，均為Ⅱ～Ⅲ類水質標準，但8、9月，四、五級支流溶解氧略有下降，而10月則恢復到地表水Ⅰ類水質標準（圖4）。

圖4 不同等級支流水體的溶解氧

3.5 不同等級支流水體的銨態氮

水體中的銨態氮含量隨支流等級的增加而增加，但7、8月各支流水體銨態氮含量均普遍高于9、10月；低級支流（一、二、三級）水體中的銨態氮含量均達到地表水Ⅰ類水質標準，四、五級支流水體中的銨態氮均達到地表水Ⅱ類水質標準（圖5）。

圖5 不同等級支流水體的銨態氮

3.6 不同等級支流水體的硝態氮

不同月份一級支流水體硝態氮含量均最低，前三級支流水體硝態氮含量隨支流等級的增加而上升；但四、五級支流水體硝態氮含量低于二、三級支流，而10月各支流水體硝態氮含量隨支流級別增加而增加（圖6）。

圖6 不同等級支流水體的硝態氮

4 結論與討論

渾河上游水源涵養林區河流水體的水質指標因支流等級、季節不同而有所區別。不同等級支流水體的pH均符合國家地表水環境質量標準，9、10月，由于雨季影響導致低級支流的水體pH上升，但隨支流等級增加，水體中的pH逐步趨于平衡；一至四級支流水體的電導率基本一致，但五級支流水體的電導率顯著提升，可能五級支流水體的濁度較高直接相關；一至四級支流水體的濁度隨支流級別增加而下降，但五級支流水體的濁度最高（10月除外），主要是由低級支流匯聚導致不溶性懸浮物質的累積所致；除7月的四、五級支流水體溶解氧較低外，其他月份、各級支流水體的溶解氧均達Ⅲ類水質標準以上；7、8月各支流水體銨態氮含量均高于9、10月，但各支流水體的銨態氮含量均達到地表水Ⅱ類水質標準以上；前三級支流水體硝態氮含量隨支流等級的增加而上升，而四、五級支流水體硝態氮含量低于二、三級支流。不同等級支流的水質指標隨季節變化較大，可能與降雨后河流中的物質循環相關，同時上游地區的面源污染也是影響水體各指標的重要原因。