2013年武威市集中式饮用水源地水质综合评价

张月珍,董平国

(1.甘肃省武威市中心灌溉试验站,甘肃 武威　733000; 2.甘肃省武威市水利技术综合服务中心,甘肃 武威　733000)



2013年武威市集中式饮用水源地水质综合评价

张月珍1,董平国2

(1.甘肃省武威市中心灌溉试验站,甘肃 武威733000; 2.甘肃省武威市水利技术综合服务中心,甘肃 武威733000)

摘要：采用水质单项组分综合评价、综合污染指数评价及综合营养状态指数评价方法,对2013年武威市平原区集中式地表水地下水饮用水源地水质监测数据进行综合评价。结果表明,地下水饮用水源地4个监测断面水质良好。地表水饮用水源地中西营水库、黄羊水库、南营水库、扎子沟4个监测断面4个季度水质较清洁;红崖山水库4个季度水质轻污染;校东桥前3个季度水质处于重污染,第4季度水质为中污染。南营水库、红崖山水库、西营水库和黄羊水库4个监测断面4个季度营养状态均属于贫营养。根据水质综合评价结果,提出了平原区饮用水水源地的污染防治对策,旨在为石羊河流域饮用水源地的保护和相关研究工作提供借鉴。

关键词：饮用水源地;水质;综合评价;平原区;武威市

1研究区概况

石羊河流域的武威市平原区,地处甘肃西部河西走廊东端,祁连山北麓、腾格里大漠南缘,海拔1 500～3 200 m,气候干燥,水资源常年匮乏。截至2012年,全市总土地面积33 249 km2,常住人口为181.51万人,农村人口163.01万人,饮水安全和基本安全人口77.73万人,饮水不安全人口85.28万人,饮水不安全人口占全市总人口的44.6%。因此,饮用水源地水质和环境安全问题成为本地区研究重点。笔者采用武威市环境监测中心站2013年常规监测数据,对武威市集中式饮用水源地地表水、地下水水质进行分析和评价,旨在为石羊河流域饮用水源地的划分和综合治理[1-2]等相关研究工作提供依据。

武威市平原区地下水主要由金塔河灌区河水、红崖山水库及渠系水的入渗补给,其次由农灌水回渗及降水和凝结水入渗补给,地表水主要由大气降水和冰川融雪补给。地下水饮用水源地有三雷镇新陶供水站、泉山镇小西供水站、重兴乡红旗供水站、西渠镇致祥供水站和收成乡上四沟供水站,地表水饮用水源地有西营水库、黄羊水库、南营水库、校东桥、红崖山水库和扎子沟。各饮用水源地基本情况见表1。

表1　武威市平原区集中式饮用水水源地监测点位

根据GB/T 14848—93《地下水质量标准》,城市集中式地下水饮用水源水质每月基本监测项目为24项,水质评价执行本标准中Ⅲ类标准,评价方法采用单项组分及综合评价法;根据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,地表水饮用水源水质基本监测项目也为24项,水质评价执行本标准中Ⅲ类标准,评价方法采用综合污染指数法,同时采用综合营养状态指数法评价湖库型水源地的富营养化程度。

2地下水饮用水源地水质评价与结果分析

2.1　评价因子

地下水饮用水源地水质评价因子共计24项,包括水温、pH、总硬度、硫酸盐、氯化物、高锰酸盐指数、氨氮、氟化物、总大肠菌群、挥发酚、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、铁、锰、铜、锌、阴离子洗涤剂、氰化物、汞、硒、砷、镉、六价铬和铅。

2.2　评价方法

地下水质量单项组分评价,按地下水质量评价标准所列分类指标划分为5类,代号与类别代号相同,不同类别标准值相同时,从优不从劣。具体单项组分评价分值标准[4-5]见表2。

表2　单项组分评价分值Fi

根据各单项划分组分所属质量类别,确定单项组分评价分值Fi,按式(1)和式(2)计算综合评价分值F。

(1)

(2)

根据F值划分地下水质量级别[6-7],见表3。

表3　综合评价级别

2.3　评价结果

经过计算,得到各监测断面的单项组分综合评价分值F及地下水质量综合评价级别,见表4及图1。从表4可以看出,5个监测断面2013年每个季度的F值均在2.0～2.50,年F平均值均在0.80～2.50之间,根据表3可知,5个监测断面地下水质量综合评价级别都为良好,说明5个监测断面地下水环境基本没有被污染,水质较好。从图1可以看出,西渠镇致祥供水站2013年各季度F值没有升降变化;三雷镇新陶供水站、重兴乡红旗供水站、收成乡上四沟供水站等3个监测断面2013年各季度F值先降后升;泉山镇小西供水站2013年各季度F值先升后降。

表4　各监测断面单项组分评分F值及综合评价结果

图1　2013年各个监测断面综合评分F值季度变化情况

3地表水饮用水源地水质评价与评价结果分析

3.1　综合污染指数评价

3.1.1评价因子

地表水饮用水源地水质评价因子共计24项,包括水温、pH、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性、硫化物和粪大肠菌群。

3.1.2评价方法

本文使用的是简单综合污染指数法[8]。简单综合污染指数法实质上为各项评价因子标准指数加和的算术平均值,计算公式为

(3)

(4)

式中:p为综合污染指数;si为第i种污染物的标准指数;ρi为第i种污染物实测平均质量浓度,mg/L;ρo为第i种污染物评价标准质量浓度值,mg/L。

根据式(3)和式(4)计算出各监测点综合污染指数,依据表5对水质污染程度分级。

表5　水质污染程度分级

3.1.3评价结果

由于各个监测断面的水温数据不全,所以计算时水质指标只取了23项,即n取23。经过计算,得到各监测断面的综合污染指数p值及地表水质量污染程度级别,见表6及图2。从表6可以看出,西营水库、黄羊水库、南营水库、扎子沟4个监测断面2013年每个季度的p值均在0.21～0.40之间,根据表5可知这4个监测断面水质级别为较清洁;红崖山水库2013年每个季度的p值均在0.41～0.70之间,水质级别为轻污染;校东桥2013年第1~3季度的p值均在1.01～2.00之间,第4季度的p值为0.9,根据表5可知校东桥2013年第1~3季度水质级别为重污染,第4季度水质级别为中污染,说明西营水库、黄羊水库、南营水库、扎子沟4个监测断面地表水环境基本没有被污染,水质较好;红崖山水库地表水环境有一定污染,水质一般;校东桥地表水环境污染严重,水质较差。从图2可以看出,西营水库、南营水库、黄羊水库、扎子沟等4个监测断面2013年各季度综合污染指数曲线基本重合,并呈稳步下降趋势,红崖山水库也一样,说明这5个监测断面各季度污染变化情况基本一致;校东桥2013年各季度综合污染指数先升后降,第三季度达到高峰,处于重污染状态。

表6　各个监测断面综合污染指数及水质污染级别评价结果

图2　2013年各个监测断面综合污染指数季度变化情况

3.2　综合营养状态指数评价

3.2.1评价因子

根据《湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定》,选取Chl-a、TP、TN、CODMn和SD作为地表水饮用水源地水库富营养化评价因子。

3.2.1评价方法

综合营养状态指数[9-10]采用卡尔森指数方法进行计算,计算公式为

(5)

式中:TLI(∑)为综合营养状态指数;Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重;TLI(j)为代表第j种参数的营养状态指数。

以Chl-a作为基准参数,则第j种参数的归一化相关权重计算公式为

(6)

式中:rij为第j种参数与基准参数Chl-a的相关参数;m为评价参数的个数。

表7　中国湖泊(水库)部分参数与Chl-a的相关关系和Wj值

营养状态指数计算公式为

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

式中:ρ(Chl-a)、ρ(TP)、ρ(TN)、ρ(CODMn)分别为评价因子Chl-a、TP、TN和CODMn的质量浓度;f(SD)为透明度值。

采用0～100之间的一系列连续数字对湖泊营养状态进行分级,营养状态分级标准见表8。

表8　湖泊(水库)富营养化评分与分类标准

3.2.3评价结果

南营水库、红崖山水库、西营水库、黄羊水库4个监测断面的综合营养状态指数及营养状态级别见表9及图3。从表9可以看出,4个监测断面2013年每个季度的综合营养状态指数均小于30,根据表8营养状态分类标准,可知4个监测断面营养状态均属于贫营养,说明4个监测断面基本没有受到污染,水质较优。从图3可以看出,红崖山水库2013年各季度综合营养状态指数高于其他3个监测断面,没有明显升降趋势。

表9　各个监测断面综合营养状态指数及富营养化状态综合评价结果

图3　2013年各个监测断面综合营养状态指数季度变化情况

4污染防治对策

水质综合评价结果表明,目前该区域饮用水水质呈恶化趋势,需要采取相应的污染防治对策[11-12]: ①通过农村面源污染专项整治行动,控制上游区污染,确保水质好转。②改变以往的农业发展模式,发展高效生态节水农业。③采用物理隔离或生物隔离与水源周边生态屏障建设的方式,对饮用水水源一级保护区进行隔离防护。④栽种高等水生植物,由植物吸收水中的氮磷等营养物质,削减污染。⑤对水源地一级保护区和二级保护区范围内的居民实施生态移民工程,消除最近距离的人为污染源。⑥建立饮用水水源水质自动监测与预警系统。

5结论

a. 运用单项组分及综合评分法对地下水饮用水源地4个监测断面水质进行综合评价,可知4个监测断面的F值均在2～2.5,水质均良好,说明地下饮用水源地水质良好且稳定,基本没有被污染。

b. 运用综合污染指数对地表水饮用水源地6个监测断面水质进行综合评价,可知西营水库、黄羊水库、南营水库、扎子沟等断面的p值均在0.21～0.40之间,水质较清洁;红崖山水库的p值均在0.41～0.70之间,水质处为轻污染;校东桥2013年前3季度的p值均在1.01～2.0之间,水质处于重污染，第4季度的p值为0.9,水质为中污染。

c. 运用综合营养状态指数对地表水饮用水源地4个水库监测断面5项水质指标进行评价,得出南营水库、红崖山水库、西营水库和黄羊水库综合营养状态指数均小于30,营养状态均属于贫营养,说明武威市平原区地表水饮用水源地没有受到污染,水质较优。

d. 武威市平原区水质逐步变好的主要原因是武威市污水处理厂已投入使用,污染物排放总量相对减少。但也存在一些污染,需要进一步加强污染治理工程建设, 提高污染防治能力,为石羊河流域综合治理提供基础保障。

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Comprehensive evaluation of water quality in centralized drinking water source in Wuwei City in 2013

ZHANG Yuezhen1, DONG Pingguo2

(1.KeyIrrigationExperimentalStationinWuweiCity,Wuwei733000,China;

2.IntegratedServiceCentreonWaterConservancyTechnologiesinWuweiCity,Wuwei733000,China)

Abstract：Based on the combination of three evaluation methods, namely, the single constituent comprehensive evaluation method, the comprehensive contamination index method and comprehensive trophic status index method, the water quality monitoring data of centralized surface and ground potable water resources were comprehensively evaluated in plain terrain of Wuwei City in 2013. The results showed that ground water quality in the 4 monitoring sections were good; Surface water quality in the 4 monitoring sections of Xiying Reservoir, Huangyang Reservoir, Nanying Reservoir and Zhazigou during 4 quarters were fairly acceptable; The water quality in Redcliffe Mountain Reservoir was moderate; The water quality during the first three quarters in Xiaodongqiao were seriously contaminated, while in the last quarter in the region water quality was in moderate pollution. The comprehensive trophic statuses of the 4 monitoring sections of Nanying Reservoir, Redcliffe Mountain Reservoir, Xiying Reservoir and Huangyang Reservoir in 4 quarters were all poor. According to the evaluations, pollution prevention and control countermeasures of drinking water resources in plain terrain were proposed, which provides basis for drinking water protection and related research work in Shiyang River basin.

Key words：drinking water source; water quality; comprehensive evaluation; plains; Wuwei City

(收稿日期：2015-05-05编辑：彭桃英)

中图分类号：X824

文献标志码：A

文章编号：1004-6933(2016)01-0091-06

作者简介:张月珍(1984—),女,工程师,硕士,主要从事农业水土资源规划与管理。E-mail:287478577@qq.com通信作者:董平国,高级工程师。E-mail:549441286@qq.com

基金项目:甘肃省科技支撑计划项目(1304FKCH102)

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.01.016