宁夏引黄灌区重点湖泊水质评价及保护对策

田巍

（宁夏回族自治区水利科学研究院，宁夏 银川750021）

宁夏引黄灌区是我国四大古老灌区之一，已有两千多年的灌溉历史，素有“塞上江南”之美誉，是宁夏经济集中和人口聚集区。宁夏引黄灌区开发了大规模的引黄灌溉渠道，形成了集渠道、沟道、水库以及鱼塘等人工水文网，自然环境和人类活动的相互作用形成许多湖泊湿地，灌区内绝大部分湖泊湿地都依赖于引入的黄河水，通过渠道、农田渗漏为地下水的补给，以及黄河河床水流对地下水的侧向补给（孙胜民等, 2012）。近些年随着宁夏经济的发展，农业面源污染、水产养殖排水、工业排水以及生活污水排放等，都对宁夏引黄灌区湖泊水质、水环境造成了一定的威胁。

水环境质量评价是水环境管理的一项基础性工作，合理的评价方法可以准确描述河流的水质状况，以满足水环境管理和决策需要（尹海龙等, 2008;陆卫军等, 2009; 陈艳卿等, 2011）。在我国城市河流水质评价研究中，综合水质标识指数法具有较好的评价效果和应用前景（徐祖信, 2005; 周密等,2017）。本文对湖泊不同时段进行水质评价、富营养化评价，充分了解湖泊水质变化情况，提出相应的对策，为湖泊管理者提供科学依据。

1 宁夏引黄灌区湖泊概况

宁夏引黄灌区主要包括银川市三区两县、石嘴山市全部及灵武市、沙坡头区、中宁县、青铜峡市及利通区的引黄灌区部分和黄河左岸部分，总面积168万hm2，约占全区面积的29%。根据2010年宁夏回族自治区湿地资源调查结果，宁夏引黄灌区涉及到的市、县共有湿地15.8万hm2，占宁夏湿地资源的76%，其中湖泊湿地面积3.35万hm2。根据《宁夏回族自治区河湖管理“十三五”规划报告》，宁夏引黄灌区常年水面面积大于100 hm2的湖泊有26个，水面面积总和为25 056 hm2，水面面积小于100 hm2的重要湖泊有15个,水面面积总和为783 hm2。

2 评价方法

2.1 水质评价方法

水质评价采用综合水质标识指数法（徐祖信,2005），标识指数由整数位和三位或四位小数位组成，其结构为：

式中：IWQ为综合水质标识指数；X1.X2由计算获得；X3和X4根据比较结果得到；X1为湖泊总体的综合水质类别；X2为综合水质在X1类水质变化区间所处位置；X3为参加整体水质评价的指标中，劣于水功能区标准的水质指标个数，X4代表水质类别与功能区划设定类别比较结果，视综合水质的污染程度，X4为一位或两位有效数字。

通过综合水质标识指数X1.X2，结合《国家地表水环境质量标准》的分类，可以判断水体的水质类别和污染程度：当1.0≤X1.X2≤2.0时，水质状况为Ⅰ类；当2.0＜X1.X2≤3.0时，水质状况为Ⅱ类；当3.0＜X1.X2≤4.0时，水质状况为Ⅲ类；当4.0＜X1.X2≤5.0时，水质状况为Ⅳ类；当5.0＜X1.X2≤6.0时，水质状况为Ⅴ类；当6.0＜X1.X2≤7.0时，水质状况为劣Ⅴ类但不黑臭；当X1.X2＞7.0时，水质状况为劣Ⅴ类且黑臭。

综合水质标识指数的核心是综合水质指数X1.X2的计算，单因子水质标识指数的权重分配对综合水质指数有很大影响，参考张欢等（2012）研究成果，采用超标权重法计算X1.X2：

式中：Pi为超标指标的单因子水质标识指数（徐祖信, 2005），计算方法详见文献，每项指标各占一个权重；m为超标指标的数目；Pj为其他参与综合评价的非超标指标的单因子水质标识指数，所有非超标指标共计一个权重，n为非超标指标的数目。

2.2 富营养评价方法

采用综合营养状态指数法（TLI（∑））（王明翠等, 2002），来评价湖泊的富营养状态，计算方法详见文献。

根据综合营养状态指数TLI（∑），可以判断湖泊的富营养状况：TLI（∑）＜30时，水体为贫营养；30≤TLI（∑）≤50时，水体为中营养；50＜TLI（∑）时，水体为富营养，其中50＜TLI（∑）≤60时，为轻度富营养；60＜TLI（∑）≤70时，为中度富营养；TLI（∑）＞70时，为重度富营养。

3 研究结果

3.1 水质监测

本文选取7个具有代表性的湖泊，分别为宁夏5A级旅游景区沙湖、引黄灌区北部水域面积较大的星海湖、银川市最大湖泊阅海湖、西部地区黄河流域湿地公园鸣翠湖、面积小补水条件单一的宝湖、多水源补水的人工河道艾依河城市段、沙漠湿地腾格里湖，进行水质及富营养化评价。本文采用2016年基础调研数据和宁夏水利厅公布的宁夏水体质量监测数据，水质监测值详见表1。

表1 宁夏引黄灌区重点河湖2016年水质监测值Table 1 2016 water quality monitoring values of key lakes

3.2 水质评价

根据2016年各湖泊水质监测资料，公园湖泊水环境功能区目标执行国家标准（GB-3838-2002）Ⅳ类 标 准， 选 取 DO、CODMn、BOD5、NH3-N、TP和TN 6个项目作为主要评价指标，对各湖泊的水质标识指数进行计算，详细计算结果见表2。同时利用chla、TP、TN、SD和CODMm5个指标的监测值，计算各湖泊综合营养状态指数，计算结果见表3。

3.3 结果与分析

（1）通过单因子水质标识指数计算结果可以看出，宁夏引黄灌区重点湖泊几个评价指标中，主要超标因子为TP和TN，其余指标仅个别湖泊个别月份超标。TP和TN水质标识指数对比分析详见图1，其中星海湖、艾依河和腾格里湖超标较为突出。分析主要原因为星海湖和艾依河承接了部分农田排水沟的水，农田排水沟的水质均为劣Ⅴ类，从而导致湖泊水质受污染；腾格里湖内有封闭的鱼塘，专门用来进行水产养殖，现场调研时发现鱼塘水质较差，边缘存在水华现象，鱼塘每年会定期将水排放至主湖内，从而导致湖泊水质受到一定污染。

（2）通过各湖泊综合水质标识指数对比分析（图2），可以看出多数湖泊达到了水环境功能区目标Ⅳ类水标准，仅星海湖和腾格里湖水质个别月份接近或达到Ⅴ类水质，这得益于宁夏近些年水环境治理工作的大力开展。近些年，宁夏开展了湖泊水系连通工作，种植或投放水生动植物，水质污染较严重的湖泊截断农田排水沟补水口，提高黄河水补水量等一系列水环境整治工作，取得了一定成效。

各湖泊水质随季节变化呈现一定特征，沙湖、阅海湖、鸣翠湖、艾依河、宝湖，基本呈现冬季、春季水质情况较差，夏秋季节较好。分析主要原因与湖泊补水季节相关，宁夏引黄灌区湖泊主要依靠黄河水、农田排水沟水以及降水补水，黄河水和农田排水沟一般4-11月补水，期间9-10月黄河水停水；而宁夏降水量集中，主要分布在7、8、9三个月，约占全年降水量的70%左右。湖泊从11月到来年的4月前不进行补水，从而导致湖泊水量减少，污染物累积，湖泊水质变差。

表2 单因子和综合水质标识指数评价结果Table 2 Evaluation results of single factor and comprehensive water quality labeling index

表3 综合营养状态指数评价结果Table 3 Evaluation results of comprehensive nutritional status index

图1 各湖泊TP和TN水质标识指数对比图Fig.1 Comparison of water quality identif i cation index between TP and TN in lakes

图2 各湖泊综合水质标识指数对比图Fig.2 Comparison of comprehensive water quality identif i cation index of each lake

图3 各湖泊综合营养状态指数对比图Fig.3 Comparison of comprehensive nutritional status index of each lake

（3）通过各湖泊综合营养状态指数对比分析（图3），几个重点湖泊中，除鸣翠湖和宝湖以外，其余湖泊均存在轻度至中度的富营养化状况，富营养化状况在夏季和秋季更为严重。主要原因是鸣翠湖和宝湖在湖泊管理上更为关注湖泊水环境健康发展，使湖泊水质保持在Ⅲ类水，如鸣翠湖采取了湖面游客观光船禁用燃气船、封闭农田排水沟补水口、种植水质净化效果较好的水生植物等措施。

4 保护对策

通过上述分析可以看出，宁夏引黄灌区重点湖泊总体水质较好，水质超标因子主要为TP和TN，但湖泊富营养化现象较为普遍，加之宁夏引黄灌区湖泊流动性差，水源补给紧缺，湖泊自净能力差，在今后的管理中，应加强水资源保护和全区内湖泊水质的监测，采取合理的对策保护湖泊湿地生态健康，建立美丽宜居的生态环境。

（1）加强宁夏引黄灌区农业面源污染的管控。农业面源污染已成为宁夏引黄灌区水体污染的最主要来源（张爱平等，2010），而农业面源污染因涉及范围广、复杂性强与监测难度大等特点，至今没有采取有效的措施来控制。因此相关部门应当给予高度重视，出台与农业生态环境保护与农业面源污染综合防治相关的政策法规，从源头、过程和末端等各个农业生产农资使用环节有效防治农业面源污染（赵欣，2017）。

（2）控制水体养殖污染排放。完善整个水产养殖管理体系，建立科学的水产养殖结构，将各种环境制约因素和对于环境造成影响的因素进行合理调控，避免水产养殖过程对环境的危害，并且有效保障水产养殖的综合效能（陈研，2017）。

（3）加大工业污水、农村生活污水处理力度。加大工业园区污水处理厂的建设，同时加大农村生活污水集中处理设施的建设，全面提升引黄灌区排水沟道水质。

（4）多水源补水，增强湖泊流动性。宁夏引黄灌区内湖泊在20世纪初多依靠农田排水沟道补水，但近些年随着农业面源污染、工业排污、生活排污等，造成排水沟道水质恶化，多数湖泊已经不采用排水沟道补水，完全依靠黄河水补水。由于黄河水供求紧张，湖泊补水已面临非常严峻的形势。因此，应扩宽湖泊补水渠道，保障湖泊置换水量，以增强湖泊自净能力。

（5）加强湖泊科学管理。相关部门应加强湖泊水质及水环境监测平台建设（盖世广等，2017），加大环境保护重视及投资力度。对于旅游开发的湖泊湿地，应重视生态环境与经济效益之间的平衡，保持湖泊水生态环境的健康发展。