酒泉市辖区黑河水系地表水环境质量分析

张 静 高 娜 惠亚梅 文 婷

（甘肃省酒泉生态环境监测中心 甘肃酒泉 735000）

引言

黑河流域是我国西北干旱地区的第二大内陆河流，其位于祁连山和河西走廊的中段，大致界于东经96°04′-102°04′，北纬37°45′-42°40′。东起张掖市山丹县境内大黄山，与石羊河流域相接，西以嘉峪关境内黑山为界，与疏勒河相邻，南起青海省祁连县境内的祁连山，北至额济纳旗境内的居延海，东西宽约390km，南北长约510km，黑河流域地势有南高北低、地形复杂多变的特点，上游为祁连山地，降水多，蒸发少、气温低，是黑河的发源地，黑河中游地势平坦是黑河的主要用水区，黑河下游段降水量少、蒸发量大，是黑河径流的消失区。黑河流域的山区径流由降水和冰川融水组成，相关资料显示黑河流域呈现地下补水量逐年减少，泉水资源有所衰减等特征[1]。

黑河流域可划分为东、中、西三个子水系。其中西部水系为洪水河、讨赖河水系，归宿于金塔盆地；中部为马营河、丰乐河诸小河水系，归宿于明花、高台盐池；东部子水系包括黑河干流、梨园河及东起山丹瓷窑口、西至高台黑大板河的20 多条。酒泉市境内河流均分属疏勒河、黑河、哈尔腾河三大水系，属黑河水系有黑河（金塔段）、讨赖河、洪水河、丰乐河、马营河等。酒泉市境内黑河流经金塔县，河流长度（金塔段）136km，流域面积12441.9km2，多年平均径流量11.3 亿m3。黑河水系的径流是酒泉市一区一县（肃州区、金塔县）工业、农业、生活用水的主要来源，在工农业生产、调节气候、促进旅游等方面发挥了重要作用，尤其在纳污、削减污染物方面起关键作用。

近年来，酒泉市深入贯彻落实国家“水十条”和《甘肃省水污染防治方案》，从严落实河（湖）长制，不断强化污水处理质效、全面细化水污染物减排、持续推进区域内水污染防治等措施，有效遏制了酒泉市辖区内黑河水系河流水质的恶化，促使了水生态的恢复。

1 评价断面

为准确评价“十三五”期间酒泉市辖区黑河水系河流湖库水质变化趋势，本文选择2016-2020 年时段黑河水系的2 个水库断面和3 个河流断面进行分析。水库断面分别为解放村水库、鸳鸯池水库。河流断面分别为哨马营断面、北大河桥断面和城郊农场断面。

其中北大河桥断面为黑河水系进入酒泉的控制断面；城郊农场、解放村水库、鸳鸯池水库是黑河水系在酒泉境内用水区，北大河酒泉市段中游排污企业污水进入河道；城郊农场断面断面上游约3km 处，临水河与北大河汇合。在北大河城郊农场断面下游约2km 处水流进入鸳鸯池水库，再汇入解放村水库。哨马营为黑河水系在酒泉的出境断面。

2 评价项目

选用《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）表1 中除水温、总氮、粪大肠菌群以外的21 项监测数据作为评价指标。根据“十三五”期间水污染环统数据，2020 年酒泉市七个县（市、区）中，肃州区废水排放量最多，其次是玉门市和金塔县。且肃州区、金塔县废水主要来源于工业源，2020 年酒泉市七个县（市、区）中，氨氮、总磷排放量最多的是肃州区。

通过对黑河水系酒泉段周边污染源调查评价以及人为因素的干预选取氨氮和总磷作为评价因子，以此来判断十三五期间酒泉市辖区内黑河水系地表水水质变化趋势。

3 水质变化趋势及预测方法

水环境质量现状、变化趋势以及水环境受污染过程的变化是非常复杂的，易受季节、水文、气象等自然因素及污染物排放的时空分布及强度等物理因素的影响，而且与区域内社会、经济发展程度息息相关，是各种因素相互作用，是一个开放的，非平衡的迁移转化的过程[2]。

水质变化趋势及预测方法较为多样，需要根据所处的区域水质水文气候及评价目的、水质特性等选取适用的方法，本文采用单因子评价法、内梅罗污染指数法和spearman 秩相关系数对“十三五”期间酒泉辖区内黑河水系河流湖库地表水进行评价。并且通过灰色建模软件筛选出酒泉市辖区黑河水系地表水符合模型精度要求的点位，从而对“十四五”期间酒泉市辖区内黑河水系地表水环境质量进行了初步预测。

4 水质变化趋势

4.1 单因子评价法分析水质

通过对“十三五”期间酒泉区域内黑河水系所设监测点位的氨氮、总磷等2 项污染物浓度采取单因子评价法，污染物浓度变化具体如表1。

表1 “十三五”期间酒泉市辖区黑河水系监测断面污染物浓度变化趋势

北大河桥：

2016-2020 年，氨氮年均值分别为0.09、0.08、0.04、0.08、0.05 mg/L，经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.575＜0，说明2016-2020 年该断面氨氮浓度有所下降，且|Rs|小于临界值0.900，所以氨氮浓度下降趋势不显著；总磷年均值分别为：0.03、0.03、0.03、0.02、0.01 mg/L。经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.850＜0，说明2016-2020 年该断面氨氮浓度有所下降，且|Rs|小于临界值0.900，所以总磷浓度下降趋势不显著。

城郊农场：

2016-2020 年，氨氮年均值分别为：0.65、0.38、0.17、0.12、0.18mg/L，经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.700＜0，说明2016-2020 年该断面氨氮浓度有所下降，且|Rs|小于临界值0.900，所以氨氮浓度下降趋势不显著；总磷年均值分别为：0.06、0.05、0.04、0.04、0.03 mg/L，经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.925＜0，说明2016-2020 年该断面总磷浓度有所下降，且|Rs|大于临界值0.900，所以总磷浓度下降趋势显著。

鸳鸯池水库：

2016-2020 年，氨氮年均值分别为：0.38、0.21、0.09、0.29、0.14 mg/L，经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.700＜0，说明2016-2020 年该断面氨氮浓度有所下降，且|Rs|小于于临界值0.900，所以氨氮浓度下降趋势不显著；总磷年均值分别为：0.03、0.03、0.02、0.02、0.02 mg/L，经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.925＜0，说明2016-2020 年该断面总磷浓度有所下降，且|Rs|大于临界值0.900，所以总磷浓度下降趋势显著。

解放村水库：

2016-2020 年，氨氮年均值分别为：0.21、0.13、0.06、0.16、0.15 mg/L，经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.200＜0，说明2016-2020 年该断面氨氮浓度有所下降，且|Rs|小于临界值0.900，所以氨氮浓度下降趋势不显著；总磷年均值分别为：0.02、0.02、0.01、0.01、0.01 mg/L，经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.825，说明2016-2020 年该断面氨氮浓度有所下降，且|Rs|小于临界值0.900，所以总磷浓度下降趋势不显著。

哨马营：

2016-2020 年，氨氮年均值分别为：0.09、0.15、0.16、0.08、0.10 mg/L，经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.150＜0，说明2016-2020 年该断面氨氮浓度有所下降，且|Rs|小于临界值0.900，所以氨氮浓度下降趋势不显著；总磷年均值分别为：0.06、0.05、0.04、0.03、0.03 mg/L，经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.925＜0，说明2016-2020 年该断面总磷浓度有所下降，且|Rs|大于临界值0.900，所以总磷浓度下降趋势显著。

对“十三五”期间监测数据进行梳理，综合判定酒泉市辖区黑河水系地表水综合水质类别，具体见表2。

表2 “十三五”期间酒泉市辖区黑河水系地表水断面综合水质类别表

“十三五”期间，哨马营断面、北大河桥断面、解放村水库断面水质类稳定达到优，城郊农场断面、鸳鸯池水库水质类别在良好以上，且从“十三五”末年（2020）水质与初年（2016）年相比，水质类别有明显提升，Ⅲ类水体基本消除，水质类别均优。

4.2 内梅罗污染指数法和spearman秩相关系数分析水质

经过计算，“十三五”期间酒泉市辖区内黑河水系地表水环境水质变化趋势见表3。

表3 “十三五”期间酒泉市辖区黑河水系地表水水质变化趋势

哨马营：

经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.625＜0，说明2016-2020 年哨马营断面污染指数下降，且|Rs|小于临界值0.900，所以哨马营水质好转趋势不显著，水质变化平稳。

城郊农场：

经spearman 秩相关系数检验，Rs=0.675＞0，说明2016-2020 年城郊农场断面污染指数上升不显著，且|Rs|小于临界值村0.9000，所以城郊农场水质变化趋势不显著，水质变化呈现不稳定性。

北大河桥：

经spearman 秩相关系数检验，Rs=0.825＜0，说明2016-2020 年北大河桥断面污染指数上升不显著，且|Rs|小于临界值0.9000，所以北大河桥水质好转趋势不显著，水质变化呈现不稳定性。

解放村水库：

经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.300＜0，说明2016-2020 年解放村水库污染指数下降，且|Rs|小于临界值0.9000，所解放村水库水质好转不明显。

鸳鸯池水库：

经spearman 秩相关系数检验，Rs=-0.925＜0，说明2016-2020 年鸳鸯池水库综合污染指数呈下降趋势，且|Rs|大于临界值0.9000，所以鸳鸯池水库水质显著好转。

5 环境质量预测

本文仅针对目前现有2016-2020 年环境统计数据，选取典型断面对“十四五”期间酒泉市水环境质量进行预测，通过灰色建模软件筛选出酒泉市辖区内符合模型精度要求的点位并进行相应的预测，结果仅供参考。本文预测结果对比分析是与“十三五”初年和末年进行比较分析。

表4 预测模型精度评价对照表

本次预测选取酒泉市黑河水系代表性断面数据进行模型预测与精度评级，选取城郊农场断面和哨马营断面进行预测，精度验证结果见表5。

表5 水环境预测模型精度验证统计表

表5 看出，方差比C 检验结果均小于0.35，结果评价等级均为1 级（好），均符合模型预测结果验证要求。通过对主要断面城郊农场、哨马营断面进行预测，方差比C 检验结果均小于0.5，结果评价等级为1 级（好），均符合模型预测结果验证要求。

在“十四五”期间酒泉市通过持续实施水污染防治行动，加强水生态系统修复，全面落实河（湖）长制，强化污水处理厂提质增效和工业园区用水集中管理等措施，酒泉辖区黑河水系哨马营断面、城郊农场断面综合污染指数均呈现下降趋势，水质状况趋势稳中向好；哨马营断面综合污染指数2025 年相比2016 年预计下降约44.4%，比2020 年预计下降约28.6%；城郊农场断面综合污染指数2025 年相比2016 年预计下降约19.1%，比2020 年预计下降约23.2%。

图1 水环境预测结果趋势图

结语

“十三五”期间酒泉市辖区内黑河水系中3 个河流断面和2 个湖库断面主要污染物氨氮、总磷浓度均有不同程度的下降趋势，其中城郊农场、鸳鸯池水库和哨马营断面3 个断面的总磷浓度呈明显下降趋势；3 个河流断面和2 个湖库断面水质均良好且向优发展趋势，其中鸳鸯池水库水库、哨马营断面水质显著好转；预测“十四五”期间酒泉市辖区内鸳鸯池水库、哨马营断面综合污染指数均呈现下降趋势。