艾依河農(nóng)田排水水源狀況及其水質(zhì)保障,農(nóng)田水利論文

艾依河農(nóng)田排水水源狀況及其水質(zhì)保障,農(nóng)田水利論文艾依河地處寧夏銀川平原的青銅峽河西灌區(qū)，位于賀蘭山和黃河之間，是一條生態(tài)景觀(guān)河，2006年10月被水利部評(píng)為國(guó)家級(jí)水利風(fēng)景區(qū)。艾依河總長(zhǎng)158.5km，穿過(guò)永寧縣、金鳳區(qū)、興慶區(qū)、賀蘭縣、平羅縣、惠農(nóng)區(qū)6個(gè)縣區(qū)，連通賀蘭山東麓的10多座攔洪庫(kù)、滯洪區(qū)；與唐徠渠、西干渠、第二農(nóng)場(chǎng)渠相連，能夠補(bǔ)給黃河水，疏導(dǎo)灌區(qū)停灌后的渠道積水；接引灌區(qū)永清溝、過(guò)江溝、第二排水溝、盈豐溝、四二干溝、平二支溝、南梁溝等10多條溝道；沿途連接了閱海、沙湖等湖泊濕地，構(gòu)成水面6.35萬(wàn)畝〔15畝=1hm2〕，設(shè)計(jì)水位蓄水量近7000萬(wàn)m3。據(jù)監(jiān)測(cè)，河道年均來(lái)水總量5581萬(wàn)m3，華而不實(shí)，溝道補(bǔ)水3851萬(wàn)m3，黃河生態(tài)補(bǔ)水1284萬(wàn)m3，雨洪水資源化446萬(wàn)m3。艾依河的主要水源是農(nóng)田排水〔灌溉回歸水〕，由各級(jí)排水溝道聚集后補(bǔ)給河道，其次是生態(tài)補(bǔ)水〔黃河水〕，第三是賀蘭山東麓部分雨洪水。由于農(nóng)田排水富含氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致艾依河呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)。農(nóng)田排水水質(zhì)的優(yōu)劣成為艾依河水環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵和決定因素，有必要認(rèn)真研究農(nóng)田排水對(duì)河道水體水質(zhì)的影響和作用，為艾依河在有效利用農(nóng)田排水、合理管理河湖生態(tài)水系、維持水資源使用功能、河道生態(tài)治理等方面提供技術(shù)根據(jù)。二、艾依河農(nóng)田排水水源狀況與艾依河直接相連補(bǔ)給農(nóng)田排水的骨干溝道有平二支溝、四二干溝、第二排水溝、南梁溝。對(duì)4條溝道補(bǔ)水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，平二支溝補(bǔ)水量最大，然后依次是四二干溝、南梁溝、二排。總體上，以3年平均補(bǔ)水量看，平二支溝補(bǔ)水1990萬(wàn)m3，占52%；四二干溝補(bǔ)水980.05萬(wàn)m3，占25%；二排補(bǔ)水448.25萬(wàn)m3，占12%；南梁溝補(bǔ)水431.88萬(wàn)m3，占11%。2018年，艾依河景觀(guān)水道共接納了3811萬(wàn)m3農(nóng)田排水，2018年增加到4046萬(wàn)m3，2018年減少到3696萬(wàn)m3。對(duì)2018年4個(gè)主要補(bǔ)水溝道補(bǔ)水量進(jìn)行比擬，溝道補(bǔ)水規(guī)律類(lèi)似，豐水期均出如今59月，如此圖1。圖1中顯示，2018年溝道來(lái)水春冬兩季〔12月次年4月〕較少，夏秋〔511月〕較多，這與銀川平原種植春小麥及一季稻兩種農(nóng)作物灌溉用水規(guī)律完全吻合〔渠道每年4月中旬春灌放水，至9月下旬停水，10月下旬11月下旬再次放水冬灌〕。引黃灌區(qū)秋灌結(jié)束后，9月中旬10月下旬，各補(bǔ)水溝道來(lái)水量大幅度減少，10月下旬灌區(qū)冬灌開(kāi)場(chǎng)后，退水又有小幅度的增加。艾依河溝道水源來(lái)水量呈現(xiàn)年周期及季節(jié)性周期變化，基本可分為枯水期和豐水期。枯水期為上年11月下旬下年度4月上旬，為寧夏的冬春季節(jié)，溝道無(wú)補(bǔ)水或少量補(bǔ)水，而下游河湖蒸發(fā)〔冬季河湖大水面蒸發(fā)量1~2mm/d〕，滲漏損失仍較大，河湖水位逐步下降；豐水期為當(dāng)年5月始11月下旬止。三、艾依河農(nóng)田排水水源營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷構(gòu)造與變化研究艾依河為新建水體，水體生態(tài)系統(tǒng)尚處于變化演替經(jīng)過(guò)中，其水質(zhì)與所處營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)受進(jìn)水水源的水質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)影響較大。最近幾年河道水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表示清楚，不同季節(jié)各樣點(diǎn)總氮〔TN〕全年超過(guò)國(guó)家地表水Ⅴ類(lèi)水總氮標(biāo)準(zhǔn)，這與農(nóng)業(yè)灌溉退水中總氮超標(biāo)是相符的。農(nóng)田退水作為艾依河主要補(bǔ)水水源是不可改變的，因而外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮的治理將是艾依河水體富營(yíng)養(yǎng)化控制重點(diǎn)工作。1.水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置結(jié)合艾依河水系布局特點(diǎn)和多年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，按河道上游到下游排列，選擇了8個(gè)典型水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面，分別為:平二支溝、二排、四二干溝、北京路碼頭、委湖、小西湖、連通湖、閱海閘。2.艾依河營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷分析由于艾依河水源主要來(lái)自農(nóng)業(yè)灌溉退水，其營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷種類(lèi)主要是總氮〔TN〕、氨氮〔NH3-N〕、總磷〔TP〕及生化耗氧量〔BOD〕，構(gòu)成比擬簡(jiǎn)單，無(wú)城市生活污水特征及工業(yè)污水特征，由于銀川大氣降水較少，成分比擬復(fù)雜的城市地表污染物對(duì)艾依河水系影響較小。3.艾依河的營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷變化特征平二支溝、二排、四二干溝3條骨干溝道水源的總氮、總磷、氨氮營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷較高，總氮夏秋季普遍到達(dá)2.0~5.0mg/L，冬春季普遍到達(dá)5.0~10.0mg/L；總磷普遍到達(dá)0.1~0.45mg/L；氨氮夏秋季普遍在1.0~2.0mg/L，冬春季普遍到達(dá)5.0~10.0mg/L。農(nóng)田排水水質(zhì)明顯較差，枯水期尤為明顯。主河道和湖泊的水體水質(zhì)，夏秋季節(jié)總氮在1.5mg/L以?xún)?nèi)，總磷在0.05mg/L左右；冬春季節(jié)總氮在2.0~4.0mg/L，總磷在0.1mg/L以?xún)?nèi)；而全年河湖水體氨氮基本在1.0mg/L下面。河湖水質(zhì)大幅度好于上游農(nóng)田排水水源水質(zhì)。艾依河所處地區(qū)冬春季氣溫低，冬季平均溫度是-9.0~2.0℃，春季平均溫度是-3.0~11.0℃，水面結(jié)冰，水體溶氧降低，硝化菌無(wú)活性，以及冬春季河湖水位逐步下降等綜合原因，導(dǎo)致冬春季河湖各水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面總氮、氨氮嚴(yán)重超標(biāo)。夏秋季豐水期由于補(bǔ)水多，河道水生植物生長(zhǎng)旺盛，河道對(duì)水體中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的降解能力強(qiáng)，故夏秋季水體水質(zhì)較好。這也就科學(xué)解釋了艾依河營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷年內(nèi)呈現(xiàn)兩頭高中間低的趨勢(shì)，以及冬春季河道水體總氮、氨氮含量嚴(yán)重超標(biāo)的原因。艾依河河道、湖泊TN年平均濃度超地表水Ⅴ類(lèi)指標(biāo)1.35倍，豐水期TN水平較低，保持在地表水Ⅳ類(lèi)；TP年平均在地表水Ⅲ~Ⅳ類(lèi)范圍；NH3-N全年在地表水Ⅱ～Ⅲ類(lèi)之間。艾依河溝道水源營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷固然較高，但通過(guò)河湖濕地的凈化消減，基本保證了豐水期內(nèi)主河段的水質(zhì)安全。4.溝道水源與艾依河營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷相關(guān)性分析艾依河溝道水源中，平二支溝年入河水量最多，但其營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷對(duì)下游河湖影響有多大，計(jì)算中要參考的因素很多，如流量、流速、蒸發(fā)量、河湖滲漏、地表潛水側(cè)補(bǔ)、大氣降水、內(nèi)源營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷釋放等眾多因素，往往還不能真實(shí)反映這一關(guān)系，假如用相關(guān)性分析則可簡(jiǎn)單講明問(wèn)題的本質(zhì)。艾依河補(bǔ)水溝道由于上下游高程上的差異不同使其營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷相對(duì)獨(dú)立，只要下游斷面數(shù)據(jù)能夠表現(xiàn)出河道水質(zhì)變化的真值，同時(shí)也具體表現(xiàn)出上游水源的營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷類(lèi)型。所以將上游平二支溝、二排、四二干溝的TN、TP、NH3-N月均值作為相對(duì)獨(dú)立的比對(duì)值與下游第一個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面北京路碼頭斷面TN、TP、NH3-N的月均值作相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析，可知：①平二支溝TN負(fù)荷與北京路碼頭TN負(fù)荷到達(dá)0.97的正相關(guān)，而四二干溝和二排與北京路碼頭TN相關(guān)性極低，表示清楚艾依河TN負(fù)荷受平二支溝的外源輸入TN的支配。②二排的TP負(fù)荷與北京路碼頭TP負(fù)荷為0.77的正相關(guān)，而平二支溝和四二干溝與北京路碼頭的TP極低相關(guān)或不相關(guān)，表示清楚艾依河外源TP與二排有較大關(guān)系。但從入水水量看，2018年二排退水量?jī)H占全年艾依河上游來(lái)水的10%，講明艾依河的TP有一部分是來(lái)自?xún)?nèi)源釋放。③平二支溝和四二干溝的NH3-N與北京路碼頭不相關(guān)，二排與北京路碼頭的NH3-N負(fù)荷較低相關(guān)，同理二排退水量占總退水量比例較小也不會(huì)支配下游NH3-N負(fù)荷，可能的原因是下游河段水體反硝化反響有其本身規(guī)律。艾依河主河道的營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷中，只要TN負(fù)荷全年與溝道補(bǔ)水時(shí)間及溝道水源相關(guān)性較大，主河段TN水平受平二支溝來(lái)水支配，其余營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷與溝道水源相關(guān)性較低或不相關(guān)。四、艾依河水質(zhì)保障措施1.建章立制，為河道水生態(tài)保衛(wèi)保駕護(hù)航最近幾年，自治區(qū)出臺(tái)了(寧夏艾依河管理辦法〕(艾依河水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)〕(關(guān)于加強(qiáng)艾依河銀川段生態(tài)保衛(wèi)的決定〕，建立了艾依河水污染防治和水生態(tài)修復(fù)聯(lián)席會(huì)議制度，對(duì)推動(dòng)艾依河水生態(tài)良性運(yùn)行起到了重要作用。2.采取水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)度措施，保障水環(huán)境安全對(duì)于農(nóng)田排水水源，根據(jù)其富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量一年四季的變化規(guī)律，在其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高時(shí)〔十分是總氮含量超過(guò)2.0mg/L〕，運(yùn)用調(diào)度手段，關(guān)閉溝水匯入河道的進(jìn)水閘，溝水沿原溝道排泄，限制高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水流進(jìn)入河道。適當(dāng)為河道補(bǔ)充生態(tài)水〔黃河水〕，保證河道水位，提高水體自?xún)裟芰?，降低富營(yíng)養(yǎng)化程度。4月份寧夏引黃灌區(qū)開(kāi)灌后為河道補(bǔ)水一次，改善河湖水質(zhì)，知足河道沿線(xiàn)綠化用水量；69月進(jìn)入汛期，控制河道低水位運(yùn)行，當(dāng)灌區(qū)灌溉干渠供水量和灌區(qū)需水量不匹配時(shí)，干渠調(diào)控多余水量退入艾依河進(jìn)行利用；秋灌和冬灌停水后疏導(dǎo)干渠積水進(jìn)入艾依河，使渠道退水資源化，同時(shí)改善河道水質(zhì)。對(duì)于河湖水體水質(zhì)調(diào)控，當(dāng)農(nóng)田排水高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水流已經(jīng)進(jìn)入河道，或者河道內(nèi)水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)高含量時(shí)段，一方面進(jìn)行排泄，把高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從近期的排水口排泄掉；一方面對(duì)河道進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水摻淡，控制河道水質(zhì)，防止產(chǎn)生藍(lán)綠藻。3.建立水生態(tài)屏障對(duì)于艾依河流域的農(nóng)業(yè)面源污染，逐步施行河道流域種植業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)構(gòu)造調(diào)整，明確污染減排目的，科學(xué)、減量使用化肥、農(nóng)藥，監(jiān)管畜牧及漁業(yè)生產(chǎn)污水集中處理，減少農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量。對(duì)于進(jìn)入溝道和河湖的水體主要采用三段法建立水生態(tài)屏障：第一段是建立生態(tài)溝，對(duì)骨干溝道農(nóng)田排水水源進(jìn)行水生植物凈化，禁止在溝道上設(shè)置排污口；第二段是建立凈化湖，在溝道入河口開(kāi)發(fā)湖泊濕地，農(nóng)田排水水體中氮磷、有機(jī)物等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)湖泊濕地降解、消減，讓凈化后的干凈水進(jìn)入河道；第三段是干凈河，在河道中仍能夠采取水利調(diào)度、河道保潔、河道分類(lèi)管理、水生動(dòng)物管理、水生植物管理、監(jiān)督船舶旅游污染、水質(zhì)跟蹤化驗(yàn)、科研攻關(guān)、執(zhí)法宣傳等措施保衛(wèi)河道水環(huán)境。4.水生動(dòng)植物管理水生植物過(guò)量生長(zhǎng)的湖泊水域，主要采用秋冬季收割的手段進(jìn)行水生植物生物量輸出，防止水草落入湖底腐爛造成輸出的生物量再次返湖；對(duì)短季生長(zhǎng)的水草〔如麥黃草在6月份浮在水面一片灰色，影響景觀(guān)〕，在其衰落期進(jìn)行人工或機(jī)械去除，防止水草死亡沉落水底帶來(lái)二次污染；適量放養(yǎng)草、鯉、鯽、鰱魚(yú)、蟹蝦，探尋求索建立水魚(yú)草