汾河上游流域沿程典型水样点水质变化分析

第3 期
李俊英等： 汾河上游流域沿程典型水样点水质变化分析
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质的单项指数取 0. 1，若超出标准按 Ii = （ Ci － D） / （ V － D） 计算，其中，D 为上、下限均值，V 为上限或 下限。
2011 年 6 月 9（ 3） ： 59-64
中国水土保持科学 Science of Soil and Water Conservation
Vol． 9 No． 3 Jun． 2011
汾河上游流域沿程典型水样点水质变化分析
李俊英1 ，李素清2 ，韩锦涛2
（ 1． 山西农业大学林学院，030801，山西太谷； 2． 山西大学黄土高原研究所，030006，太原）
1 研究区概况
汾河是黄河的主要支流，是山西第一大河，全长 716 km，由 北 向 南 纵 贯 山 西 全 省，流 域 面 积 3 万 9 471 km2 ，占全省面积的 25% 。汾河发源于宁武县 东寨镇管涔山脉楼山下的水母洞、周围的龙眼泉、支 锅奇石支流，流经东寨、三马营、宫家庄、二马营、头 马营、化北屯、山寨、北屯、蒯通关、宁化、坝门口、南 屯、子房庙和川湖屯等村庄出宁武后，流经静乐、古 交、太原、清徐、祁县、介休、霍州、洪洞、临汾、侯马、 运城等市（ 县） ，在河津万荣县庙前村汇入黄河，根 据河道的不同地形分为上、中、下游： 管涔山至上兰 村为上游段，流域面积 7 705 km2 ，占整个流域面积 的 19. 5% ，河道长 217 km，河道比降大（ 7‰） ，上游 段主要是土石山区和黄土丘陵区，特殊的地质地貌
Changes of water quality in typical sites along upstream of Fen River
Li Junying1 ，Li Suqing2 ，Han Jintao2
（ 1． College of Forestry of Shanxi Agricultural University，030801，Taigu，Shanxi； 2． Institute of Loess Plateau，Shanxi University，030006，Taiyuan： China）
摘要 为研究 25 年来汾河上游流域的水环境变化是否影响太原居民正常供水，以确保该流域经济和环境的可持 续发展，根据汾河上游流域 1985—2010 年水质资料和 5 个水样点（ 汾河头马营、宁化、东寨、河岔、汾河水库） 的水 样，采用单因子评价方法（ 据水质评价标准，确定水质类别） 和综合评价指数法对该流域沿程水质变化进行分析。 结果表明： 1） 汾河上游水质在 2002 年前后变化比较明显，主要表现在水质类型普遍升高，大多从Ⅱ、Ⅲ类水上升为 Ⅳ类以上水质。宁化到河岔间超Ⅲ类水的比例增大，汾河水库水质类型变化不很明显，基本处于Ⅱ、Ⅲ类水质。这 主要是由于上游炼焦、洗煤废水排放和化肥的大量使用使高锰酸盐指数、BOD5 和氨氮上升，导致水质类型发生年际 变化。2） 汾河上游水质污染指标中，高锰酸钾和氨氮沿程都呈上升趋势，说明沿程水域中亚硝酸盐过高，水环境不 适合水中无机和有机污染物的分解，导致水质恶化。3） 汾河上游流域水质综合情况是有机污染物浓度和种类发生 了变化，水体的富营养化程度和硬度日趋增高，主要原因是由于流域用水量增加和污染物处理不当，导致污染严 重。整体来看，汾河上游水质在不断恶化，采取各项措施保护汾河上游流域水环境是当前和今后工作的重点。 关键词 水质类型； 年际变化； 水质沿程变化； 综合评价； 汾河流域
Abstract In order to reveal the effect of water quality along upstream of Fen River on regular water supply to residents in Taiyuan，the capital city of Shanxi Province，the history of water quality over 25 years from 1985 to 2010 was investigated in this study． The water samples were collected from five sites， four villages （ Toumaying，Ninghua，Dongzhai，and Hecha） along the river and Fen River Reservoir upstream． Single factor evaluation method and index method were used to evaluate the water quality． Results showed that： 1） The water quality deteriorated significantly in the upstream area around 2002． For most water samples，quality grade increased from level II or III to level IV or above． High percentage of samples around Ninghua and Hecha areas showed grade lower than level III，whereas Fen River Reservoir showed water quality around level II or III． The deterioration of water quality was mainly due to the increase of concentration of salt permanganate index，BOD5 and NH4+ -N resulted from coke burning，coal washing and heavy use of fertilizers． 2） Salt permanganate index and NH4+ -N showed increasing trend for the water quality upstream of Fen River，mainly due to the low efficiency of decomposition of inorganic and organic pollutants caused by high concentration of nitrite in the water． 3） The general change of the water quality in the upstream area of Fen River occurred to the concentration and varieties of organic pollutants，showing increased level of eutrophication and water hardness，mainly due to increased consumption of water and inappropriate waste treatment． In general，the water quality upstream of Fen
面和河流交汇处的水文站年均、月均实测流量。
2. 2 研究方法
1） 水质评价依据 GB 3838—2002《地面水环境
质量标准》水 质 类 型 标 准，标 准 规 定 以 超 标 倍 数 描
述污染程度，超过Ⅲ类标准为污染水体。标准中的
评价方法是单因子评价法，具体评价过程是分别采
用单项参数代表值，跟水质评价标准直接对比来断 定水质类型［10-14］。
收稿日期： 2010-12-29 修回日期： 2011-04-26 项目名称： 国家林业局 948 项目“河溪植被缓冲带恢复综合技术引进”（ 2006-04-15） ； 山西大学科学科研启动费资助 第一作者简介： 李俊英（ 1975—） ，女，博士研究生，讲师。主要研究方向： 园林工程及水土保持。E-mail： ljy75222@ 163． com
水是人类赖以生存的自然之源，水质分析一直 以来是国内外学者研究的重点。国外水质分析开始 于 20 世纪 50 年代，研究的方向主要集中在全球具 有代表性大河和国际级以及国家级的河流水质分析 2 大领域，其分析方法大多为直观性描述和相关与 回归分析方法为主。90 年代后随着经济的发展，全 球水体污染变得越来越严重，水质研究的方法和模 式呈现多元化，出现了各种数学方法和模型来分析 水质问题和预测未来水质的演化趋势，对全球水质 的研究给予了巨大的贡献［1-2］。我国水质分析始于 70 年代，研究方向也主要集中在大江、大河、湖泊和 地下水方面，研究中重视的是天然水离子的变化，从 污染指标方面研究的较少或不够全面，对于时空变 化大的流域性水质研究尚不多见［3］。
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中国水土保持科学
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River has been deteriorating，it should be the main focus to take all measures to protect the water environment upstream of Fen River． Key words water type； annual changes in water quality categories； streamwise changes in water quality； comprehensive evaluation； Fen River Watershed
Ii
=
Ci Si
wenku.baidu.com
式中： Ci 为 i 种污染物值的平均值，当 Ci 小于评价
标准 1 /10 或最低检测浓度时，Ii 按 0. 1 计算； Si 为 i
种污染物的评价标准。若测试指标超过评价标准
时，计算水质单项指数按 Ii = 1 + lg（ Ci / Si ） 计算； 对 上下限都有标准的指标，如 pH 值，符合标准时，水
2） 水 质 单 项 指 数 法 和 水 质 综 合 评 价 指 数 法［15-16］。水质评 价 是 对 水 体 环 境 优 劣 势 的 现 状 进
行定量描述，现在水质评价的方法很多，我国现行的
水质评价中以水质中某一单项指标所属类别来确定 水质类别情况，这就是水质单项指数法［10］。
（ 1） 水质单项指数
2 资料来源与研究方法
2. 1 水质和水量资料
1） 选取 1985—2010 年山西省引黄工程管理局
从汾河水库到东寨间个监测点的水质监测资料。为
了与取样点相符，选取汾河水库、河岔、宁化、头马营
和东寨 5 个水文水质监测站的水质资料。
2） 1985—2010 年汾河水库管理局监测的汾河
上游流域汾河水库、河岔、宁化、头马营和东寨道断
特征导致该段水土流失严重； 上兰村到灵霍峡入口 的义棠为中游，流域面积达 1 万 6 240 km2 ，横跨太 原和晋中盆地，占整个流域面积的 41% ，河道全长 161 km，地形平坦，土地肥沃，适宜发展灌溉，是主要 的农业和重工业基地； 义棠以下到万荣县庙前村是 下游段，流域面积达 1 万 5 526 km2 ，流经晋南盆地， 区域较多泉水，地形平坦开阔，土地肥沃，有利于发 展灌溉，是山西省灌溉业和种植业发展程度较高的 区域［8-9］。
汾河上游流域水质的研究前期主要集中在局部 区域和流域水质短期的对比分析，其中涉及到的有 汾河水库及其上游饮用水功能区农业面源污染及治 理保护［4］、引黄入晋前后汾河水库水质变化情况及 趋势［5］、汾河水库及其上游水质状况及治理保护对 策研究［6］、汾 河 水 库 水 质 趋 势 分 析［7］ 等，大 多 集 中 在综述方面。笔者选取汾河上游 5 个取样点水质分 析数据，对汾河上游流域的水质类型年际变化、水质 沿程变化、综 合 评 价 等 方 面 进 行 较 详 尽 和 全 面 的 分析。