艾依河農田排水水源狀況及其水質保障,農田水利論文艾依河地處寧夏銀川平原的青銅峽河西灌區，位于賀蘭山和黃河之間，是一條生態景觀河，2006年10月被水利部評為國家級水利風景區。艾依河總長158.5km，穿過永寧縣、金鳳區、興慶區、賀蘭縣、平羅縣、惠農區6個縣區，連通賀蘭山東麓的10多座攔洪庫、滯洪區；與唐徠渠、西干渠、第二農場渠相連，能夠補給黃河水，疏導灌區停灌后的渠道積水；接引灌區永清溝、過江溝、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，構成水面6.35萬畝〔15畝=1hm2〕，設計水位蓄水量近7000萬m3。據監測，河道年均來水總量5581萬m3，華而不實，溝道補水3851萬m3，黃河生態補水1284萬m3，雨洪水資源化446萬m3。艾依河的主要水源是農田排水〔灌溉回歸水〕，由各級排水溝道聚集后補給河道，其次是生態補水〔黃河水〕，第三是賀蘭山東麓部分雨洪水。由于農田排水富含氮磷等營養物質，導致艾依河呈現富營養化趨勢。農田排水水質的優劣成為艾依河水環境質量的關鍵和決定因素，有必要認真研究農田排水對河道水體水質的影響和作用，為艾依河在有效利用農田排水、合理管理河湖生態水系、維持水資源使用功能、河道生態治理等方面提供技術根據。二、艾依河農田排水水源狀況與艾依河直接相連補給農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4條溝道補水監測數據顯示，平二支溝補水量最大，然后依次是四二干溝、南梁溝、二排。總體上，以3年平均補水量看，平二支溝補水1990萬m3，占52%；四二干溝補水980.05萬m3，占25%；二排補水448.25萬m3，占12%；南梁溝補水431.88萬m3，占11%。2018年，艾依河景觀水道共接納了3811萬m3農田排水，2018年增加到4046萬m3，2018年減少到3696萬m3。對2018年4個主要補水溝道補水量進行比擬，溝道補水規律類似，豐水期均出如今59月，如此圖1。圖1中顯示，2018年溝道來水春冬兩季〔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作物灌溉用水規律完全吻合〔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〕。引黃灌區秋灌結束后，9月中旬10月下旬，各補水溝道來水量大幅度減少，10月下旬灌區冬灌開場后，退水又有小幅度的增加。艾依河溝道水源來水量呈現年周期及季節性周期變化，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，溝道無補水或少量補水，而下游河湖蒸發〔冬季河湖大水面蒸發量1~2mm/d〕，滲漏損失仍較大，河湖水位逐步下降；豐水期為當年5月始11月下旬止。三、艾依河農田排水水源營養負荷構造與變化研究艾依河為新建水體，水體生態系統尚處于變化演替經過中，其水質與所處營養狀態受進水水源的水質與營養狀態影響較大。最近幾年河道水質監測結果表示清楚，不同季節各樣點總氮〔TN〕全年超過國家地表水Ⅴ類水總氮標準，這與農業灌溉退水中總氮超標是相符的。農田退水作為艾依河主要補水水源是不可改變的，因而外源性營養物質氮的治理將是艾依河水體富營養化控制重點工作。1.水質監測斷面設置結合艾依河水系布局特點和多年的水質監測數據分析，按河道上游到下游排列，選擇了8個典型水質監測斷面，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.艾依河營養負荷分析由于艾依河水源主要來自農業灌溉退水，其營養負荷種類主要是總氮〔TN〕、氨氮〔NH3-N〕、總磷〔TP〕及生化耗氧量〔BOD〕，構成比擬簡單，無城市生活污水特征及工業污水特征，由于銀川大氣降水較少，成分比擬復雜的城市地表污染物對艾依河水系影響較小。3.艾依河的營養負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、氨氮營養負荷較高，總氮夏秋季普遍到達2.0~5.0mg/L，冬春季普遍到達5.0~10.0mg/L；總磷普遍到達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5.0~10.0mg/L。農田排水水質明顯較差，枯水期尤為明顯。主河道和湖泊的水體水質，夏秋季節總氮在1.5mg/L以內，總磷在0.05mg/L左右；冬春季節總氮在2.0~4.0mg/L，總磷在0.1mg/L以內；而全年河湖水體氨氮基本在1.0mg/L下面。河湖水質大幅度好于上游農田排水水源水質。艾依河所處地區冬春季氣溫低，冬季平均溫度是-9.0~2.0℃，春季平均溫度是-3.0~11.0℃，水面結冰，水體溶氧降低，硝化菌無活性，以及冬春季河湖水位逐步下降等綜合原因，導致冬春季河湖各水質監測斷面總氮、氨氮嚴重超標。夏秋季豐水期由于補水多，河道水生植物生長旺盛，河道對水體中氮磷等營養物質的降解能力強，故夏秋季水體水質較好。這也就科學解釋了艾依河營養負荷年內呈現兩頭高中間低的趨勢，以及冬春季河道水體總氮、氨氮含量嚴重超標的原因。艾依河河道、湖泊TN年平均濃度超地表水Ⅴ類指標1.35倍，豐水期TN水平較低，保持在地表水Ⅳ類；TP年平均在地表水Ⅲ~Ⅳ類范圍；NH3-N全年在地表水Ⅱ～Ⅲ類之間。艾依河溝道水源營養負荷固然較高，但通過河湖濕地的凈化消減，基本保證了豐水期內主河段的水質安全。4.溝道水源與艾依河營養負荷相關性分析艾依河溝道水源中，平二支溝年入河水量最多，但其營養負荷對下游河湖影響有多大，計算中要參考的因素很多，如流量、流速、蒸發量、河湖滲漏、地表潛水側補、大氣降水、內源營養負荷釋放等眾多因素，往往還不能真實反映這一關系，假如用相關性分析則可簡單講明問題的本質。艾依河補水溝道由于上下游高程上的差異不同使其營養負荷相對獨立，只要下游斷面數據能夠表現出河道水質變化的真值，同時也具體表現出上游水源的營養負荷類型。所以將上游平二支溝、二排、四二干溝的TN、TP、NH3-N月均值作為相對獨立的比對值與下游第一個水質監測斷面北京路碼頭斷面TN、TP、NH3-N的月均值作相關性統計分析，可知：①平二支溝TN負荷與北京路碼頭TN負荷到達0.97的正相關，而四二干溝和二排與北京路碼頭TN相關性極低，表示清楚艾依河TN負荷受平二支溝的外源輸入TN的支配。②二排的TP負荷與北京路碼頭TP負荷為0.77的正相關，而平二支溝和四二干溝與北京路碼頭的TP極低相關或不相關，表示清楚艾依河外源TP與二排有較大關系。但從入水水量看，2018年二排退水量僅占全年艾依河上游來水的10%，講明艾依河的TP有一部分是來自內源釋放。③平二支溝和四二干溝的NH3-N與北京路碼頭不相關，二排與北京路碼頭的NH3-N負荷較低相關，同理二排退水量占總退水量比例較小也不會支配下游NH3-N負荷，可能的原因是下游河段水體反硝化反響有其本身規律。艾依河主河道的營養負荷中，只要TN負荷全年與溝道補水時間及溝道水源相關性較大，主河段TN水平受平二支溝來水支配，其余營養負荷與溝道水源相關性較低或不相關。四、艾依河水質保障措施1.建章立制，為河道水生態保衛保駕護航最近幾年，自治區出臺了(寧夏艾依河管理辦法〕(艾依河水質標準〕(關于加強艾依河銀川段生態保衛的決定〕，建立了艾依河水污染防治和水生態修復聯席會議制度，對推動艾依河水生態良性運行起到了重要作用。2.采取水質水量聯合調度措施，保障水環境安全對于農田排水水源，根據其富營養物質含量一年四季的變化規律，在其營養物質含量高時〔十分是總氮含量超過2.0mg/L〕，運用調度手段，關閉溝水匯入河道的進水閘，溝水沿原溝道排泄，限制高營養物質水流進入河道。適當為河道補充生態水〔黃河水〕，保證河道水位，提高水體自凈能力，降低富營養化程度。4月份寧夏引黃灌區開灌后為河道補水一次，改善河湖水質，知足河道沿線綠化用水量；69月進入汛期，控制河道低水位運行，當灌區灌溉干渠供水量和灌區需水量不匹配時，干渠調控多余水量退入艾依河進行利用；秋灌和冬灌停水后疏導干渠積水進入艾依河，使渠道退水資源化，同時改善河道水質。對于河湖水體水質調控，當農田排水高營養物質水流已經進入河道，或者河道內水體營養物質高含量時段，一方面進行排泄，把高營養物質從近期的排水口排泄掉；一方面對河道進行生態補水摻淡，控制河道水質，防止產生藍綠藻。3.建立水生態屏障對于艾依河流域的農業面源污染，逐步施行河道流域種植業、畜牧業、漁業構造調整，明確污染減排目的，科學、減量使用化肥、農藥，監管畜牧及漁業生產污水集中處理，減少農業、養殖業污染物排放量。對于進入溝道和河湖的水體主要采用三段法建立水生態屏障：第一段是建立生態溝，對骨干溝道農田排水水源進行水生植物凈化，禁止在溝道上設置排污口；第二段是建立凈化湖，在溝道入河口開發湖泊濕地，農田排水水體中氮磷、有機物等富營養物質經湖泊濕地降解、消減，讓凈化后的干凈水進入河道；第三段是干凈河，在河道中仍能夠采取水利調度、河道保潔、河道分類管理、水生動物管理、水生植物管理、監督船舶旅游污染、水質跟蹤化驗、科研攻關、執法宣傳等措施保衛河道水環境。4.水生動植物管理水生植物過量生長的湖泊水域，主要采用秋冬季收割的手段進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；對短季生長的水草〔如麥黃草在6月份浮在水面一片灰色，影響景觀〕，在其衰落期進行人工或機械去除，防止水草死亡沉落水底帶來二次污染；適量放養草、鯉、鯽、鰱魚、蟹蝦，探尋求索建立水魚草