饮马河水质时空变化特征分析

刘玉申王静刘思彤谢莹林

(1.吉林省水文水资源局/吉林省水环境监测中心，吉林 长春 130022；2.长春工程学院水利水电工程系，吉林 长春 130000)

1 饮马河流域基本概况

饮马河发源于吉林哈达岭山脉老爷岭东南侧伊通满族自治县河源镇德胜村北，向东流，当地称小黄河。由西向东流入磐石市，经大倒木、吉昌、明城、烟筒山，双阳区的山河镇，永吉县的金家，双阳区的长岭子，九台区的四家子，入石头口门水库，经九台的波泥河、西营城、饮马河，德惠市的大青咀子、德惠市区，农安县与德惠市北部的界河，于农安县靠山镇红石村(又称红石垒屯)、江南镇屯注入松花江[1]。

饮马河流域面积18247km2(含西侧波罗泡闭流区)(还有研究认为是11122.9km2)，河长386.8km(还有研究认为是403km)，其中磐石市境内长60km，双阳区与永吉县、磐石市界河长85km、九台区境内长62km，德惠市境内长102km。流域面积11122.9km2，整个流域略呈斜长方形。河道平均坡度0.3‰。

在磐石市烟筒山镇以上为低山丘陵区，河谷宽1km多，河道弯曲，河槽窄深，河底为沙、卵石。烟筒山镇至九台区石头口门水库，沿河为平缓的丘陵和台地，河谷有洼地及沼泽。河道较弯曲，河底为沙或细沙。石头口门水库坝下至河口，河道弯曲，沿岸为台地和平原，地表呈波状，冲沟发育，河口附近有沼泽及风成沙丘。在伊通河口上下，曲流蜿转，河槽较浅，河底为细沙和淤泥[1]。

从发源地到烟筒山镇为上游段，河两岸为连绵起伏的低山丘陵，灌木杂草丛生，沿河两岸有1km多宽的平川河谷，多为水田。上游段河道弯曲，河槽窄深。河岸多为沙土，较陡，易坍塌，河底为卵石或细沙，洪水涨落快，林区河槽较浅而水流湍急。地形呈东南高、西北低之势，支流多为南北流向。

烟筒山镇至石头口门水库为中游段，沿岸为平缓低丘台地。呈微波状，多洼地和沼泽，河道弯曲，较为平坦，河岸多由沙土或沙壤土构成，河底多沙或细沙。

自石头口门至河口为下游。河流两岸台地分布较广，台地边缘被雨水冲刷，地表呈波状，尤以河口为甚，河口处有沼泽及风成沙丘。下游泛滥面积较大，特别在河口地区，河道曲折蜿蜒，反流现象较多。两岸由沙壤土构成，河底为细沙和淤泥，水势较缓。

磐石市境内饮马河左岸于板凳河屯东纳玻璃河，于田家屯纳驿马河，此段饮马河曾被称为“小黄河”。每遇暴雨山洪暴发，致使水流成灾[1]。

饮马河是第二松花江一级支流，发源于伊通县哈达岭山脉老爷岭东南侧，至农安县靠山镇左岸有伊通河汇入，流至农安县靠山镇红石垒屯东南注入松花河。河长386.80km，流域面积1.74万km2(含伊通河面积0.93万km2)。饮马河流域面积大于1000km2的支流有双阳河、岔路河、雾开河和伊通河[1]。

饮马河干流在磐石市烟筒山镇以上为低山丘陵区，灌木丛生，河谷宽1km多，较平坦，两岸多水田，河道弯曲，河槽窄深；烟筒山镇至石头口门水库河段，沿河为平缓的丘陵和台地；石头口门水库坝下至河口，沿岸为波状台地和平原。伊通河是饮马河左岸最大支流，发源于伊通县哈达岭山脉青顶子岭北侧，流经长春市，在农安县靠山镇东注入饮马河，流域面积0.93万km2，河长342.50km。伊通河新立城水库以上为低山丘陵区，生长稀疏的杂木林；饮马河在永吉县吴家村西注入石头口门水库，流域面积0.11万km2，河长102.6km，河道平均坡度1.6‰。在永吉县岔路河镇星星哨水库以上河谷狭窄，河道较顺直，河槽窄深，河底为沙、卵石，水流较急。星星哨水库以下，河谷逐渐开阔，河道弯曲，河槽宽浅河底为细沙。饮马河流域水系分布图见图1。

图1 饮马河流域分布位置图

饮马河流域地处吉林省中部，地势为东南高西北低，从地形地貌上划分为东南部低山丘陵漫岗黑土区，中部松辽平原山岗台地黑土区，见图2。该流域属于北温带大陆性季风气候区。其气候特征为春季干燥多大风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽日温差大，冬季严寒而漫长。其水汽来源主要为太平洋和印度洋的孟加拉湾的暖湿气流，水汽入流方向以西南和西西南为主。全年平均气温一般为2～6℃，年日照时数为2600～2800h，无霜期120～140d。长春站多年平均降水量582.2mm，6—9月降雨量为451.2mm，占全年降水量的77.5%；多年平均水面蒸发量1719.2mm(Φ20)；多年平均日照时数2643.5h；多年平均气温4.9℃，极端最高气温为38℃，历年极端最低气温为-36.5℃。多年平均风速4.3m·s-1，历年最大风速为31m·s-1，最大冻土深度为169cm。

图2 饮马河流域分布图

饮马河流域是吉林省经济中心区，工农业最发达，处于东北黑土带核心区，是全省水稻、玉米等粮食作物主产区，是东北老工业基地和国家主要商品粮基地。在行政区划上分属于长春市现辖的朝阳、宽城、南关、绿园、二道、长春经济技术、净月潭旅游经济、长春高新技术、双阳9个区和德惠市、九台市、农安县，以及四平市的伊通县等，主要城镇有长春市(含直辖朝阳、宽城、南关、绿园、二道、长春经济技术、净月潭旅游经济、长春高新技术)、双阳区、九台市、德惠市、农安县、伊通县。

2010年饮马河流域(含伊通河，以下同)人口总数为850.11万人。其中城镇人口为610.87万人，农村人口为239.24万人，城镇化率为71.9%。2010年地区生产总值(GDP)为2864.87亿元，占全省总GDP的35.2%。其中第一产业、第二产业和第三产业实现增加值分别为302.29亿元、1352.50亿元和1209.10亿元。2010年人均GDP为3.36万元/人，是吉林省全省平均水平的1.56倍。由此可见，饮马河流域在吉林省的国民经济中占有重要地位，对于带动全省经济社会的快速发展具有重要的战略地位。尤其是坐落于饮马河流域的省会城市长春市，是全国闻名的“森林城”、“电影城”和“汽车城”，是首批中国优秀旅游城市之一，总面积2.06万km2。

饮马河流域作为吉林省老工业基地比较密集的流域之一，经过多年的发展建设，已形成以交通运输设备制造业为主体、门类齐全的工业体系。其中著名的一汽集团是全国规模最大、品种最全的现代化汽车科研生产基地，主要产品有轿车和中型载重卡车，汽车年产量占全国总产量的1/5，汽车工业产值占全市工业总产值的50%以上；中车长春轨道客车股份有限公司是国内较大的铁路客车、地铁客车科研生产和出口基地。长春市的客车、摩托车、拖拉机等工业也在全国占有举足轻重的地位。此外，机械、电子、化工、冶金、建材等行业也具有稳定基础和广阔发展潜力。据近几年统计，饮马河流域工业增加值占吉林省全省工业增加值的40%以上；第三产业增加值占吉林省全省第三产业增加值的50%以上。

2 饮马河流域水质评价

2.1 水质监测与评价方法

2.1.1 水质监测执行标准

监测样品执行《地表水环境质量标准》(GB 2828-2002)中地表水检测方法，具体检测方法标准见表1。

表1 饮马河流域水质检测主要检测项目、应用方法

2.1.2 水质评价方法

采用模糊综合评价法，把污染物超标值、水质质量分级标准、污染物在总体污染中的贡献等几个方面联系在一起。具体步骤如下。

建立评价对象集：

U={u1,u2,u3,…,u}

本研究中，u={DO、BOD5、CODMN、COD、NH4-N、ZP、ZN}

建立水质评价等级。本研究中水质评价等级：

L={Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ}

建立隶属函数：

建立模糊矩阵，通过隶属函数，利用实测值，求i个单项指标对j级水质隶属关系，得出矩阵：

建立权重矩阵：

A={a1,a2,a3,…,an}

计算评价结果：

W=A×R

2.2 饮马河流域水质评价

饮马河断面上选取了15个监测断面进行评价[2]，除石头口门水库3个断面常年水质指标评价为Ⅲ类外，其他3个水质监测断面常年水质类别为劣Ⅴ类水质。长岭断面按污染物断面超标倍数大小排序分别为NH4-N、TP、BOD5、COD、CODMN，其中，2009年NH4-N超标9.9倍，TP超标3.6倍，BOD5超标0.6倍，而2013年长岭断面NH4-N超标8.3倍，TP超标2.2倍，CODMN超标0.1倍，到2018年NH4-N超标6.7倍，TP超标2.3倍，COD超标0.5倍；综合来看，虽然污染物超标倍数有所降低，不同年份污染物指示无较大变化，但总体控制上此断面水质无较大变化[3]。拉他泡断面常年水质类别也为劣Ⅴ类，按污染物断面超标倍数大小排序分别为NH4-N、BOD5、COD、CODMN，其中，2009年NH4-N超标5.8倍，BOD5超标0.8倍，COD超标0.1倍，而2013年长岭断面NH4-N超标0.5倍，BOD5超标0.7倍，COD超标0.2倍，到2018年NH4-N超标0.5倍，BOD5超标0.6倍，COD超标0.5倍，此断面指示物染污特别稳定，说明流域周边状况稳定，且污染物浓度都有所削减，水质变化再向好的方向进行。德惠断面是饮马河汇入第二松花江的控制断面，其常年水质控制类别为劣Ⅴ类，按污染物断面超标倍数大小排序分别为NH4-N、BOD5、COD、TP。对此断面进行分析时发现，虽然污染物来源稳定，但是NH4-N指标出现了转折点，2009年超标7.5倍，2015年降低至1.7倍，到2018年评价时，污染物超标倍数却增长到了5.1倍，而期间水质类别评价依旧是劣Ⅴ类水质。虽然除饮用水源控制断面外，其他3个断面都稳定控制在劣Ⅴ类，但总结发现，大部分超标倍数在逐年缓慢下降，说明饮马河水质在逐年改善。

表2 饮马河流域断面设置情况

饮马河流域综合10a水质评价结果如图3所示，监测断面Ⅲ类水质占48%，Ⅳ水质占5%，劣Ⅴ类水质占评价总数的47%，饮马河和伊通河受长春市工业和城市生活废污水以及农业面源污染影响，水质污染严重；石头口门水库和新立城水库为长春市供水水源地，饮马河和伊通河上游来水大部被截留，加之饮马河流域降雨少，天然径流小，河流的自净能力小，污染物不能有效的稀释和降解，导致饮马河和伊通河下游水体基本为劣Ⅴ类水质，水质均不达标。

图3 饮马河流域各断面水质类别

3 饮马河流域评价结论

饮马河流域近1/2的河流受到严重污染，虽然污染物指标呈显著下降态势，河流水质状况也在不断改善，但饮马河流域水环境状况仍不容乐观。

除石头口门水库和长岭之外，拉他泡和德惠断面一直为劣Ⅴ类水质，拉他泡断面主要超标项目为氨氮、溶解氧和化学需氧量，其中氨氮超标倍数达到了5.8倍，德惠断面主要超标项目为氨氮、五日生化需氧量和总磷。伊通河选取的9个断面，除新立城水库河段为Ⅲ类水质以外，项目区其他河段均为劣Ⅴ类水质。主要超标污染物为化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、五日生化需氧量和溶解氧等。其中靠山、农安和伊通常年氨氮、化学需氧量、总磷3个评价值数超标。

饮马河流域水质状况在逐年改善，但是由于饮马河流域为吉林省主要粮食作物种植区，其污染主要受面源污染影响，面源污染的季节性影响较大，所以要加大农业绿色产业发展，强化思想意识建设，才能逐步恢复绿水青山。

4 建议

饮马河流域的支流及部分城市区域污染很严重，其中，伊通河和饮马河及城市区域中的长春市杨家崴子大桥断面水质为劣V类，污染严重；农业污染是影响水质的重要因素，如农药化肥、农村废水、废物及牲畜养殖的污染，而饮马河流域的农药化肥用量大，利用率低，这就导致大量的残留物进入到地表及地下水，由于很多牲畜养殖场没有合适的污染处理设备，大量牲畜粪便直接污染环境等；水环境监管和风险防范的能力薄弱，由于多种条件限制，地区的环境监测机构滞后，需要做好完善水资源评估、预警及应急系统。