河南省漳衛(wèi)南水系重要水功能區(qū)水質(zhì)趨勢(shì)分析

趙嵩林

河南省漳衛(wèi)南水系重要水功能區(qū)水質(zhì)趨勢(shì)分析

趙嵩林

1 方法的選擇

水質(zhì)變化趨勢(shì)分析的主要目的是從不同方面了解和判斷水中污染物隨時(shí)間和空間發(fā)生的變化。其要求水質(zhì)數(shù)據(jù)具有系列性、代表性、完備性和較好的一致性，但由于水質(zhì)數(shù)據(jù)與流量、季節(jié)相關(guān)，在一定評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)“漏測(cè)值”和“未檢出值”。故水質(zhì)數(shù)據(jù)的非正態(tài)分布特性使得傳統(tǒng)的處理正態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)學(xué)變得無(wú)能為力。針對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)序列的上述特性，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在20世紀(jì)70年代末研制出了用于水質(zhì)變化趨勢(shì)分析的季節(jié)性Kendall（肯達(dá)爾）趨勢(shì)檢驗(yàn)方法。目前，美國(guó)在全國(guó)或州的河流水質(zhì)變化趨勢(shì)分析中也多采用此方法。20世紀(jì)80年代末，我國(guó)將季節(jié)性Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法引人國(guó)內(nèi)，首先在淮河流域，繼而在1995年的全國(guó)水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)及隨后的2004年全國(guó)水資源綜合規(guī)劃中進(jìn)行了應(yīng)用。在2004年全國(guó)水資源綜合規(guī)劃中，全國(guó)統(tǒng)一采用了由中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水環(huán)境研究所開(kāi)發(fā)的季節(jié)性Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法（PWQTrend）評(píng)價(jià)軟件，使得應(yīng)用季節(jié)性Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法進(jìn)行水質(zhì)變化趨勢(shì)分析的工作在全國(guó)得以普及。

2 水質(zhì)參數(shù)的確定

河南省海河流域漳衛(wèi)南水系污染特性是以化學(xué)需氧量、氨氮、高錳酸鹽為主要污染物。確定水質(zhì)變化趨勢(shì)分析項(xiàng)目為：化學(xué)需氧量、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)三項(xiàng)。

3 方法原理簡(jiǎn)介

季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)的原理是將歷年相同月（季）的水質(zhì)資料進(jìn)行比較,如果后面的值（時(shí)間上）高于前面的值記為“+”號(hào),否則記作“-”號(hào)。如果加號(hào)的個(gè)數(shù)比減號(hào)的多,則可能為上升趨勢(shì)；類(lèi)似地,如果減號(hào)的個(gè)數(shù)比加號(hào)的多,則可下降趨勢(shì)；如果加號(hào)的個(gè)數(shù)與減號(hào)的相等,則可能為無(wú)趨勢(shì)。

表1 水功能區(qū)水質(zhì)變化趨勢(shì)分析站點(diǎn)一覽表

4 水質(zhì)資料和水質(zhì)站的選取

為保證水質(zhì)數(shù)據(jù)具有系列性、代表性、完備性和較好的一致性，本研究采用了河南省內(nèi)衛(wèi)河干流及5條重要的支流的9個(gè)主要水功能區(qū)的6～7年（2005～2011年）水質(zhì)站資料進(jìn)行趨勢(shì)分析,詳見(jiàn)表1。

5 分析方法

5.1 計(jì)算公式

本文分析濃度變化趨勢(shì)和流量調(diào)節(jié)濃度變化趨勢(shì)兩方面的內(nèi)容，流量調(diào)節(jié)濃度變化趨勢(shì)分析從式（1）～式（7）中選擇流量與濃度相關(guān)性最好的一組進(jìn)行分析：

式中：C——水質(zhì)項(xiàng)目濃度，mg/L；

Q——流量，m3/s；

a、b、c——系數(shù)。

5.2 趨勢(shì)分級(jí)

水質(zhì)站水質(zhì)變化趨勢(shì)分析結(jié)果可分為三類(lèi)五級(jí)。三類(lèi)為上升、下降和無(wú)趨勢(shì)；五級(jí)為高度顯著上升、顯著上升、無(wú)趨勢(shì)、顯著下降和高度顯著下降。

5.3 置信水平

水質(zhì)站水質(zhì)變化趨勢(shì)的顯著性應(yīng)根據(jù)顯著性水平α確定：

（1）α≤0.01，水質(zhì)變化趨勢(shì)高度顯著；

（2）0.01＜α≤0.1，水質(zhì)變化趨勢(shì)顯著；

表2 水功能區(qū)水質(zhì)變化趨勢(shì)分析成果表

表3 區(qū)域水質(zhì)變化趨勢(shì)分析成果表

（3）α＞0.1，水質(zhì)無(wú)變化趨勢(shì)。

6 趨勢(shì)分析結(jié)果

依據(jù)上述的方法及相關(guān)水質(zhì)資料分析河南省衛(wèi)河水系主要水功能區(qū)水質(zhì)趨勢(shì)結(jié)果見(jiàn)表2。

7 區(qū)域水質(zhì)趨勢(shì)分析

7.1 區(qū)域單個(gè)水質(zhì)項(xiàng)目趨勢(shì)

進(jìn)行水質(zhì)趨勢(shì)分析的河南省漳衛(wèi)南水系水質(zhì)站共計(jì)9個(gè)。高錳酸鹽指數(shù)上升站數(shù)為0個(gè)，上升比例為0.0%；下降站數(shù)為5個(gè)，下降比例為55.6%；無(wú)趨勢(shì)站數(shù)為4個(gè)，無(wú)趨勢(shì)比例為44.4%。區(qū)域內(nèi)高錳酸鹽指數(shù)趨于改善。

氨氮上升站數(shù)為0個(gè)，上升比例為0.0%；下降站數(shù)為7個(gè)，下降比例為77.8%；無(wú)趨勢(shì)站數(shù)為2個(gè)，無(wú)趨勢(shì)比例為22.2%。區(qū)域內(nèi)氨氮趨于改善。

化學(xué)需氧量上升站數(shù)為1個(gè)，上升比例為11.1%；下降站數(shù)為3個(gè)，下降比例為33.3%；無(wú)趨勢(shì)站數(shù)為5個(gè)，無(wú)趨勢(shì)比例為55.6%。區(qū)域內(nèi)化學(xué)需氧量趨于改善。

7.2 區(qū)域水質(zhì)整體趨勢(shì)

區(qū)域水質(zhì)變化趨勢(shì)分析結(jié)果以綜合指數(shù)WQTI表示。綜合指數(shù)WQTI應(yīng)按式（8）、式（9）計(jì)算：

式中：WQTIUP——流域及區(qū)域水質(zhì)變化上升趨勢(shì)綜合指數(shù)；

WQTIDN——流域及區(qū)域水質(zhì)變化下降趨勢(shì)綜合指數(shù)；

TUPDO——溶解氧上升趨勢(shì)比例；

TDNDO——溶解氧下降趨勢(shì)比例；

TUPm——其他水質(zhì)項(xiàng)目上升趨勢(shì)比例；

TDNm——其他水質(zhì)項(xiàng)目下降趨勢(shì)比例；

M——評(píng)價(jià)項(xiàng)目總數(shù)。

河南省海河流域漳衛(wèi)南水系趨勢(shì)分析綜合指數(shù)WQTIUP為3.7,WQTIDN為55.6，區(qū)域內(nèi)水質(zhì)整體狀況有所好轉(zhuǎn)（見(jiàn)表3、圖1）

河南省安陽(yáng)水文水資源勘測(cè)局 455000）