修河干流水質(zhì)現(xiàn)狀及變化趨勢分析

郎鋒祥，蔡 倩，黃曉潔

（江西省九江市水文局，江西 九江 332000）

0 前言

1 現(xiàn)狀分析

1.1 評價(jià)方法、范圍及因子

本文現(xiàn)狀分析采用單因子評價(jià)法；評價(jià)斷面共9個(gè)，東津水庫、寧紅大橋、高沙為修河干流上游控制斷面；武寧大橋、武寧水廠、西海南碼頭為中游控制斷面；虬津、涂家埠、王家河為下游控制斷面。評價(jià)因子為pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、揮發(fā)酚、生化需氧量、硝酸鹽氮、總磷、氟化物、氯化物、六價(jià)鉻、氰化物、銅、鋅、鉛、鎘、砷、汞共 18項(xiàng)。

單因子評價(jià)法是評價(jià)時(shí)段內(nèi)參評指標(biāo)中類別最高的一項(xiàng)來確定該斷面的水質(zhì)類別，也就是用水質(zhì)最差的單項(xiàng)指標(biāo)所屬類別來確定水體綜合水質(zhì)類別，即依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），用水質(zhì)的各監(jiān)測項(xiàng)目的監(jiān)測結(jié)果對照項(xiàng)目的分類標(biāo)準(zhǔn)，確定其水質(zhì)類別[1]。

本文現(xiàn)狀分析及變化趨勢研究的數(shù)據(jù)均來自江西省九江市水資源監(jiān)測中心的監(jiān)測成果。

1.2 評價(jià)結(jié)果

由表1可知，9個(gè)監(jiān)測斷面枯水期 (1～3月、10～12月)、豐水期(4～9月)及全年都在Ⅱ類水以上，水質(zhì)較好；其中東津水庫和西海南碼頭兩個(gè)斷面3個(gè)水期均維持在Ⅰ類水。

由圖1、圖2、圖3可知，高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢中，中游段總體濃度相對要高于其他兩個(gè)河段，其6月份濃度最高，9月份最低；上游段最高濃度也出現(xiàn)在6月份，最低濃度則為3月份；下游段含量最高月份為10月份，最低含量則為2月份。

氨氮變化趨勢中，上游段及下游段的最高濃度均出現(xiàn)在1月份，中游段為5月份；3個(gè)河段的最低濃度位于10月至12月中；3個(gè)河段在上半年的變化幅度較大。

總磷變化趨勢中，中游段的整體含量明顯高于其他兩個(gè)河段，其最高濃度出現(xiàn)在1月份，而最低濃度出現(xiàn)在2月份，變化幅度較大；上游段和下游段的最高濃度也均在1月份，下游段的最低濃度在2月份，上游段的最低濃度則在3月份。

“精神富有”是一個(gè)理論問題，更是一個(gè)實(shí)踐問題。省十三次黨代會將現(xiàn)代化浙江定位為“物質(zhì)富裕、精神富有”之后，紹興也迅速做出呼應(yīng)，并賦予“精神富有”以紹興內(nèi)涵加以傳播和實(shí)踐。正是在這樣的背景下，本文試從實(shí)踐的層面，將精神形態(tài)特征明顯的文藝創(chuàng)新置于“精神富有”的視域之中，開展若干問題的調(diào)查與思考。

表1 2012年修河干流水質(zhì)狀況表

圖1 2012年修河干流高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢圖

圖2 2012年修河干流氨氮變化趨勢圖

圖3 2012年修河干流總磷變化趨勢圖

1.3 功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析

根據(jù)《江西省水功能區(qū)劃》，修河干流共15個(gè)水功能區(qū)（一級區(qū)不包括開發(fā)利用區(qū)，下同），其中一級區(qū)6個(gè)，二級區(qū)9個(gè)。根據(jù)表2可知，2012年修河干流15個(gè)水功能區(qū)水質(zhì)全部達(dá)標(biāo)，達(dá)標(biāo)率100%。

表2 2012年修河干流水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況表

2 趨勢分析

2.1 季節(jié)性 Kendall趨勢檢驗(yàn)［2，3］

季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)是Mann-Kendall檢驗(yàn)的一種推廣，由Hirsch等于1982年提出，并由Smith和Van Belle等做了進(jìn)一步的修正。該檢驗(yàn)是一種僅考慮數(shù)據(jù)相對排列的非參數(shù)檢驗(yàn)方法，不受水質(zhì)資料的非正態(tài)性、季節(jié)性變化、流量相關(guān)、出現(xiàn)漏測值或小于檢測限值等的影響。該檢驗(yàn)方法的思路是收集多年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分別計(jì)算各月份(或季節(jié))的統(tǒng)計(jì)量S及方差Var(S)，再把各月份(或季節(jié))的統(tǒng)計(jì)量相加，計(jì)算總統(tǒng)計(jì)量。如果季節(jié)數(shù)和年份數(shù)足夠大，可通過總統(tǒng)計(jì)量與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表之間的比較來進(jìn)行顯著性趨勢檢驗(yàn)。

對于季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)來說，零假設(shè)HO為隨機(jī)變量與時(shí)間獨(dú)立，假定全年監(jiān)測數(shù)據(jù)具有相同的概率分布。設(shè)有n年P(guān)月的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)序列X為：

式中x11，…，xnP為某月水質(zhì)組份濃度監(jiān)測值。

2.1.1 對于第i月(i≤P)的情況

令第i月歷年水質(zhì)序列值相比較(后面的數(shù)與前面的數(shù)之差)的正負(fù)號之和Si為：

由此，第i月內(nèi)可以作比較的差值數(shù)據(jù)組個(gè)數(shù)mi為：

式中ni為第i月內(nèi)水質(zhì)數(shù)據(jù)系列中非漏測值個(gè)數(shù)。

在零假設(shè)下，隨機(jī)序列Si(i=1，2，…，P)近似地服從正態(tài)分布，則Si的均值和方差分別為：均值E(Si)=0；方差σi2=Var(Si)=ni(ni-1)(2ni+5)/18。當(dāng)ni個(gè)非漏測值中有t個(gè)數(shù)相同，則方差的計(jì)算式變?yōu)椋?/p>

2.1.2 對于P月的總體情況

Kendall發(fā)現(xiàn)，當(dāng)n≥10時(shí)，S也服從正態(tài)分布，并且標(biāo)準(zhǔn)方差Z為：

2.1.3 趨勢檢驗(yàn)

Kendall檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量τ定義為τ=S/m。由此在雙尾趨勢檢驗(yàn)中，對于給定的趨勢檢驗(yàn)顯著性水平α，如果，則接受零假設(shè)。這里為趨勢檢驗(yàn)的顯著水平，α值為

通常取顯著性水平α為 0.1 和 0.01。 當(dāng) α≤0.01時(shí)，說明檢驗(yàn)具有高度顯著性水平；當(dāng) 0.01＜α≤0.1 時(shí)，說明檢驗(yàn)是顯著的。當(dāng)α計(jì)算結(jié)果滿足上述兩個(gè)條件情況下，當(dāng)S為正時(shí)，說明具有顯著或高度顯著上升趨勢；當(dāng)S為負(fù)時(shí)，說明具有顯著或高度顯著下降趨勢;當(dāng)S為零時(shí)，則無趨勢。

2.2 結(jié)果分析(表3)

本文選取修河干流上游控制斷面寧紅大橋、高沙和下游控制斷面虬津、涂家埠、王家河5個(gè)監(jiān)測斷面進(jìn)行水質(zhì)趨勢分析；評價(jià)因子選取監(jiān)測數(shù)據(jù)的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硝酸鹽氮3項(xiàng)；評價(jià)時(shí)段為2005年至2012年。

表3 各站點(diǎn)水質(zhì)趨勢檢驗(yàn)結(jié)果表

從表3可知，寧紅大橋的高錳酸鹽指數(shù)呈顯著下降趨勢，氨氮和硝酸鹽氮無變化趨勢；高沙高錳酸鹽指數(shù)呈顯著下降趨勢，而氨氮和硝酸鹽氮都呈高度顯著上升趨勢；虬津的高錳酸鹽指數(shù)呈顯著下降趨勢，硝酸鹽氮呈顯著上升趨勢，氨氮無變化趨勢；涂家埠硝酸鹽氮呈高度顯著上升趨勢，其他兩項(xiàng)無變化趨勢；王家河三項(xiàng)指標(biāo)都無變化趨勢。

從總體上看，高錳酸鹽指數(shù)有下降的趨勢，5個(gè)斷面中寧紅大橋、高沙和虬津3個(gè)斷面是顯著下降趨勢，涂家埠和王家河2個(gè)斷面為無變化趨勢；而硝酸鹽氮的評價(jià)中高沙、虬津和涂家埠3個(gè)斷面為上升趨勢，其中有高沙和涂家埠2個(gè)是高度顯著上升趨勢；氨氮的分析中，高沙斷面為高度顯著上升趨勢，其余均無變化趨勢。修河干流的入河污染物性質(zhì)發(fā)生改變，影響高錳酸鹽指數(shù)的還原性物質(zhì)相對減少，加上水體自凈能力，高錳酸鹽指數(shù)有下降的趨勢；但隨著含氮化肥的使用頻率的增加，加上水體富營養(yǎng)化大趨勢的影響，導(dǎo)致氨氮和硝酸鹽氮有上升的趨勢。

3 結(jié)論

（1）修河干流現(xiàn)狀水質(zhì)整體良好，2012年所監(jiān)測的18個(gè)因子的年平均值均達(dá)到《地表水水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中Ⅰ、Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求；中游段的總磷和高錳酸鹽指數(shù)濃度值均高于上游段和下游段的濃度；修河干流15個(gè)水功能區(qū)的水質(zhì)要求均達(dá)標(biāo)，達(dá)標(biāo)率100%。

（2）采用季節(jié)性Kendalll檢驗(yàn)法對修河干流的5個(gè)主要監(jiān)測斷面進(jìn)行趨勢分析，其中高沙斷面的氨氮表現(xiàn)為高度顯著上升趨勢，高沙和涂家埠2個(gè)斷面的硝酸鹽氮表現(xiàn)為高度顯著上升趨勢，寧紅大橋、高沙和虬津3個(gè)斷面的高錳酸鹽指數(shù)表現(xiàn)為顯著下降趨勢，其余均無趨勢變化。

［1］戴潤全，臧小平，邱光勝.三峽水庫蓄水前庫區(qū)水質(zhì)狀況研究［J］.長江流域資源與環(huán)境，2004，13（2）：124～127.

［2］彭文啟，張祥偉.現(xiàn)代水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)理論與方法［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：151～159.

［3］ 吳堅(jiān)主.應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)［M］.北京：高等教育出版社，2002：350～351.