淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶不同水文時期水質(zhì)的時空特征研究*

吉婷婷，王細(xì)元

(1.淮陰師范學(xué)院教師教育學(xué)院，江蘇淮安 223300； 2.淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶研究院，江蘇淮安 223300；3.淮陰師范學(xué)院城市與環(huán)境學(xué)院，江蘇淮安 223300)

0 引言

水質(zhì)優(yōu)劣直接影響到水資源承載力的高低，是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要影響因素。因此，水質(zhì)的時空變化特征和分異規(guī)律的認(rèn)識是水資源環(huán)境研究的熱點(diǎn)，更是水環(huán)境治理的科學(xué)基礎(chǔ)。

諸多學(xué)者圍繞水質(zhì)時空變化進(jìn)行了大量研究，以多指標(biāo)綜合分析為主的水質(zhì)評價為水質(zhì)整體特征的認(rèn)識提供了參考[1-3]。在評價方法上，基于統(tǒng)計分析的方法應(yīng)用較多，如聚類和因子分析方法[4-5]； 且多方法綜合集成分析和人工智能方法等也廣泛開展[6-9]，如多元統(tǒng)計和空間判別分析方法的綜合[6]、考慮水質(zhì)和水量的綜合評價等[7]及遙感和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等[8， 9]。水質(zhì)分析的時空尺度也涉及不同層次，空間尺度上包括不同行政單元、流域?qū)用娴萚10-11]； 時間尺度上涉及到多年長序列、年尺度、季節(jié)尺度、月尺度等[3， 7， 10]。水質(zhì)時空分異的研究還涉及水體污染的主要成分、污染源構(gòu)成等[1， 6， 11]。

淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶主體位于淮河流域內(nèi)，近年來針對淮河流域水質(zhì)的研究已較豐富[12-17]，包括淮河流域水質(zhì)長序列的時空特征分析[12]，流域主要湖泊水質(zhì)的空間特征[13， 14]、水質(zhì)變化的污染源分析等[15-17]，這些研究為淮河流域提供了水質(zhì)時空特征的科學(xué)認(rèn)識。但，目前從戰(zhàn)略規(guī)劃視角對淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶水環(huán)境時空特征的研究尚為缺乏，同時已有對淮河流域的研究多注重于長時段水質(zhì)變化趨勢分析，以多年長時間尺度或日尺度為主，而較少考慮因降水變化而導(dǎo)致豐平枯不同水文期的水質(zhì)時空變化，不利于從水文變化規(guī)律視角認(rèn)識水質(zhì)變化，且對于年內(nèi)水體污染防治的時空針對性也不夠，尚不足以為規(guī)劃驅(qū)動背景下的生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有效參考。

同時，國務(wù)院在《淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶》的批復(fù)中明確要求，淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶應(yīng)當(dāng)推進(jìn)綠色發(fā)展，改善淮河流域生態(tài)環(huán)境，做好污染防治攻堅戰(zhàn)[18]。這也意味著，充分了解經(jīng)濟(jì)帶當(dāng)前水質(zhì)的時空特征現(xiàn)狀，掌握尤其是水體污染在年內(nèi)豐平枯水期的差異，是生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶和諧發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。并且，隨著淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶城鎮(zhèn)化以及經(jīng)濟(jì)社會活動的加強(qiáng)，勢必導(dǎo)致水環(huán)境的變化，對科學(xué)治理水污染提出了更高要求。而不同水文時期下水污染特征是水污染治理與管控的重要基礎(chǔ)。因此，有必要探討規(guī)劃驅(qū)動下不同水文時期的水質(zhì)空間特征。

基于此，文章以淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶為例，采用統(tǒng)計分析和空間分析方法，以年內(nèi)豐、平、枯短時間尺度，開展不同水文時期的水質(zhì)時空分異規(guī)律研究，為規(guī)劃驅(qū)動下的針對性水污染防治與管控提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶是我國東部沿海地區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展的戰(zhàn)略腹地，是中西部地區(qū)重要的出海通道，是國家現(xiàn)代化建設(shè)大局和全方位開發(fā)格局中的重要組成部分，其范圍為江蘇、安徽、河南3省的20個市1個縣(圖1)。2015年末，經(jīng)濟(jì)帶總?cè)丝?.286 9億人，地區(qū)生產(chǎn)總值4.061 328萬億元，分別占全國的9.4%和6%。根據(jù)各市縣水資源公報計算可知， 2015年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶水資源總量為734.4億m3，人均水資源量598m3； 總用水量為425億m3，人均用水量336m3。

圖1 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶位置范圍與水質(zhì)站點(diǎn)分布

淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶位于淮河流域內(nèi)，水系眾多，淮河干流發(fā)源于河南省桐柏山太白頂北麓，其水系的顯著特點(diǎn)是淮河干流偏南，支流南北不對稱(圖1)。北岸支流多而長，流經(jīng)黃淮平原； 南岸支流少而短，流經(jīng)山地、丘陵[12， 15]。淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶水系以淮河干流為主軸，包括史灌河、淠河、沙潁河、洪汝河、渦河、新汴河、新濉河、渦河、包河、泉河、黑茨河等支流水系；其下游以廢黃河為界，分淮河及沂沭泗河兩大水系，二水系通過京杭大運(yùn)河、淮沭新河和徐洪河貫通。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

由于淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶所處的淮河流域自20世紀(jì)80年代以來水體受人類活動影響較大，水體污染逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐园钡臀廴緸橹鱗12， 17]，且考慮到溶解氧、化學(xué)需氧量以及氨氮類水質(zhì)指標(biāo)能夠反映氨氮型水體污染的分析，并且考慮水質(zhì)指標(biāo)的可獲得性，所以選擇pH、DO、CODMn和NH3-N共4項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析。選擇2016年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)20個水質(zhì)站點(diǎn)的52周水質(zhì)資料，數(shù)據(jù)來源于中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部地表水自動監(jiān)測周報，20個站點(diǎn)分布與詳情見圖1和表1。

表1 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶20個水質(zhì)站點(diǎn)信息

序號站點(diǎn)代碼水系省份縣市序號站點(diǎn)代碼水系省份縣市1淮濱S1淮河干流河南信陽11徐莊S11泉河安徽阜陽2王家壩S2淮河干流安徽阜南12張大橋S12黑茨河安徽阜陽3石頭埠S3淮河干流安徽淮南13付橋閘S13渦河河南鹿邑4蚌埠閘S4淮河干流安徽蚌埠14顏集S14包河安徽亳州5小柳巷S5淮河干流安徽滁州15小王橋S15沱河安徽淮北6淮河大橋S6淮河干流江蘇盱眙16公路橋S16新汴河安徽泗縣7班臺S7洪汝河河南駐馬店17大屈S17新濉河江蘇泗洪8蔣集站S8史灌河河南信陽18楊莊S18奎河安徽宿州9七渡口S9穎河安徽界首19西大橋S19邳蒼分洪道江蘇邳州10沈丘閘S10沙河河南周口20小紅圈S20武河江蘇徐州

表2 地表水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn) mg/L

2.2 研究方法

考慮到淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶位于我國東部季風(fēng)區(qū)的淮河流域內(nèi)，且位于我國南北氣候過渡帶地區(qū)，受梅雨多寡影響，降水變率大，降水集中于5—9月，冬季降水明顯偏少。因此，該文將5—9月劃為豐水期， 12—2月為枯水期，其余3—4月和10—11月作為平水期，以不同水文時期各站點(diǎn)均值分析水質(zhì)指標(biāo)的時空分布特征。

采用箱圖法，分析水質(zhì)年內(nèi)時間上的波動特征及波動幅度。并基于水質(zhì)周尺度資料，獲得不同站點(diǎn)的月尺度水質(zhì)指標(biāo)均值，分析不同水文時期水質(zhì)指標(biāo)值的月尺度時序變化。

水質(zhì)的單因子評價上，采用不同水文時期各水質(zhì)指標(biāo)相應(yīng)監(jiān)測數(shù)值的平均值，并將其與中華人民共和國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)(表2)進(jìn)行比較分析[19]，以獲得各站點(diǎn)不同水質(zhì)指標(biāo)值的水質(zhì)等級； 同時，采用聚類分析方法，對基于4項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的豐平枯水期各站點(diǎn)進(jìn)行聚類分析，以得到不同站點(diǎn)水質(zhì)的空間綜合分布特征。而水質(zhì)空間格局的表達(dá)則采用GIS方法。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同水文時期水質(zhì)的時間特征

3.1.1 不同水文時期水質(zhì)的變幅特征

采用箱圖方法分析不同水文時期pH、DO、CODMn和NH3-N的波動變化(圖2)?？梢钥闯?，豐平枯水時期pH的波動幅度較小，中位值上，平水期略偏大，而豐水期最小。DO在不同水文時期的中位值差異較大，盡管波動幅度類似，但表現(xiàn)為枯水期中位值最大，豐水期中位值最低，這也說明枯水期以DO評價的水質(zhì)較好，豐水期較差。CODMn在不同水文時期的中位值差異較小，變化較平穩(wěn)，但豐水期的波動幅度更大，并以高值波動為主，平水期波動幅度則較低。NH3-N在不同水文時期中盡管中位值接近，但豐水期的波動幅度最小，而枯水期波動幅度最大，且為偏高值波動為主。

3.1.2 不同水文時期水質(zhì)的時序變化

基于月尺度，獲得不同站點(diǎn)的水質(zhì)指標(biāo)均值，得到不同水文時期水質(zhì)的時序變化(圖3)?？梢钥闯?，pH指標(biāo)在不同水文時期的各月變化都較平穩(wěn)，變幅亦較小， 9月最大而7月最小。

豐水期時，DO指標(biāo)在時間上為高—低—高的變化過程， 5月， 6月和9月相對偏高，與此期水溫相對偏低而溶解度偏高有關(guān)； 而7月和8月偏低，可能與氣溫升高導(dǎo)致溶解度偏低以及水體污染物增加和水體生物生長有關(guān)。CODMn和NH3-N兩項(xiàng)指標(biāo)都表現(xiàn)為豐水期前期偏高，后期偏低的變化過程。平水期時，DO指標(biāo)在3月和11月偏高，而4月和10月偏低，也反映了較為明顯的氣溫影響。CODMn和NH3-N兩項(xiàng)指標(biāo)都表現(xiàn)為3月最高， 4月最低的時間變化?？菟跁r，DO指標(biāo)為2月最高， 12月偏低，與枯水期時經(jīng)濟(jì)活動減弱，且氣溫偏低有關(guān)，這一時期也是年內(nèi)DO最好的時段。CODMn和NH3-N兩項(xiàng)指標(biāo)也是2月濃度最高而12月最低，但濃度總體偏高，與此期河道徑流明顯減小相關(guān)。

圖2 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶不同水文時期pH(a)、DO(b)、CODMn(c)和NH3-N(d)指標(biāo)的箱圖

圖3 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶不同水文時期各水質(zhì)指標(biāo)的時序變化

3.2 不同水文時期水質(zhì)的空間特征

3.2.1 豐水期的水質(zhì)空間特征

豐水期不同指標(biāo)的水質(zhì)類別見圖4?？梢钥闯觯S水期除泗縣S16公路橋站pH偏大外，其余站點(diǎn)的pH都介于6～9之間(圖4a)，符合國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且pH在經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)的淮河干支流都較一致，水質(zhì)都較良好。

圖4 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶豐水期pH(a)、DO(b)、CODMn(c)和NH3-N(d)的空間特征

溶解氧DO在豐水期總體水質(zhì)狀況良好，但空間分布差異較大(圖4b)，有Ⅰ類水有5個站點(diǎn)， Ⅱ類水體7個站點(diǎn)， Ⅲ類水5個站點(diǎn)。水質(zhì)較差站點(diǎn)有3個，為Ⅳ類水質(zhì)，分別為S7班臺、S9七渡口、S18楊莊，位于洪汝河、潁河和奎河水系等支流水系，可能與豐水期徑流帶入大量陸源污染增加以及氣溫升高有關(guān)。豐水期DO均值最大的為S16公路橋站的9.244 8mg/L，最小為S9七渡口站的3.651mg/L，變動幅度為5.593 8mg/L。

從CODMn單因子上看(圖4c)，豐水期有7個站點(diǎn)CODMn濃度超標(biāo)，其中，S7班臺、S10沈丘閘、S11徐莊、S12張大橋、S14顏集和S15小王橋6個站為Ⅳ類水，S18楊莊為Ⅴ類水，主要位于經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)淮河干流以北支流水系，且主要位于安徽省境內(nèi)，可見經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)豐水期支流水系水質(zhì)較差。其余干支流則以Ⅲ類水居多，有7個站點(diǎn)， Ⅱ類水主要位于淮河干流及中游江蘇境內(nèi)支流水系。豐水期內(nèi)CODMn均值差距較大，最大的為S18楊莊的11.791mg/L，最小的為S8蔣集的2.319mg/L。

豐水期以NH3-N濃度為指標(biāo)的水質(zhì)在空間上表現(xiàn)為干支流都良好的格局(圖4d)，以Ⅱ類水居多，且有3個站點(diǎn)為Ⅰ類水，僅S14顏集、S18楊莊兩站所在的包河、奎河水體為Ⅳ類水體。豐水期NH3-N濃度均值為0.428 2mg/L，最高值為S18楊莊的1.472 4mg/L，最低為經(jīng)濟(jì)帶淮河干流上游S1淮濱的0.095mg/L。

進(jìn)一步，對豐水期pH、DO、CODMn和NH3-N 4項(xiàng)指標(biāo)的水質(zhì)站點(diǎn)聚類分析表明(圖5)，豐水期水質(zhì)站點(diǎn)可以劃分為三大類，第一類為S7、S9、S14和S18 4站，該類站點(diǎn)水質(zhì)總體最差，是以CODMn和NH3-N類指標(biāo)超標(biāo)為主的水體污染型，主要位于淮河干流北側(cè)的支流水系，也即北側(cè)洪汝河、潁河、包河和奎河支流； 第二類為S2、S4、S6、S10、S11、S12和S15 7站，總體水質(zhì)中等； 第三類則為S1、S3、S5、S8、S13、S16、S17、S19和S20 9站，總體水質(zhì)偏好，分布于經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)淮河干流以及北側(cè)支流的上游。

圖5 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶豐水期水質(zhì)站點(diǎn)的聚類分析(a)與空間分布(b)

3.2.2 平水期的水質(zhì)空間特征

與豐水期類似，除泗縣S16公路橋站外，平水期其余站點(diǎn)pH指標(biāo)都符合國家地表水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，介于6～9之間(6a)。

平水期時各站DO水質(zhì)較好(圖6b)，都為Ⅲ類水質(zhì)以上，其中Ⅰ類水質(zhì)站點(diǎn)14個， Ⅱ類水質(zhì)站點(diǎn)4個， Ⅲ類水質(zhì)站點(diǎn)2個。DO均值最大的為S16公路橋的11.674 1mg/L，最小的為S9七渡口的5.154 7mg/L。

圖6 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶平水期pH(a)、DO(b)、CODMn(c)和NH3-N(d)的空間特征

平水期CODMn濃度的空間分異特征較明顯(圖6c)，總體水質(zhì)良好，有15個站點(diǎn)為Ⅱ、Ⅲ類水質(zhì)，占站點(diǎn)總數(shù)的75%， Ⅳ類水站點(diǎn)4個， Ⅴ類水站點(diǎn)1個，仍然表現(xiàn)為干流水質(zhì)較好，支流較差的格局，受污染水質(zhì)主要位于洪汝河、沙河、包河、新汴河與新濉河上。不同站點(diǎn)CODMn的均值差異也較大，最大的為S18楊莊的12.364 7mg/L，最小為S8蔣集的2.547 1mg/L，同前述豐水期的CODMn空間特征較相似。

平水期NH3-N濃度的均值較偏高(圖6d)，為0.739 2mg/L，最高為S14顏集的3.363 5mg/L，最低是上游S1淮濱的0.220 6mg/L?？臻g變化上也表現(xiàn)為干流水質(zhì)良好的格局，絕大部分站點(diǎn)為Ⅱ類水質(zhì)，有13個，占65%。但潁河、包河與奎河的S9七渡口、S14顏集、S18楊莊為Ⅴ類水，沙河S10沈丘閘為Ⅳ類水質(zhì)。

平水期水質(zhì)站點(diǎn)的聚類分析顯示(圖7)，水質(zhì)較差類站點(diǎn)為北側(cè)支流的S9、S14和S18 3個站點(diǎn)，平水期是年內(nèi)水質(zhì)較差站點(diǎn)最少的時期； 水質(zhì)中等站點(diǎn)為S5、S6、S8、S13、S16、S17、S19和S20 8個站點(diǎn)，空間上集中在經(jīng)濟(jì)帶的淮河中游水系； 其余9個站點(diǎn)為水質(zhì)偏好類型，以淮河干流居多，可見，平水期是年內(nèi)水質(zhì)優(yōu)良站點(diǎn)最多的時期。

圖7 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶平水期水質(zhì)站點(diǎn)的聚類分析(a)與空間分布(b)

3.2.3 枯水期的水質(zhì)空間特征

枯水期不同指標(biāo)水質(zhì)的空間分布上顯示(圖8)，pH在干支流都良好(圖8a)，數(shù)值位于6～9之間，符合國家地表水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，無pH超標(biāo)站點(diǎn)。

圖8 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶枯水期pH(a)、DO(b)、CODMn(c)和NH3-N(d)的空間特征

枯水期以DO為指標(biāo)評價的水質(zhì)優(yōu)良(圖8b)，除包河S14顏集站為Ⅱ類水體外，其余站點(diǎn)都達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)，是以DO單因子指標(biāo)評價的最好水質(zhì)時段，這可能與枯水期主要為冬季，且冬季氣溫偏低水體溶解度更高有關(guān)[3， 11]。枯水期最大的DO均值為S15小王橋的13.7mg/L，最小為S14顏集的6.425mg/L。

枯水期CODMn的水質(zhì)空間變化差別較大(圖8c)，干流水質(zhì)較好，為Ⅱ類水居多； Ⅲ類水7個站，其中支流5個，干流2個； Ⅳ類水5個站， Ⅴ類水1個站點(diǎn)，皆位于支流水系。可見，支流水體總體水質(zhì)較差?？菟诓煌军c(diǎn)CODMn的均值也差異較大，最大的為S18楊莊的11.35mg/L，最小為S8蔣集的2.27，與豐水期時CODMn濃度空間特征類似。

枯水期NH3-N濃度的均值為0.987 5mg/L，明顯偏高，最高值為S9七渡口的3.435mg/L，最低值為下游S17大屈的0.251mg/L?？臻g變化上(圖8d)，盡管總體水質(zhì)較好，以Ⅱ類水居多，但無Ⅰ類水體，且支流S9七渡口、S10沈丘閘、S13付橋閘、S14顏集、S18楊莊出現(xiàn)Ⅴ類水質(zhì)，污染水質(zhì)站點(diǎn)較豐水期明顯增多，這可能與枯水期水文流量減小、徑流減弱以及枯水期水體生物殘體分解釋放作用加強(qiáng)有關(guān)[7， 11]。

對枯水期水質(zhì)的聚類綜合分析表明(圖9)，枯水期經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)水質(zhì)較差類站點(diǎn)為S7、S9、S10、S13、S14和S18 6個站，該時期是水質(zhì)較差站點(diǎn)數(shù)量最多的時期； 水質(zhì)中等類站點(diǎn)為S5、S8、S11、S15、S16、S17和S19 7個站； 其余7站點(diǎn)為水質(zhì)偏好類型，集中在經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)的淮河干流區(qū)域。

圖9 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶枯水期水質(zhì)站點(diǎn)的聚類分析(a)與空間分布(b)

4 不同水文時期水質(zhì)特征的影響因素分析

4.1 水質(zhì)時序差異的影響因素分析

綜合不同水文時期水質(zhì)的變幅和時序特征發(fā)現(xiàn)，豐水期時經(jīng)濟(jì)帶水質(zhì)相對較差，而平水期和枯水期相對較好，且豐水期前期水質(zhì)差而后期相對較好，枯水期時NH3-N濃度較高，這可能與豐水期時所處雨季，且汛期前期將大量地表污染物帶入河道有關(guān)，造成河道CODMn和NH3-N的濃度增加； 而進(jìn)入豐水期后期，降水、徑流減少，且河道浮游植物吸收凈化作用處于平穩(wěn)狀態(tài)，水體污染物濃度呈現(xiàn)下降趨勢[15]。而在枯水期，隨著地表徑流進(jìn)一步減小，污染物濃度有所回升，由于枯水期污染物主要來源于生活污水排放，因此，CODMn濃度較低但NH3-N濃度相對偏高； 同時，枯水期時水溫明顯偏低，DO含量升高，有利于水質(zhì)改善，所以水體污染表現(xiàn)為較突出的氨氮污染類型。再者，淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)水質(zhì)很大程度上取決于河道流量，但由于流域內(nèi)眾多水庫、水閘等水利工程對河道徑流實(shí)行調(diào)節(jié)控制，使得污染物的蓄積，在豐水期調(diào)蓄泄洪時造成污染物的集中排放，也導(dǎo)致水體污染[12， 14]。

4.2 水質(zhì)空間差異的影響因素分析

從不同水文時期水質(zhì)空間分布的綜合特征可以看出，淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶水體水質(zhì)的空間異質(zhì)性較為突出，其空間格局是，干流水質(zhì)明顯偏好，而干流北側(cè)支流水系的水質(zhì)總體偏差。這一空間格局可能與近年來流域不同區(qū)域間自然環(huán)境和人類活動差異大有關(guān)，其原因主要表現(xiàn)在：(1)淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶境內(nèi)的淮河支流南北不對稱，北岸支流多而長且流經(jīng)平原，南岸支流少而短且流經(jīng)山地、丘陵，加之淮河流域南部降水較北部偏多，使得南北支流水文特征差異較大，導(dǎo)致淮河干流北側(cè)支流河道徑流的自凈消解能力較弱[12， 14]。(2)盡管淮河流域下游河道水質(zhì)受到上游水體影響，但由于干流河道徑流沿途增加，下游徑流量相對較大，污染容蓄和調(diào)節(jié)容量也偏大，因而干流水質(zhì)相對較好； 但對于北側(cè)支流水系來說，大多為雨季行洪而旱季有水無流甚至河道斷流的局面，這種河道水文特征對水污染物稀釋自凈能力不利[17]，使得支流水體上下游水質(zhì)關(guān)聯(lián)更大，從而使得干流北側(cè)支流水體污染加重。

5 結(jié)論

對淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶不同水文時期的水質(zhì)時空特征進(jìn)行了分析，主要結(jié)論如下。

(1)不同水文時期，除DO外，pH、CODMn和NH3-N中位值都較接近，但豐水期前期水體污染物濃度偏高而后期偏低，在平水期和枯水期污染物濃度則分別以2月和3月偏高。這一認(rèn)識從不同水文時期水文變化角度揭示了水體污染的年內(nèi)時間變化規(guī)律，在已有淮河流域長時段水質(zhì)時間變化趨勢分析的基礎(chǔ)上，推進(jìn)了年內(nèi)不同時段水質(zhì)變化規(guī)律的認(rèn)識，這也意味著，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶年內(nèi)特別是平水期和枯水期時的水污染監(jiān)測與防治工作，為水污染的針對性防治提供了科學(xué)參考。

(2)空間上，不同水文時期中以pH單因子評價的水質(zhì)在干支流都較一致，但CODMn和NH3-N指標(biāo)都表現(xiàn)為干流偏低而干流北側(cè)支流偏高的空間特征，也即干流水質(zhì)較好而干流北側(cè)支流水質(zhì)較差，水質(zhì)站點(diǎn)的聚類分析結(jié)果也凸顯了這一特征。已有在淮河河南段水質(zhì)空間規(guī)律的研究也表明，淮河干流以南的水環(huán)境質(zhì)量優(yōu)于淮河以北，而該文則進(jìn)一步延展了這一空間規(guī)律的認(rèn)識，即在淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶的河南、安徽境內(nèi)，其淮河干流水質(zhì)總體較好而干流北側(cè)支流水質(zhì)較差。這一水質(zhì)空間格局特征，可為經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中針對具體流域加強(qiáng)水體污染的治理提供科學(xué)指導(dǎo)，即應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注經(jīng)濟(jì)帶河南境內(nèi)北部洪汝河、沙河、渦河以及安徽境內(nèi)北部潁河、包河和奎河支流水系的管控，加強(qiáng)這些水系區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染和生活污水污染的監(jiān)測與防治，加強(qiáng)河流沿岸城市和農(nóng)村點(diǎn)源污染處理能力。

由于該文采用的是國家水質(zhì)重點(diǎn)監(jiān)測站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，站點(diǎn)相對較少，缺少經(jīng)濟(jì)帶東部水質(zhì)站點(diǎn)，所獲得水質(zhì)空間格局特征的精細(xì)度還有待提高，還需未來進(jìn)一步采用更多站點(diǎn)資料進(jìn)行分析，以獲得更高精度的水質(zhì)空間分布格局認(rèn)識。

(3)整體上看，水質(zhì)變化的主要影響因素與水系格局、降水變化和人類活動有關(guān)。水質(zhì)的時序變化特征主要與豐平枯水期降水徑流多寡的稀釋消解作用有關(guān)，并受境內(nèi)水庫水閘等水利工程的調(diào)節(jié)控制作用影響，應(yīng)當(dāng)實(shí)施閘壩的和諧調(diào)控，減少污染的集中下泄，達(dá)到河流水生態(tài)健康保護(hù)及修復(fù)的目的。水質(zhì)的空間特征主要與境內(nèi)淮河支流水系南北不對稱且降水南多北少導(dǎo)致的水文特征差異和水體自凈能力有關(guān)。由于該文側(cè)重于水質(zhì)變化的時空特征分析，對水質(zhì)變化的影響因素分析相對偏宏觀，未來可考慮采用更多水質(zhì)指標(biāo)的分析，并結(jié)合淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶不同水系地區(qū)如降水、工業(yè)廢水、COD排放、氨氮排放、化肥施用、農(nóng)藥施用等資料進(jìn)行更為細(xì)致的相關(guān)分析，進(jìn)一步解析水質(zhì)變化的影響因素，為針對性的污染源防控提供具體指導(dǎo)。