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    新通揚運河(泰州段)水質(zhì)變化趨勢分析

    2020-08-17 08:49:32王勝艷陳小麗劉國鈞
    水資源開發(fā)與管理 2020年7期
    關(guān)鍵詞:白米姜堰泰州

    王勝艷 陳小麗 劉國鈞

    (江蘇省水文水資源勘測局泰州分局,江蘇 泰州 225300)

    江河湖泊的水質(zhì)變化趨勢是政府部門和科研人員普遍關(guān)心的環(huán)境問題之一[1]。水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過趨勢統(tǒng)計分析后,可以更容易理解,同時可以更好地了解以往的水質(zhì)管理措施是否取得理想的效果,以及是否需要進一步完善水環(huán)境保護措施,為決策者提供宏觀決策依據(jù)[2]。本文采用時間序列法和季節(jié)性Kendall檢驗法,對2010—2018年新通揚運河(泰州段)水質(zhì)變化趨勢進行了分析,以進一步了解新通揚運河(泰州段)的水質(zhì)情況。

    1 研究區(qū)域概況

    新通揚運河為人工河道,地跨揚州、泰州、南通3個地級市,涉及江都市、海陵區(qū)、姜堰市、海安縣的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn),西起江都市仙女鎮(zhèn)南芒稻河,東抵南通市海安縣海安鎮(zhèn),在鳳山與通榆運河相交,全長約90km。新通揚運河是里下河地區(qū)“六縱六橫”骨干河網(wǎng)的重要組成部分,連接里下河地區(qū)南部兩個主要引排口門和3條輸水干線,是里下河地區(qū)引水、灌溉、排澇、通航的主要河道,是引江補給里下河地區(qū)、渠北地區(qū)、沿海墾區(qū)和通榆河北延供水的主要輸水河道。新通揚運河在泰州境內(nèi)長37.4km,上接揚州,下通南通,承上啟下,因此,關(guān)注新通揚運河(泰州段)的水質(zhì)變化趨勢具有重要的意義。

    2 斷面布設(shè)及評價方法

    2.1 斷面布設(shè)

    新通揚運河(泰州段)自西向東共布設(shè)6個水質(zhì)監(jiān)測斷面,分別為董家大橋、鹵汀河口、泰州(新)、備戰(zhàn)橋(新)、姜堰(新)和白米,見圖1。其中董家大橋、鹵汀河口和泰州(新)位于海陵區(qū),備戰(zhàn)橋(新)、姜堰(新)和白米位于姜堰區(qū)。根據(jù)新通揚運河地表水污染特點,確定溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、氨氮(NH3-N)和五日生化需氧量(BOD5)4項指標(biāo)為分析項目。數(shù)據(jù)來源于江蘇省水環(huán)境監(jiān)測中心泰州分中心2010—2018年逐月水質(zhì)監(jiān)測資料,其中備戰(zhàn)橋(新)斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)系列為2014—2018年。水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅲ類水質(zhì),即水質(zhì)濃度DO≤5mg/L,CODMn≤6mg/L,NH3-N≤1mg/L,BOD5≤4mg/L。

    圖1 2010—2018年新通揚運河(泰州段)水質(zhì)監(jiān)測斷面位置

    2.2 評價方法

    本研究采用時間序列法,分析新通揚運河(泰州段)6個控制斷面2010—2018年水質(zhì)變化情況;應(yīng)用季節(jié)性Kendall檢驗法,分析近年來斷面水質(zhì)濃度變化趨勢。

    時間序列分析法是運用數(shù)理統(tǒng)計的方法,整理分析待評價的水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)歷史數(shù)據(jù)系列,研究其變化趨勢。時間序列分析法能夠分析評價水質(zhì)的歷史和現(xiàn)狀,一定程度上可以客觀地反映水質(zhì)的變化,但因水質(zhì)數(shù)據(jù)的缺失會對結(jié)果造成影響,因此需要長系列的較豐富的數(shù)據(jù)資料,在數(shù)據(jù)收集方面比較復(fù)雜[3-4]。

    季節(jié)性Kendall檢驗是Mann-Kendall檢驗的一種推廣。它將歷年相同月或季的水質(zhì)資料進行比較,計算其檢驗統(tǒng)計量和方差,然后計算各月或季的總統(tǒng)計量,通過總統(tǒng)計量與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)表的比較進行顯著性趨勢檢驗[5]。水質(zhì)變化趨勢的顯著性由顯著性水平α確定,α≤0.01,變化趨勢高度顯著;0.01<α≤0.10,變化趨勢顯著;α>0.10,變化無趨勢[6]。

    3 結(jié)果及分析

    3.1 時間序列分析法水質(zhì)變化趨勢分析

    采用時間序列分析法對新通揚運河(泰州段)水質(zhì)變化趨勢進行分析。新通揚運河(泰州段)6個監(jiān)測斷面2010—2018年的主要水質(zhì)指標(biāo)DO、CODMn、NH3-N和BOD5的濃度變化情況見圖2。

    圖2 2010—2018年新通揚運河(泰州段)主要水質(zhì)指標(biāo)年均值變化情況

    DO濃度按年份分析,2010年達到或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的斷面占總體的60.0%,2011—2015年斷面水質(zhì)不能完全穩(wěn)定在Ⅲ類,2016—2018年6個斷面全部滿足Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。從行政區(qū)域分析,上游海陵區(qū)的董家大橋、鹵汀河口和泰州(新)3個斷面DO濃度范圍為5.6~7.4mg/L,水質(zhì)濃度變化不明顯,2010—2018年DO水質(zhì)為Ⅱ~Ⅲ類;下游姜堰區(qū)的備戰(zhàn)橋(新)、姜堰(新)、白米斷面DO范圍為4.7~7.2mg/L,劣于海陵區(qū)斷面,其中備戰(zhàn)橋(新)、姜堰(新)斷面近年來DO濃度上升幅度明顯。

    CODMn濃度按年份分析,2010—2011年達到或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的斷面占60.0%,2012—2018年6個斷面為Ⅱ~Ⅲ類。從行政區(qū)域分析,上游海陵區(qū)的3個斷面CODMn濃度范圍為2.9~4.1mg/L,為Ⅱ~Ⅲ類;下游姜堰區(qū)的監(jiān)測斷面CODMn濃度范圍為3.7~7.1mg/L,劣于海陵區(qū)斷面,其中姜堰(新)斷面CODMn濃度下降幅度明顯。

    NH3-N濃度按年份分析,2010—2011年達到或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的斷面占40.0%,其中姜堰(新)、白米斷面為Ⅴ~劣Ⅴ類;2012—2016年達到或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的斷面提升至66.7%;2017—2018年僅白米斷面為Ⅳ類,其余斷面均為Ⅱ~Ⅲ類。從行政區(qū)域分析,海陵區(qū)董家大橋、鹵汀河口斷面NH3-N濃度范圍為0.4~0.8mg/L,始終穩(wěn)定保持在Ⅱ~Ⅲ類;海陵區(qū)的泰州(新)斷面和姜堰區(qū)的備戰(zhàn)橋(新)斷面NH3-N水質(zhì)均由Ⅳ類提升至Ⅲ類;姜堰區(qū)的姜堰(新)、白米斷面水質(zhì)均由劣Ⅳ類分別提升至Ⅲ類和Ⅳ類,NH3-N濃度下降幅度明顯。

    BOD5濃度按年份分析,2010年達到或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的斷面占40.0%;2011—2013年,達到或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的斷面占60.0%;至2018年,達到或優(yōu)于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的斷面提升至66.7%。從行政區(qū)域分析,海陵區(qū)的3個斷面BOD5濃度基本可以達到或優(yōu)于Ⅲ類,下游姜堰區(qū)的備戰(zhàn)橋(新)斷面BOD5濃度保持在Ⅲ~Ⅳ類,姜堰區(qū)的姜堰(新)、白米BOD5濃度從Ⅴ類提升至Ⅳ類,各個斷面BOD5濃度均有不同幅度下降。

    3.2 季節(jié)性Kendall檢驗法水質(zhì)變化趨勢分析

    運用季節(jié)性Kendall檢驗方法對新通揚運河(泰州段)水質(zhì)變化趨勢進行分析。新通揚運河(泰州段)各斷面水質(zhì)變化趨勢分析結(jié)果見表1。

    表1 新通揚運河(泰州段)水質(zhì)變化趨勢分析結(jié)果

    a. DO在6個斷面中,上游海陵區(qū)的3個斷面均無明顯變化趨勢,下游姜堰區(qū)的備戰(zhàn)橋(新)、姜堰(新)斷面呈高度顯著上升趨勢,最下游的白米斷面無明顯變化趨勢,總體上DO質(zhì)量呈變好趨勢。

    b. CODMn在6個斷面中,董家大橋斷面呈顯著下降趨勢,姜堰(新)斷面呈高度顯著下降趨勢,其余4個斷面無明顯升降趨勢,總體上CODMn質(zhì)量呈變好趨勢。

    c. NH3-N在6個斷面中,董家大橋斷面無明顯升降趨勢,備戰(zhàn)橋(新)斷面呈顯著下降趨勢,其余4個斷面呈高度顯著下降趨勢,NH3-N質(zhì)量呈變好趨勢。

    d. BOD5在6個斷面中,泰州(新)斷面呈顯著下降趨勢,董家大橋、鹵汀河口斷面呈高度顯著下降趨勢,其余3個斷面無明顯升降趨勢,BOD5質(zhì)量呈變好趨勢。

    4 結(jié) 論

    對新通揚運河(泰州段)水資源質(zhì)量狀況進行分析評價,采用時間序列分析法和季節(jié)性Kendall檢驗法均需要大量的數(shù)據(jù)資料支撐,時間序列分析法可以很直接地體現(xiàn)污染物隨時間變化的規(guī)律狀況,但是趨勢分析評價較為繁瑣;季節(jié)性Kendall檢驗法不僅可以直接判斷河流水質(zhì)各指標(biāo)濃度的變化趨勢,還可以說明趨勢變化的程度,能夠很好地描述時間序列的趨勢特征。

    根據(jù)時間序列法分析,新通揚運河(泰州段)DO、CODMn、NH3-N和BOD5水質(zhì)濃度逐年好轉(zhuǎn),上游水質(zhì)優(yōu)于下游,上游水質(zhì)濃度年際變化較小,下游水質(zhì)濃度變化幅度較明顯;根據(jù)季節(jié)性Kendall檢驗法分析,新通揚運河(泰州段)DO指標(biāo)呈上升或無明顯趨勢斷面,無下降趨勢斷面;CODMn、NH3-N和BOD5指標(biāo)呈下降或無明顯趨勢斷面,無上升趨勢斷面。因此,總體而言,新通揚運河(泰州段)水資源質(zhì)量呈好轉(zhuǎn)趨勢。分析其原因,主要是因為新通揚運河(泰州段)上游受沿江高港樞紐、江都樞紐兩大跨流域調(diào)水工程運行影響,上游水質(zhì)主要指標(biāo)濃度較好且年際變化不大;新通揚運河自西向東途徑海陵區(qū)和姜堰區(qū),區(qū)域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖業(yè)較發(fā)達、人口密度較大,受本地降水產(chǎn)流影響,沿途支流內(nèi)的畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村生活等面源污染物等匯入河道,下游水質(zhì)較差;隨著近年來最嚴格水資源管理制度的實施、水生態(tài)文明城市建設(shè)、河長制及263環(huán)境整治專項行動等全面開展,政府注重并加強環(huán)保資金投入,水環(huán)境整治取得了積極成效,因此研究區(qū)域內(nèi)水質(zhì)濃度逐年好轉(zhuǎn)且下游水質(zhì)改善明顯。

    5 建 議

    可采取以下措施進一步改善新通揚運河(泰州段)的水環(huán)境質(zhì)量。嚴格入河排污口管理,強化住宅小區(qū)和農(nóng)村污廢水接管,減少未接管污廢水排放量;大力推進生態(tài)農(nóng)業(yè),加快推進種養(yǎng)結(jié)合,積極轉(zhuǎn)變施肥方式,嚴格控制面源污染;優(yōu)化工程調(diào)度,采取區(qū)域聯(lián)合調(diào)度、引排結(jié)合、生態(tài)補水等措施,發(fā)揮水利工程在改善水質(zhì)中的作用,加快水體的流動,恢復(fù)、提高河流自凈能力;對主要支流實施疏浚整治和生態(tài)修復(fù)工程,提升支流水質(zhì);加強河道生態(tài)修復(fù),加大河道整治力度,包括定期進行清淤、岸線整治、河流健康評估等;深化河長制管理工作,建立協(xié)調(diào)聯(lián)動機制,發(fā)揮全社會維護河道水生態(tài)環(huán)境的積極作用。

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