趙嵩林

河南省漳衛(wèi)南水系重要水功能區(qū)水質(zhì)趨勢分析

趙嵩林

1 方法的選擇

水質(zhì)變化趨勢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)，在一定評價時段內(nèi)又會出現(xiàn)“漏測值”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)計學(xué)變得無能為力。針對水質(zhì)數(shù)據(jù)序列的上述特性，美國地質(zhì)調(diào)查局在20世紀(jì)70年代末研制出了用于水質(zhì)變化趨勢分析的季節(jié)性Kendall（肯達(dá)爾）趨勢檢驗方法。目前，美國在全國或州的河流水質(zhì)變化趨勢分析中也多采用此方法。20世紀(jì)80年代末，我國將季節(jié)性Kendall趨勢檢驗法引人國內(nèi)，首先在淮河流域，繼而在1995年的全國水資源質(zhì)量評價及隨后的2004年全國水資源綜合規(guī)劃中進(jìn)行了應(yīng)用。在2004年全國水資源綜合規(guī)劃中，全國統(tǒng)一采用了由中國水利水電科學(xué)研究院水環(huán)境研究所開發(fā)的季節(jié)性Kendall趨勢檢驗法（PWQTrend）評價軟件，使得應(yīng)用季節(jié)性Kendall趨勢檢驗法進(jìn)行水質(zhì)變化趨勢分析的工作在全國得以普及。

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)變化趨勢分析項目為：化學(xué)需氧量、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)三項。

3 方法原理簡介

季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗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（時間上）高于前面的值記為“+”號,否則記作“-”號。如果加號的個數(shù)比減號的多,則可能為上升趨勢；類似地,如果減號的個數(shù)比加號的多,則可下降趨勢；如果加號的個數(shù)與減號的相等,則可能為無趨勢。

表1 水功能區(qū)水質(zhì)變化趨勢分析站點一覽表

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)行趨勢分析,詳見表1。

5 分析方法

5.1 計算公式

本文分析濃度變化趨勢和流量調(diào)節(jié)濃度變化趨勢兩方面的內(nèi)容，流量調(diào)節(jié)濃度變化趨勢分析從式（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)項目濃度，mg/L；

Q——流量，m3/s；

a、b、c——系數(shù)。

5.2 趨勢分級

水質(zhì)站水質(zhì)變化趨勢分析結(jié)果可分為三類五級。三類為上升、下降和無趨勢；五級為高度顯著上升、顯著上升、無趨勢、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)變化趨勢高度顯著；

（2）0.01＜α≤0.1，水質(zhì)變化趨勢顯著；

表2 水功能區(qū)水質(zhì)變化趨勢分析成果表

表3 區(qū)域水質(zhì)變化趨勢分析成果表

（3）α＞0.1，水質(zhì)無變化趨勢。

6 趨勢分析結(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)趨勢結(jié)果見表2。

7 區(qū)域水質(zhì)趨勢分析

7.1 區(qū)域單個水質(zhì)項目趨勢

進(jìn)行水質(zhì)趨勢分析的河南省漳衛(wèi)南水系水質(zhì)站共計9個。高錳酸鹽指數(shù)上升站數(shù)為0個，上升比例為0.0%；下降站數(shù)為5個，下降比例為55.6%；無趨勢站數(shù)為4個，無趨勢比例為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，上升比例為0.0%；下降站數(shù)為7個，下降比例為77.8%；無趨勢站數(shù)為2個，無趨勢比例為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，上升比例為11.1%；下降站數(shù)為3個，下降比例為33.3%；無趨勢站數(shù)為5個，無趨勢比例為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

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

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

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

TUPDO——溶解氧上升趨勢比例；

TDNDO——溶解氧下降趨勢比例；

TUPm——其他水質(zhì)項目上升趨勢比例；

TDNm——其他水質(zhì)項目下降趨勢比例；

M——評價項目總數(shù)。

河南省海河流域漳衛(wèi)南水系趨勢分析綜合指數(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)（見表3、圖1）

河南省安陽水文水資源勘測局 455000）