于志強(qiáng)，張乃鵬

(1.山東省水文局，山東 濟(jì)南 250002；2.東營市水文局，山東 東營 257000)

城市化建設(shè)的加快和人民生活水平的提高對(duì)城市供水的水量和水質(zhì)均提出了高標(biāo)準(zhǔn)和高要求[1-2]。近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，大量的工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染以及水源保護(hù)區(qū)不合理開發(fā)活動(dòng)等已經(jīng)嚴(yán)重威脅飲用水水源安全[3]。山東省是一個(gè)嚴(yán)重缺水的省份，人均水資源僅是全國平均水平的1/6[4]，隨著山東省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、各重點(diǎn)城市人口不斷增加、城市工業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，對(duì)水資源的需求量亦日益遞增[5]。為全面了解和掌握山東省城市供水水源地的水質(zhì)現(xiàn)狀，本文采用水質(zhì)綜合指數(shù)法對(duì)全省25處水源地2016年的水質(zhì)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并根據(jù)2007—2016年全省水源地水質(zhì)指標(biāo)及水質(zhì)指數(shù)WQI值進(jìn)行季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)，綜合分析全省水源地水質(zhì)變化趨勢(shì)。

1 山東省主要城市供水水源地概況

山東省從2003年開展了全省主要城市重點(diǎn)供水水源地監(jiān)測(cè)工作，截止2016年共達(dá)25處，其中地表水水源地20處，地下水水源地5處，詳見表1。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)方法

針對(duì)飲用水功能特征，以GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)，參照GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)水源地進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]。本文評(píng)價(jià)采用水質(zhì)綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法，將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為三類：①水源地易污染項(xiàng)目，包括氨氮、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)和總大腸菌群共4項(xiàng)(地下水水源地不包括溶解氧)；②飲用水一般化學(xué)指標(biāo)，包括pH值、總硬度、硫酸鹽、氯化物、溶解性鐵、錳、銅、鋅和揮發(fā)酚共9項(xiàng)；③第三類為飲用水中毒性項(xiàng)目，包括氟化物、氰化物、砷、汞、鎘、鉛、鉻(六價(jià))、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮共9項(xiàng)。評(píng)價(jià)步驟[7]如下：

(1)求得各單項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的指標(biāo)數(shù)Iiok。

(2)分別求出三類項(xiàng)目的分類指數(shù)(ILI、ILII、ILIII)。

第一類項(xiàng)目的分類指數(shù)(ILI)為各單項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的指數(shù)和的平均值，即

(1)

第二類、第三類項(xiàng)目的分類指數(shù)(ILII、ILIII)分別為各單項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的指數(shù)最高者。

(3)水源地水質(zhì)指數(shù)(WQI)為上述三類項(xiàng)目分類指數(shù)中的最高者，即：

WQI=Max(ILI，ILII，ILIII)

(2)

根據(jù)水源地的WQI，即可確定其水資源質(zhì)量等級(jí)和水質(zhì)狀況。根據(jù)相應(yīng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的評(píng)價(jià)級(jí)別，將具體水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)換算為1、2、3、4、5級(jí)水質(zhì)指數(shù)，分別對(duì)應(yīng)優(yōu)、良、中、差、劣等5類水質(zhì)狀況；水質(zhì)指數(shù)為4、5級(jí)的水源地為水質(zhì)不合格水源地，相應(yīng)的水源地供水量為水質(zhì)不合格供水量。

表1 山東省主要城市重點(diǎn)供水水源基本情況表

2.2 水質(zhì)變化趨勢(shì)分析方法

水質(zhì)變化趨勢(shì)分析的主要目的是了解和判斷水中污染物隨時(shí)間和空間的變化。季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)于1982年提出，并由Smith等和Van等做了進(jìn)一步的修正[8- 10]。該方法是一種僅考慮數(shù)據(jù)相對(duì)排列的非參數(shù)檢驗(yàn)方法，其主要優(yōu)點(diǎn)是不受水質(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(cè)值或小于檢測(cè)限值等的影響。該檢驗(yàn)方法的思路是收集多年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算各月份(或季節(jié))的統(tǒng)計(jì)量及方差，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(shì)檢驗(yàn)。

季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)法的原理見參考文獻(xiàn)[11]，模型的構(gòu)建見參考文獻(xiàn)[12- 15]。本文采用PWQTrend2010軟件進(jìn)行分析，PWQTrend2010是基于季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)方法的水質(zhì)趨勢(shì)分析專業(yè)軟件，能夠定量描述水質(zhì)趨勢(shì)。

3 評(píng)價(jià)結(jié)果

3.1 水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果

山東省25處重要供水水源地采用每月監(jiān)測(cè)1次年度共12次的監(jiān)測(cè)頻次。錦繡川水庫2月份由于冰凍未能取樣，故年度監(jiān)測(cè)11次；尹府水庫8—12月庫干，故年度監(jiān)測(cè)7次。利用水質(zhì)綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法求得水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。

由表2看出，2016年25處水源地中有13處水源地全部測(cè)次的評(píng)價(jià)級(jí)別均為1級(jí)(優(yōu))，占評(píng)價(jià)總數(shù)的52%；有24處水源地全部測(cè)次的評(píng)價(jià)級(jí)別符合3級(jí)(中)，達(dá)標(biāo)率為96%；僅有岸堤水庫9月份由于亞硝酸氮超標(biāo)導(dǎo)致評(píng)價(jià)級(jí)別為4級(jí)。

表2 2016年山東省主要供水水源地水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

綜上，2016年山東省主要城市重點(diǎn)供水水源地水質(zhì)狀況整體良好，水質(zhì)較為穩(wěn)定，絕大部分水源地均能滿足城市集中式供水水質(zhì)要求。

3.2 水質(zhì)指數(shù)WQI值變化趨勢(shì)分析結(jié)果

對(duì)2007—2016年共10年25處水源地逐月水質(zhì)指數(shù)WQI值采用季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)法進(jìn)行趨勢(shì)分析，見表3。

由表3可以看出，采用季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)法2007—2016年全省25處水源地中有3處水源地水質(zhì)指數(shù)WQI值檢驗(yàn)結(jié)果為無明顯升降趨勢(shì)，占總數(shù)的12.0%；有4處為上升趨勢(shì)，占總數(shù)的16.0%，其中有1處為高度顯著上升，3處為顯著上升；有18處為下降趨勢(shì)，占總數(shù)的72.0%，其中有15處為高度顯著下降，3處為顯著下降。

綜上，2007—2016年25處水源地的水質(zhì)指數(shù)WQI值變化趨勢(shì)均以下降趨勢(shì)為主。

3.3 各類水質(zhì)指標(biāo)變化趨勢(shì)分析結(jié)果

對(duì)2007—2016年25處水源地的三類22項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)(其中5處地下水水源地監(jiān)測(cè)指標(biāo)為21項(xiàng))進(jìn)行季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)。采用季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)法計(jì)算水質(zhì)指標(biāo)的變化趨勢(shì)，25處水源地中五級(jí)類別(高度顯著上升、顯著上升、無趨勢(shì)、顯著下降和高度顯著下降)所占的個(gè)數(shù)見圖1，三類類別(上升、下降和無趨勢(shì))所占的百分比見圖2。

(1)第一類——污染指標(biāo)

采用季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)法，污染指標(biāo)的4個(gè)參數(shù)中氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和總大腸菌群均以下降趨勢(shì)為主，下降的比例分別為60.0%、56.0%和56.0%，三個(gè)參數(shù)上升的比例分別為12.0%、12.0%和28.0%；而溶解氧則以上升趨勢(shì)為主，上升的比例為40.0%，下降和無趨勢(shì)的比例各占30.0%。氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總大腸菌群趨勢(shì)下降原因與點(diǎn)源面源污染源治理有關(guān)，水源地保護(hù)效果顯現(xiàn)。

表3 季節(jié)性Kendall法趨勢(shì)分析結(jié)果表

圖1 五級(jí)類別統(tǒng)計(jì)圖

圖2 三類類別統(tǒng)計(jì)圖

(2)第二類——飲用水一般化學(xué)指標(biāo)

一般化學(xué)指標(biāo)中總硬度、硫酸鹽、氯化物以上升趨勢(shì)為主，上升的比例分別為60.0%、76.0%和76.0%，下降比例則分別僅為16.0%、16.0%和12.0%；溶解性鐵以下降趨勢(shì)為主，下降比例占52.0%，上升比例僅占16.0%；pH值、錳、銅、鋅、揮發(fā)酚則以無明顯升降趨勢(shì)為主，無明顯升降趨勢(shì)的比例分別為48.0%、64.0%、92.0%、84.0%和100%?？傆捕取⒘蛩猁}、氯化物趨勢(shì)上升原因與濱海地區(qū)地下水過度開發(fā)利用造成區(qū)域性超采，引發(fā)了地下水位持續(xù)下降、海(咸)水入侵等一系列生態(tài)環(huán)境問題有關(guān)；溶解性鐵下降原因與生態(tài)環(huán)境治理、水質(zhì)得到改善有關(guān)；其余無明顯趨勢(shì)升降趨勢(shì)的指標(biāo)主要由于在水體中含量很低或未檢出的原因。

(3)第三類——飲用水毒性指標(biāo)

飲用水毒性指標(biāo)中氟化物以上升趨勢(shì)為主，上升的比例占52.0%，下降的比例占36.0%；硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮以無明顯升降趨勢(shì)最多，所占比例均為44.0%，下降趨勢(shì)所占比例也不低，分別占32.0%和48.0%；而總氰化物、砷、汞、鎘、鉛、鉻(六價(jià))均全部為無明顯升降趨勢(shì)。氟化物呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，與地下水開采量加大，深度開采，導(dǎo)致水體中氟化物含量增加；硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮趨勢(shì)下降原因與點(diǎn)源面源污染源治理、生態(tài)環(huán)境治理及水源地保護(hù)效果顯現(xiàn)，水質(zhì)得到改善有關(guān)。其余無明顯趨勢(shì)升降趨勢(shì)的指標(biāo)主要由于因?yàn)樵谒w中含量很低或未檢出的原因。

4 結(jié)論

(1)全省水源地水質(zhì)指數(shù)WQI值的季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)中呈下降趨勢(shì)、無明顯升降趨勢(shì)和下降趨勢(shì)比例分別為72.0%、12.0%和16.0%，因此，全省水源地水質(zhì)指數(shù)WQI值主要以下降趨勢(shì)為主。

(2)在水源地水質(zhì)指標(biāo)的季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)中，全省水源地均有81.8%的水質(zhì)指標(biāo)以下降趨勢(shì)和無明顯升降趨勢(shì)為主，遠(yuǎn)高于下降趨勢(shì)。

(3)從上述水源地水質(zhì)指數(shù)和水源地水質(zhì)指標(biāo)的相互趨勢(shì)變化來看，兩者相輔相成，互相起到驗(yàn)證作用和良性推動(dòng)，水質(zhì)指標(biāo)的下降會(huì)使得水源地水質(zhì)好轉(zhuǎn)，因而使水源地水質(zhì)指數(shù)WQI值也同樣下降，全省主要水源地水質(zhì)主要向穩(wěn)定和趨好方向轉(zhuǎn)換。

(4)全省水源地監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中總硬度、硫酸鹽、氯化物和氟化物4個(gè)指標(biāo)均以上升趨勢(shì)為主，且所占比例較大，應(yīng)采取相應(yīng)措施加以改善。

水規(guī)總院組織開展“中小型水庫設(shè)計(jì)洪水相關(guān)技術(shù)研究”調(diào)研工作

本站訊 我國中小型水庫數(shù)量眾多，建設(shè)年代較早，大量水庫處于無實(shí)測(cè)資料地區(qū)。近年來水文站網(wǎng)不斷完善，積累了一定的水文資料，為研究異常天氣對(duì)中小型水庫洪水的影響，提出中小型水庫設(shè)計(jì)洪水在采用圖集、計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)等方面的技術(shù)要求，提高全國中小型水庫設(shè)計(jì)洪水可靠性，2018年9月16日至20日，水規(guī)總院組織赴新疆哈密市射月溝水庫和內(nèi)蒙古烏拉特前旗增隆昌水庫進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，并與有關(guān)設(shè)計(jì)單位和省市有關(guān)部門進(jìn)行了座談與交流。

座談會(huì)議中，調(diào)研組介紹了研究的工作計(jì)劃及要求，聽取了相關(guān)單位對(duì)兩座水庫暴雨洪水的調(diào)查分析計(jì)算情況、出險(xiǎn)情況調(diào)查評(píng)估的匯報(bào)，以及對(duì)中小型水庫的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法及成果采用等方面的建議，調(diào)研組與參會(huì)專家、代表進(jìn)行了充分討論，提出了下階段的工作建議。

調(diào)研組由水規(guī)總院侯傳河副總工、蔣肖副總工帶隊(duì)，規(guī)劃處相關(guān)人員參加。內(nèi)蒙古自治區(qū)防辦、水文局、水電設(shè)計(jì)院等單位參加了在呼和浩特的座談，新疆維吾爾自治區(qū)水利廳、水文局、防辦、水電設(shè)計(jì)院及哈密水文局、水電設(shè)計(jì)院等單位參加了在烏魯木齊的座談。

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