楊文晶 楊金艷 蔡曉鈺 白瑞泉 姜宇

摘要：陽澄淀泖區(qū)為平原河網(wǎng)區(qū)，在適度的引排調(diào)度下使河湖水流有序流動，對于合理蓄泄洪澇水、調(diào)控水資源、改善水生態(tài)環(huán)境意義重大。以陽澄淀泖區(qū)有序流動調(diào)水試驗的水量、水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從最能直觀反映水體有序流動的水量指標(biāo)-流速出發(fā)，利用SPSS軟件計算流速與水體重要水質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系，研究河湖水體有序流動中流速與水質(zhì)的響應(yīng)機(jī)制。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)流速-溶解氧的相關(guān)性最強(qiáng)，引水口門及原本滯流較重的河道流速與各水質(zhì)指標(biāo)之間相關(guān)性更強(qiáng)，水質(zhì)改善更顯著;但通過工程調(diào)度只能一定程度上改變水環(huán)境，與水質(zhì)產(chǎn)生直接的相關(guān)關(guān)系很難。研究成果可為評估水流有序流動對河網(wǎng)水環(huán)境改善的實際效果提供技術(shù)支撐，對研究區(qū)域確定合理的引排調(diào)度方案，改善水質(zhì)有積極的意義。

關(guān)?鍵?詞：有序流動; 流速與水質(zhì); 陽澄淀泖區(qū); 平原河網(wǎng)區(qū)

中圖法分類號： X824?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.01.006

太湖流域是以太湖為中心的一個相對獨立的封閉區(qū)域，是長江下游的支流區(qū)，流域北、東、南三邊水流受長江和杭州灣水位影響[1]。流域河道水網(wǎng)密集，湖泊較多，江河湖海相貫通，水系織雜，地勢低平，河道比降小，在潮汐作用下，水流不定、流速緩慢，為典型的平原河網(wǎng)地區(qū)[2]。經(jīng)過大規(guī)模的水利工程建設(shè)，太浦河、望虞河、杭嘉湖南排工程和環(huán)湖大堤等一輪治太11項骨干工程已全部完成，形成了以治太骨干工程為主體，上游水庫、周邊江堤海塘和平原區(qū)各類圩閘等工程組成的流域工程體系初步具備了防洪減災(zāi)、資源調(diào)度的基本條件[3]。近年來，在流域管理方面開展了以保障防洪與供水安全、兼顧水環(huán)境改善為目標(biāo)的流域水量水質(zhì)綜合調(diào)度，取得了顯著成效。構(gòu)筑流域河網(wǎng)有序流動的格局是開展綜合調(diào)度的重要內(nèi)容[4]。

太湖流域分成8個水利分區(qū)，其中陽澄淀泖區(qū)北以沿江控制線為界、西以環(huán)太湖控制線為界、西北側(cè)以望虞河?xùn)|岸控制線為界、南以太浦河北岸控制線為界，水流運動相對獨立，且工程基礎(chǔ)和工程可控性較強(qiáng)，調(diào)水試驗經(jīng)驗豐富，可作為分析研究的典型區(qū)域。在適度的引排調(diào)度下河湖有序流動，對于合理蓄泄洪澇水、調(diào)控水資源、改善水生態(tài)環(huán)境意義重大[5]。

該研究作為太湖流域綜合調(diào)度及河湖有序流動技術(shù)研究項目的典型區(qū)域研究，通過開展陽澄淀泖區(qū)有序流動水量水質(zhì)監(jiān)測與分析，評估平原河網(wǎng)有序流動對河網(wǎng)水環(huán)境改善的實際效果，驗證區(qū)域河湖水體有序流動與水量水質(zhì)的響應(yīng)機(jī)制。

本文從最能直觀反映水體有序流動的水量指標(biāo)—流速出發(fā)，計算其與水體各重要水質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系，并從不同的角度對相關(guān)性結(jié)果進(jìn)行深度剖析，分析探索在水體流動加快時水質(zhì)的響應(yīng)規(guī)律，進(jìn)而評估河網(wǎng)有序流動下水環(huán)境改善的實際效果，這對研究如何通過區(qū)域綜合調(diào)度來改善水環(huán)境有積極的意義。

1?調(diào)水試驗概況

1.1?試驗背景及目標(biāo)

該研究項目界定有序流動內(nèi)涵為：水體有序流動在符合由自然地理條件決定的自然屬性基礎(chǔ)上，通過人類科學(xué)調(diào)控，改變其自然屬性中對人類不利的現(xiàn)狀，轉(zhuǎn)變原河網(wǎng)流向多變、換水低效、流動性平緩等流態(tài)為水體引排方向規(guī)律、換水高效、流動性加快的有序流態(tài)，形成一種自然流暢、人水和諧、利益最大化的流動格局。

結(jié)合陽澄淀泖區(qū)的實際情況，本次調(diào)水試驗的總體目標(biāo)為：通過沿江閘站、環(huán)湖口門、望虞河?xùn)|岸沿線閘站和控導(dǎo)工程的聯(lián)合調(diào)度，改善陽澄湖水環(huán)境，以及七浦塘、瀏河沿線水動力條件;加快淀泖區(qū)湖蕩及河道流動，改善蘇州相城區(qū)河道流速緩慢問題;減少陽澄湖西岸入湖河道對陽澄湖水環(huán)境的潛在影響，加快常熟市區(qū)骨干河道水體流動，形成引排有序的水循環(huán)體系，在一定程度上改善河網(wǎng)水環(huán)境（見圖1）。

根據(jù)河道分布特征、引排能力、水質(zhì)提升需求不同，綜合水質(zhì)提升效果和換水效率，初擬本片區(qū)沿江引水為主的河道汛期適宜流速達(dá)到20 cm/s、非汛期15 cm/s以上為宜，關(guān)鍵斷面溶解氧控制在5 mg/L;沿江引排結(jié)合的河道汛期適宜流速達(dá)到20 cm/s、非汛期15 cm/s以上為宜，關(guān)鍵斷面溶解氧控制在3 mg/L;望虞河?xùn)|岸及環(huán)湖引水河道汛期適宜流速達(dá)到10?cm/s?、非汛期7 cm/s以上為宜，斷面溶解氧控制在3 mg/L;骨干匯水河道適宜流速達(dá)到10 cm/s、非汛期7 cm/s以上為宜，斷面溶解氧控制在2 mg/L。

1.2?試驗實施方案及效果

考慮到汛期和非汛期區(qū)域水流格局和引排要求的不同，為全面了解陽澄淀泖區(qū)現(xiàn)狀水體流動格局，在非汛期（3月）實施調(diào)水試驗進(jìn)行水量水質(zhì)原位監(jiān)測，結(jié)合汛期調(diào)度實際，在汛期（5，6月）開展區(qū)域水量水質(zhì)同步監(jiān)測，可用于現(xiàn)狀常規(guī)實際調(diào)度情況下的汛期前后河湖水體流動及水質(zhì)變化情況分析，為太湖流域綜合調(diào)度及河湖有序流動技術(shù)研究項目提供全面、完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2017年3月9～23日對陽澄淀泖區(qū)開展了非汛期調(diào)水試驗。實際工程調(diào)度情況可分為：① 引水準(zhǔn)備期。沿江閘站引排結(jié)合，望虞河?xùn)|岸口門、東太湖口門引水為主。② 換水改善期前期。受降雨影響較小，工程調(diào)度較好，形成了短期的大引大排格局。③ 換水改善期后期。3月19～20日陽澄淀泖區(qū)有一次較強(qiáng)降雨，沿江閘站在降雨期全部關(guān)閘?？傮w來說，非汛期調(diào)水試驗期間，區(qū)域內(nèi)形成了“多引多排”的水流格局，水體以“長江→陽澄區(qū)→淀泖區(qū)→攔路港”的大方向為主，形成“長江、望虞河→區(qū)域腹部河網(wǎng)→常滸河、白茆塘→長江”“長江→陽澄區(qū)腹部、陽澄湖→瀏河（淀泖區(qū)）”“長江、太湖→陽澄湖及周邊、淀泖區(qū)→攔路港”水循環(huán)線路，切實改善了河網(wǎng)水動力條件，加快了水體流動。通過引長江、太湖優(yōu)質(zhì)水源，一定程度改善了水環(huán)境。

2017年5月9～18日（第一輪）、6月8～17日（第二輪）分別開展一輪常規(guī)實際調(diào)度情況下的汛期水量水質(zhì)監(jiān)測。第一輪監(jiān)測期間，陽澄淀泖區(qū)整體形成“長江、太湖→陽澄湖及周邊、淀泖區(qū)→攔路港”的水循環(huán)線路。第二輪監(jiān)測期間，陽澄湖以北地區(qū)，海洋涇引水，常滸河、白茆塘排水，形成“長江→區(qū)域腹部河網(wǎng)→常滸河、白茆塘→長江”水循環(huán)線路;陽澄湖以南地區(qū)，蕩茜樞紐、永昌涇、界涇河引水入陽澄湖，楊林塘、瀏河排水，形成“長江、望虞河→陽澄區(qū)腹部、陽澄湖→楊林塘、瀏河”的水循環(huán)線路;淀泖區(qū)東太湖口門瓜涇港、三船路港引水，北淀泖區(qū)省際邊界排水，形成“太湖→淀泖區(qū)腹部→攔路港”的水循環(huán)線路?？傮w來看，由于降雨的影響及汛期的引排要求，區(qū)域內(nèi)汛期監(jiān)測期間呈現(xiàn)出區(qū)別于非汛期的“大引大排”的水流格局。

2?流速-水質(zhì)相關(guān)關(guān)系分析方法

相關(guān)分析（correlation analysis）是研究兩個或兩個以上變量之間相關(guān)程度大小以及用一定函數(shù)來表達(dá)其相互關(guān)系的方法。一般可以借助相關(guān)系數(shù)、相關(guān)表與相關(guān)圖來進(jìn)行相關(guān)分析[6]。本文采用相關(guān)系數(shù)進(jìn)行研究。

2.1?皮爾遜相關(guān)系數(shù)

皮爾遜相關(guān)系數(shù)描述了2個定距變量間聯(lián)系的緊密程度，用于度量2個變量?X和Y之間的相關(guān)（線性相關(guān)），樣本的相關(guān)系數(shù)用r表示，總體相關(guān)系數(shù)用ρ?表示。

若?r>0，表明2個變量是正相關(guān)，即一個變量的值越大，另一個變量的值也會越大;若r<0，表明2個變量是負(fù)相關(guān)，即一個變量的值越大，另一個變量的值反而會越小。r?值介于-1與1之間，絕對值越大表明相關(guān)性越強(qiáng)。

一般定義為：?0.8<|r|≤1.0，極強(qiáng)相關(guān);0.6<|r|≤0.8?，強(qiáng)相關(guān);0.4<|r|≤0.6，中等程度相關(guān);0.2?<|r|≤0.4，弱相關(guān);0.0≤|r|≤0.2，?極弱相關(guān)或無相關(guān)。

在實際分析中，相關(guān)系數(shù)大都是利用樣本數(shù)據(jù)計算的，因而帶有一定的隨機(jī)性，因此也需要對相關(guān)關(guān)系的顯著性進(jìn)行檢驗，即判斷樣本相關(guān)系數(shù)?r是否來自于ρ≠0 的總體，可以采用t檢驗或者F檢驗，此時的零假設(shè)和備擇假設(shè)分別為H0∶ρ=0，HA∶ρ≠0[7] 。

t檢驗統(tǒng)計量t=r/Sr，df=n-2，Sr=1-r2n-2稱為相關(guān)系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤差。下文相關(guān)關(guān)系計算采用t?檢驗。

2.2?相關(guān)性分析軟件

采用SPSS（Statistical Package for Social Science）軟件進(jìn)行分析。SPSS是由美國 SPSS公司自20世紀(jì)80年代初開發(fā)的大型統(tǒng)計學(xué)軟件包。它集數(shù)據(jù)整理、分析過程、結(jié)果輸出等功能于一身，使用Windows的窗口方式展示各種管理數(shù)據(jù)和分析方法的功能，清晰、直觀，易學(xué)易用，涵蓋面廣[8]。

SPSS將自動計算Pearson相關(guān)系數(shù)，?t檢驗的統(tǒng)計量和對應(yīng)的概率P值。當(dāng)P<0.05?時，拒絕零假設(shè)，說明兩變量之間存在著顯著的線性相關(guān)關(guān)系;當(dāng)P≥0.05?時?，接受零假設(shè)，表明兩變量間不存在線性相關(guān)關(guān)系。

2.3?分析樣本

為了同時滿足試驗調(diào)度和分析研究區(qū)域水環(huán)境改善效果的要求，結(jié)合地方水利部門現(xiàn)有的水量水質(zhì)監(jiān)測點，合理增設(shè)站點，從總體上掌握有序流動的規(guī)律及污染物分布特征，共布設(shè)了監(jiān)測斷面站點47個（見圖2）。

非汛期（3月）共計監(jiān)測了47個斷面，從3月9日到3月23日，水量為每天連續(xù)監(jiān)測，水質(zhì)為隔天監(jiān)測，因此本輪共有8 d的水質(zhì)水量同步數(shù)據(jù)。其中，沿江口門無法測得準(zhǔn)確流速，部分?jǐn)嗝嬉恢标P(guān)閘，并扣除湖泊等斷面，實際參與流速-水質(zhì)相關(guān)分析的為35個斷面8 d的流速水質(zhì)同步數(shù)據(jù)。

汛期（5，6月）每月分別連續(xù)10 d進(jìn)行水量水質(zhì)同步監(jiān)測。本次斷面布設(shè)綜合考慮監(jiān)測要求并借鑒非汛期的分析成果，選取更能滿足分析需要的站點，以沿江口門、河網(wǎng)重要斷面為主，在47個斷面基礎(chǔ)上將監(jiān)測斷面精簡為23個，按非汛期的原則進(jìn)行扣除后，汛期實際參與流速-水質(zhì)相關(guān)分析的為14個斷面20 d的流速水質(zhì)同步數(shù)據(jù)。

根據(jù)非汛期和汛期監(jiān)測期間區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)的水流狀態(tài)及水環(huán)境變化狀況，水體被認(rèn)為符合項目初定的有序流動狀態(tài)，因此將汛期和非汛期的流速水質(zhì)同步數(shù)據(jù)結(jié)合，進(jìn)行水體有序流動流速-水質(zhì)的響應(yīng)機(jī)制探索。最后，共計14個斷面（非汛期、汛期都參與監(jiān)測）的28組樣本以及21個斷面（僅非汛期參與監(jiān)測）的8組樣本進(jìn)行流速-水質(zhì)相關(guān)性計算分析。

14個斷面為永昌涇、吳家港、聯(lián)湖橋、界涇、七浦塘橋、元和塘常相交界、鹽鐵塘常太交界、界江、青陽港、吳淞江、大直港橋、牛長涇、大朱砂橋、窯港橋。樣本日期：3.9～3.21?（隔天），5.9～5.18（連續(xù)），6.8～6.17（連續(xù)）。

21個斷面為西三環(huán)湖橋、車輪橋、永昌涇入湖口、白兔涇、巴城工農(nóng)橋、陸涇出湖口、西港河橋、周塘河橋、元和塘南段、南園橋、新豐新星橋、婁江大橋、西河大橋、通城河橋、石頭塘長橋、斜塘河、蘆墟大橋、科林大橋、千燈浦閘、周莊大橋、白石磯大橋。樣本日期為3.9～3.21（隔天）。

3?相關(guān)性結(jié)果與分析

選取溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷4個基礎(chǔ)水質(zhì)指標(biāo)，其中前3項為常用水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)中的重要指標(biāo)，總磷指標(biāo)是考慮陽澄淀泖區(qū)受長江來水（長江水中總磷偏高）的影響。對每組樣本分別進(jìn)行流速-溶解氧、流速-高錳酸鹽指數(shù)、流速-氨氮和流速-總磷的相關(guān)關(guān)系計算。

對于溶解氧指標(biāo)，數(shù)值越大表明水質(zhì)越好，因此流速-溶解氧相關(guān)系數(shù)為正時，表明流速越大，溶解氧指標(biāo)越大，水質(zhì)改善越好。對于高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷3項指標(biāo)，數(shù)值越大表明水質(zhì)越差，當(dāng)流速-高錳酸鹽指數(shù)、流速-氨氮和流速-總磷的相關(guān)關(guān)系為正時，表明流速越大，各項指標(biāo)值越大，水質(zhì)惡化。因此當(dāng)該3項相關(guān)系數(shù)為負(fù)時，表明隨著流速的增大，水質(zhì)有改善。

SPSS軟件的計算結(jié)果顯示，35個斷面中有26個斷面的流速與4個水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)關(guān)系均接受零假設(shè)[9]，即流速與各水質(zhì)指標(biāo)都不存在線性相關(guān)關(guān)系。另9個斷面的流速與部分水質(zhì)指標(biāo)存在相關(guān)關(guān)系（見表1）。僅25.7%的斷面顯示出相關(guān)關(guān)系，主要由于水質(zhì)受許多因素綜合影響的結(jié)果，例如流速之類的某個單一因素改變會對其產(chǎn)生影響，但要產(chǎn)生直接的相關(guān)關(guān)系較難。另外，本次陽澄淀泖區(qū)的調(diào)水試驗實施時間短，水質(zhì)水量同步數(shù)據(jù)有限，監(jiān)測期間幾次受到降雨影響，一定程度上影響了參與分析樣本的代表性。

下文將嘗試從顯示出相關(guān)關(guān)系的水質(zhì)指標(biāo)、監(jiān)測斷面和區(qū)域分布等角度去分析探索，結(jié)合實際的水流格局和水環(huán)境現(xiàn)狀去發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

3.1?水質(zhì)指標(biāo)分析

流速的變化能直接引起河湖水體自凈、稀釋、降解能力的改變，水體流通程度的改變也會使得斷面受來水影響的程度有所變化[10]，因此當(dāng)流速發(fā)生變化時，部分?jǐn)嗝娴乃|(zhì)情況也會隨之發(fā)生變化。下面從水質(zhì)指標(biāo)的角度，分析本次試驗各個指標(biāo)與流速相關(guān)性的程度和差異。

流速與溶解氧有相關(guān)關(guān)系的斷面共5個，其中界涇河入湖口流速-溶解氧呈中等負(fù)相關(guān)關(guān)系，花橋吳淞江大橋流速-溶解氧呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系，即流速越大，溶解氧越小;永昌涇閘、界江大橋和西三環(huán)湖橋的流速-溶解氧呈極強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，即流速越大，溶解氧越大，水質(zhì)越改善。根據(jù)本次調(diào)水試驗顯示的監(jiān)測結(jié)果，90%以上的斷面達(dá)到了溶解氧與流速對應(yīng)的調(diào)度控制要求，這也恰能體現(xiàn)水體流動加快時溶解氧指標(biāo)更易得到有效改善。

流速與高錳酸鹽指數(shù)有相關(guān)關(guān)系的斷面共4個，其中3個呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著流速增大高錳酸鹽指數(shù)有所改善，分別為鹽鐵塘常太交界和花橋吳淞江大橋，呈中等強(qiáng)度負(fù)相關(guān)，西三環(huán)湖橋呈極強(qiáng)相關(guān);1個呈正相關(guān)關(guān)系，為斜塘河橋，呈極強(qiáng)正相關(guān)性，即高錳酸鹽指數(shù)隨著流速的增大呈惡化趨勢。

流速與氨氮有相關(guān)關(guān)系的斷面有4個，其中3個是負(fù)相關(guān)關(guān)系，即流速越大，氨氮有所改善。3個斷面分別為永昌涇閘和窯港橋，呈中等強(qiáng)度負(fù)相關(guān);西三環(huán)湖橋呈極強(qiáng)負(fù)相關(guān)。1個呈正相關(guān)關(guān)系，為大直港橋，呈中等強(qiáng)度正相關(guān)。

4個水質(zhì)指標(biāo)中，總磷與流速的相關(guān)性最小，參與分析的35個斷面中僅有永昌涇閘的流速-總磷呈中等強(qiáng)度相關(guān)關(guān)系。因此，可以認(rèn)為本次試驗中流速與總磷的相關(guān)性很小。

綜合以上對4個主要水質(zhì)指標(biāo)的分析，可以看出流速與溶解氧的相關(guān)性最大，其次是高錳酸鹽指數(shù)和氨氮，與總磷的相關(guān)性很小。

3.2?監(jiān)測斷面分析

表1的9個斷面中，永昌涇閘和西三環(huán)湖橋4個水質(zhì)指標(biāo)中均有3個指標(biāo)與流速存在相關(guān)關(guān)系，并且各指標(biāo)隨著流速的增大都呈改善變化。西三環(huán)湖橋的溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)和氨氮與流速都呈極強(qiáng)相關(guān)性，表明流速增大時，斷面水質(zhì)有明顯的改善。西三環(huán)湖橋為望虞河?xùn)|岸的引水口門，當(dāng)流速增大時，引望虞河的水量增大，隨著望虞河優(yōu)質(zhì)水源的匯入，斷面的水質(zhì)得到明顯改善。

永昌涇閘的溶解氧、氨氮和總磷與流速均呈中等強(qiáng)度相關(guān)性，表明流速提高時，水質(zhì)有相應(yīng)的改善。永昌涇閘多數(shù)時候引望虞河水，因此總體看當(dāng)流速增大時，水質(zhì)有所改善。由于永昌涇閘與望虞河之間有漕湖，當(dāng)開閘引水時，還需經(jīng)過漕湖的調(diào)蓄再出水，水流到達(dá)該斷面時水質(zhì)受到了漕湖水質(zhì)的影響，且其流向有時為入望虞河，當(dāng)流速增大時，該斷面的水質(zhì)情況受流向和漕湖水質(zhì)情況綜合影響，不一定都表現(xiàn)出改善趨勢，因此永昌涇閘各相關(guān)系數(shù)不如西三環(huán)湖橋的大，流速與各水質(zhì)指標(biāo)僅呈中等強(qiáng)度相關(guān)性。

花橋吳淞江大橋有2個指標(biāo)與流速存在相關(guān)關(guān)系，分別為溶解氧和高錳酸鹽指數(shù)，其中流速-溶解氧呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)，流速增大，溶解氧惡化;流速-高錳酸鹽指數(shù)呈中等強(qiáng)度負(fù)相關(guān)，流速增大，高錳酸鹽指數(shù)改善。僅當(dāng)流速增大時，水質(zhì)不一定會改善，因為水質(zhì)情況同時受很多因素影響，例如溶解氧指標(biāo)與溫度和壓力也有很大的關(guān)系，因此認(rèn)為水質(zhì)的改善與流速之間不是單一的雙向關(guān)系。

界涇河入湖口多為入陽澄湖，從流速-溶解氧為負(fù)相關(guān)來看，當(dāng)流速增大時溶解氧變差，這可能受界涇河來水水質(zhì)的影響。

鹽鐵塘常太交界的流速-高錳酸鹽指數(shù)為中等強(qiáng)度負(fù)相關(guān)。當(dāng)該斷面流速增大時，高錳酸鹽指數(shù)變小，有序流動試驗期間，該斷面大多數(shù)流向向南，主要為白茆塘來水，因此流速提高時，水體本身的自凈能力增強(qiáng)，同時伴有優(yōu)質(zhì)的來水匯入，高錳酸鹽指數(shù)得到改善。

界江大橋的流速-溶解氧為極強(qiáng)正相關(guān)，當(dāng)流速增大時，溶解氧指標(biāo)有明顯改善。試驗期間，界江大橋流向都為向南，流速增大時，水體流動性好，溶解氧指標(biāo)得到有效改善，由于婁江來水對其水質(zhì)有直接影響，因此其他水質(zhì)指標(biāo)與流速之間沒有反映出顯著的相關(guān)關(guān)系。

大直港橋的流速-氨氮為中等強(qiáng)度正相關(guān)，當(dāng)流速增大時，氨氮指標(biāo)變大，呈惡化趨勢。試驗期間，大直港橋流向向南，直接受吳淞江來水的影響，由于吳淞江的水質(zhì)一直較差，當(dāng)流速增大時，更多來自吳淞江的水流匯入，引起斷面水質(zhì)的惡化。

窯港橋的流速-氨氮為中等強(qiáng)度負(fù)相關(guān)，當(dāng)流速增大時，氨氮指標(biāo)值減小，呈改善變化。調(diào)水試驗期間，窯港橋水流向南，受三白蕩來水的影響很大，三白蕩的水質(zhì)較好，因此當(dāng)流速增大時，三白蕩來水增加，水體流動性增強(qiáng)，水體的氨氮指標(biāo)可能因此有改善。

斜塘河橋的流速-高錳酸鹽指數(shù)為強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，表明當(dāng)流速增大時，高錳酸鹽指數(shù)也變大，該指標(biāo)呈惡化趨勢。由于斜塘河橋僅在非汛期（3月）進(jìn)行了8 d的監(jiān)測，汛期未進(jìn)行監(jiān)測，所以只有相應(yīng)的8組樣本參與了相關(guān)關(guān)系計算，且8 d中有5 d水體滯流，流速為0，因此認(rèn)為該斷面參與分析的樣本數(shù)太少，且代表性不強(qiáng)，計算出的相關(guān)系數(shù)可參考性不強(qiáng)。

綜合以上分析，發(fā)現(xiàn)西三環(huán)湖橋和永昌涇閘流速與水質(zhì)存在較大的相關(guān)性，并且流速增加，水質(zhì)改善，其中西三環(huán)湖橋的相關(guān)性更強(qiáng)。其他7個斷面的流速僅與一兩個水質(zhì)指標(biāo)存在相關(guān)關(guān)系，且僅為中等強(qiáng)度相關(guān)。

通過分析各個斷面的實際情況，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)的改善在流速增大的基礎(chǔ)上，很大程度取決于來水的水質(zhì)情況，但即使在流速增大，來水水質(zhì)較好的情況下，不少斷面也僅有個別水質(zhì)指標(biāo)改善，很難實現(xiàn)整體水質(zhì)改善的理想狀況。由此可見，流速與水質(zhì)之間的關(guān)系比較復(fù)雜，很難存在單一的響應(yīng)關(guān)系。

3.3?區(qū)域分布分析

結(jié)合圖1分析表1中各斷面的地理位置，發(fā)現(xiàn)可以參與相關(guān)性分析的斷面主要分布在望虞河?xùn)|岸口門、陽澄西湖入湖河道、省際邊界河道和區(qū)域內(nèi)骨干匯水河道。

西三環(huán)湖橋和永昌涇閘分別為望虞河?xùn)|岸的口門，平時以引水為主，來水的水質(zhì)情況最好，當(dāng)流速提高時，斷面的過水量增大、水體流動性更好，因此這兩個斷面的流速與大部分水質(zhì)都表現(xiàn)出比較強(qiáng)的相關(guān)性，并且水質(zhì)隨流速增大而改善。

界涇河入湖口位于陽澄西湖的入湖河道，分析發(fā)現(xiàn)其流速-溶解氧呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，流速增大，溶解氧降低，原因可能是水體流動帶動更多的不利因素進(jìn)入水體，反而導(dǎo)致水體的水質(zhì)指標(biāo)呈現(xiàn)惡化趨勢。

花橋吳淞江大橋位于省際邊界河道，且吳淞江現(xiàn)在主要為一條排污通道，水質(zhì)一直較差。上文的分析中指出該斷面當(dāng)流速增大時，高錳酸鹽指數(shù)有所改善，溶解氧有所惡化，其流速與水質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)出復(fù)雜不一的關(guān)系，由于其水體本身的污染負(fù)荷較大，流速增大對水質(zhì)的綜合改善作用有待進(jìn)一步的研究。

其他斷面位于區(qū)域內(nèi)的骨干匯水河道，其中界江大橋和斜塘河橋流速與水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)大于0.8?，呈極強(qiáng)相關(guān)。從這兩個斷面的流速變化上看，監(jiān)測期間大部分時間處于滯流狀態(tài)，因此當(dāng)水體流動起來時，某些水質(zhì)指標(biāo)出現(xiàn)明顯的改善。剩余3個斷面分別僅有1個水質(zhì)指標(biāo)與流速呈相關(guān)關(guān)系，并且相關(guān)系數(shù)都小于0.6，考慮有序流動試驗監(jiān)測的時間和天數(shù)有限，每組斷面的樣本數(shù)有限，計算結(jié)果具有一定的片面性和隨機(jī)性，因此針對這些斷面認(rèn)為流速與水質(zhì)的相關(guān)關(guān)系不大。

因此從區(qū)域上看，望虞河?xùn)|岸口門的流速與水質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性明顯好于區(qū)域內(nèi)骨干河道。對于沿程污染物匯入較多或者自身污染負(fù)荷較大的河道，流速與水質(zhì)之間的關(guān)系最為復(fù)雜，水質(zhì)情況可能更多地受污染物含量的影響，流速改變所起的作用顯得相對微弱。陽澄淀泖區(qū)尤其是淀泖區(qū)的腹部河網(wǎng)距離引清口門較遠(yuǎn)，河網(wǎng)交織錯雜，引清水源的影響逐層削弱，即使流速增大，若河道沿程有不確定的污染源匯入，水質(zhì)反而可能惡化。

4?結(jié) 論

（1） 從指標(biāo)的角度來看，本次陽澄淀泖區(qū)有序流動試驗期間流速-溶解氧的相關(guān)性最強(qiáng)，其次是高錳酸鹽指數(shù)和氨氮，與總磷的相關(guān)性很小，即通過適當(dāng)調(diào)度，加快水體流動，溶解氧指標(biāo)最容易得到改善。從區(qū)域分布來看，望虞河?xùn)|岸口門的流速與水質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性明顯好于區(qū)域內(nèi)骨干河道。

（2） 從斷面來看，引水口門的流速與水質(zhì)各指標(biāo)相關(guān)性較強(qiáng)，流速提高，水質(zhì)改善明顯，并且距離引水來源更近的口門改善效果更明顯;本身滯流較多的河道，當(dāng)水體有序流動時，水質(zhì)的改善效果也更為明顯;若河道自身水質(zhì)較差，沿程污染物匯入較多，當(dāng)水體流速增大時，水質(zhì)變化情況較為復(fù)雜，具體的相關(guān)關(guān)系及變化規(guī)律有待更深入的研究。

（3） 參與分析的斷面中僅25.7%的斷面流速與部分水質(zhì)指標(biāo)存在相關(guān)關(guān)系，主要集中在引水口門以及原本滯流頻繁的斷面，表明即使在河網(wǎng)水體有序流動格局下，流速之類的某個單一因素改變能夠一定程度上改變水環(huán)境，但與水質(zhì)產(chǎn)生直接的相關(guān)關(guān)系很難，主要由于水質(zhì)是在諸多因素綜合影響下表征出的指標(biāo)結(jié)果。

（4） 考慮到河網(wǎng)水環(huán)境改善是一項系統(tǒng)工程，本課題研究中，通過科學(xué)調(diào)度實現(xiàn)河網(wǎng)水體的有序流動只是系統(tǒng)環(huán)節(jié)中一項相對迅速、有效的輔助措施，而區(qū)域內(nèi)水環(huán)境改善的根本在于污染源的控制與治理[11]。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳月芽，張根福.1950年代以來太湖流域水環(huán)境變遷與驅(qū)動因素[J].經(jīng)濟(jì)地理，2014，34（11）：151-157.

[2]王柳艷.太湖流域腹部地區(qū)水系結(jié)構(gòu)、河湖連通及功能分析[D].南京：南京大學(xué)，2013.

[3]陳紅，戴晶晶.水利工程有序引排改善太湖流域水環(huán)境作用初步研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2011（4）：8-11.

[4]李燦燦，展永興，岳曉紅，等.太湖流域陽澄淀泖區(qū)河網(wǎng)有序流動調(diào)度方案研究[J].人民長江，2017，48（16）：25-30.

[5]陸志華，蔡梅，王元元，等.淺談平原河網(wǎng)地區(qū)生態(tài)友好型調(diào)度——以太湖流域為例[J].浙江水利科技，2017，48（16）：25-30.

[6]梁吉業(yè)，馮晨嬌，宋鵬.大數(shù)據(jù)相關(guān)分析綜述[J].計算機(jī)學(xué)報，2016，39（1）：1-18.

[7]王涓，吳旭鳴，王愛鳳.應(yīng)用皮爾遜相關(guān)系數(shù)算法查找異常電能表用戶[J].電力需求側(cè)管理，2014，16（2）：52-54.

[8]林淑賢.SPSS統(tǒng)計分析法在調(diào)查研究中的應(yīng)用[J].南方論刊，2016（12）：57-58.

[9]侯海桂.關(guān)于統(tǒng)計分析內(nèi)容分類以及相關(guān)SPSS分析方法使用的探討[J].經(jīng)濟(jì)師，2014（5）：72-75.

[10]展永興.調(diào)水引流在太湖水環(huán)境綜合治理中發(fā)揮的作用分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2010（3）：15-18.

[11]賈更華.太湖流域綜合治理的科技需求分析[J].人民黃河，2013，35（1）：66-68.

[12]理方案研究[C]//水庫大壩建設(shè)與管理中的技術(shù)進(jìn)展--中國大壩協(xié)會 2012 學(xué)術(shù)年會論文集. 2012： 289-299.

引用本文：楊文晶，楊金艷，蔡曉鈺，白瑞泉，姜?宇.基于有序流動的陽澄淀泖區(qū)流速水質(zhì)相關(guān)性分析[J].人民長江，2019，50（1）：29-34.

Correlation analysis on flow velocity and water quality basedon orderly flow of river network in Yangcheng-Dianmao area， Taihu Lake

YANG Wenjing，YANG Jinyan，CAI Xiaoyu，BAI Ruiquan，JIANG Yu

（Suzhou Sub-bureau of Jiangsu Province Hydrology and Water Resources Investigation Bureau， Suzhou 215011， China）

Abstract：Yangcheng-Dianmao area is a plain river network area. The orderly flow of rivers and lakes under proper diversion and drainage scheduling is of great significance for flood rational storage， water resources regulation and aquatic environment improvement. Based on the data of flow velocity and water quality measured during regulation experiment in Yangcheng-Dianmao area， this paper uses SPSS software to calculate the relationship between important water quality indicators and flow rate that most directly reflect the orderly flow of water， and further analyze the response mechanism of flow velocity and water quality of the rivers and the lakes under orderly flowing. It is found that the flow rate-dissolved oxygen has the strongest correlation; The flow velocities at water diversion entrances and in the frequently non-flowing rivers are more correlated with the water quality indicators， and the water quality improvement is more significant; The engineering regulation measures can only change water environment in some extent but is hard to generate a direct correlation with water quality. This research can provide technical support for evaluating the actual effect of orderly flowing in rivers and lakes on the environment improvement， and has a positive meaning to improve the water environment under the comprehensive flow regulation of the study area.

Key words：?orderly flowing; flow rate and water quality; Yangcheng-Dianmao District; plain river network area