万家寨引黄一期工程供水沿线水质分析与趋势预测

金中彦

（山西省万家寨引黄工程管理局太原030012）

万家寨引黄一期工程供水水质安全事关全省的转型发展、安全发展、和谐发展。供水水质的优劣直接关系到省城人民的饮水安全、健康，也是社会和公众关注的焦点。根据2005～2010年万家寨引黄一期工程沿线水质监测数据，对万家寨水库及汾河水库水质演变及现状进行评价分析，并对引黄沿线水质趋势进行预测。

1 水质评价结果

2005～2010年万家寨引黄一期工程沿线各站点水质评价状况见表1所述。

表1 引黄一期工程沿线各评价站点水质状况年度评价表

2 水质趋势分析

2.1 水质趋势分析软件

采用 PWQTrend（Professional Water Quality Trend）检验法进行水质趋势分析。该软件是中国水利水电研究院针对全国水资源综合规划中的地表水水质趋势分析开发研制，它采用季节性Kendall（肯德尔）检验，该软件有以下特点：①适应水质数据的非正态性；②不考虑数据大小，只考虑数据的排列；③未检出值可以参加统计检验；④可以消除季节性对数据的影响；⑤消除了地表水水质数据中数据系列存在未检出值、漏测值、季节性影响和水质数据的高度非正态分布的缺陷。此软件基于Win2000系统，软件界面友好，方便操作，性能良好，属于线性无偏估计。

2.2 Kendall（肯德尔）趋势预测法的原理

季节性Kendall检验的原理是将历年相同月（季）的水质资料进行比较，如果后面的值（时间上）高于前面的值记为“+”号，否则记作“-”号。如果加号的个数比减号的个数多，则可能为上升趋势，反之可能为下降趋势。如果水质资料不存在上升或下降趋势，则正、负号的个数分别为50%.

众所周知，河流流量具有一年一度的周期性变化，河流水质组分浓度大多受流量的随机性变化的影响，因此，将汛期与非汛期的水质资料进行比较缺乏可比性。季节性Kendall检验定义为水质资料在历年相同月份间的比较，这避免了季节性的影响。同时，由于数据比较只考虑数据相对排列而不考虑其大小，故能避免水质资料中常见的漏测问题，也使奇异值对水质趋势分析影响降到最低限度。

2.3 参数选择

根据近年来汾河上游水质现状评价结果，选择高锰酸盐指数、氨氮、挥发酚、铁、锰等5项指标作为水质变化趋势分析的参数。

2.4 资料来源

采用引黄一期工程沿线各评价站点2005～2010年共计57个月的监测数据进行分析预测。

2.5 水质数据

引黄一期工程沿线各评价站点的五个重点水质评价项目的近几年水质数据见表2：

2.6 数学模型计算结果

运用PWQTrend水质趋势分析软件分析万家寨引黄一期工程沿线6个主要评价站点重点监测项目的变化趋势，分析结果见表3：

表2 万家寨引黄一期工程沿线各评价站点水质变化趋势年均数据

表3 引黄沿线各评价站点水质变化趋势预测结果

2.7 水质发展趋势预测结果分析

2.7.1 万家寨水库趋势分析

万家寨水库氨氮、铁呈高度显著下降趋势，高锰酸盐指数、锰呈显著下降趋势，挥发酚无趋势。该段水质质量良好，水质逐步趋于稳定，2007年达到Ⅱ类水质标准，其余五年均达到Ⅲ类水质标准，其主要原因是近年来万家寨水库上游来水及入库支流水质转好，水环境容量变大。万家寨水库是引黄一二期工程的主水源，其水质的好坏在很大程度上决定了太原、大同、朔州等主要城市的用水安全，因此，加强万家寨水库的水质管理，改善其水质是引黄工作的重中之重。

2.7.2 汾河水库趋势分析

汾河水库水质良好，高锰酸盐指数、铁呈高度显著下降趋势，氨氮、锰呈显著下降趋势，挥发酚无趋势。2005-2010年，该段水质质量均为Ⅱ类。其原因在于水库上游汾河天然河道沿途具有水体自净功能，且水库本身环境容量大，水体自净能力强。汾河水库水质优良是保证太原市供水安全的关键。

2.7.3 东寨趋势分析

2005-2010年，东寨段高锰酸盐指数、铁、锰均呈显著下降趋势，氨氮呈显著上升趋势，挥发酚无趋势。该段水质仍然偏差，除2007年和2010年外，其余四年均达不到Ⅲ类标准，2006年为劣Ⅴ类重度污染。究其原因，可能与汾河源头前期旅游开发过程中污废水处理设施未及时配套有关，也可能是近年来持续偏枯，河川径流显著减少，污废水量增加，水环境容量低下，水体自净能力下降所致。2007年东寨污水处理厂投入运行后情况相应好转。

2.7.4 宁化堡趋势分析

宁化堡段高锰酸盐指数、氨氮、铁、锰均呈显著下降趋势，挥发酚无趋势。该段水质一般，2005年、2009年和2010年均达到Ⅲ类标准，2007年达到Ⅱ类水质标准，但其余两年均为Ⅳ类轻度污染。

2.7.5 静乐趋势分析

静乐段高锰酸盐指数呈显著下降趋势，铁、锰呈显著上升趋势，氨氮呈高度显著上升趋势，挥发酚无趋势。该段水质质量较差，六年均为污染水体，2006年、2009年和2010年均为Ⅴ类重度污染，其余三年为Ⅳ类轻度污染，其原因可能是污水排放量大，治理能力低下，管理不善所致。

2.7.6 河岔趋势分析

该段高锰酸盐指数、氨氮呈显著下降趋势，铁呈显著上升趋势，锰呈高度显著上升趋势，挥发酚无趋势。该段水质一般，近6年水质介于Ⅲ～Ⅳ类之间。

3 结论

由表3可以看出，污染物下降趋势远远大于上升趋势，说明从2005年至2010年，调查区地表水水污染趋势已得到很大改善。2007年后各监测站点水质总体趋好，说明引黄沿线，特别是汾河上游4县污废水综合治理取得了一定效果。2007年后，4县污水处理厂均投入运行，奥运、国庆60周年期间污染控制力度加大，山西省煤炭企业的大整合及小煤矿的关停等措施得以落实，这些均使水质质量逐步趋好。但需要指出的是，随着时代的发展，城镇化步伐的加快，生活用水量，污废水排放量也相应增大，现有城市管网和污废水处理工艺已相对落后，除汾河水库和万家寨水库外，其余监测站点水质仍不能完全符合地表水Ⅲ类标准。各级政府仍需要加大工作力度，继续深入探索、研究其内在变化规律，力求从根本上治理水污染，确保引黄水质安全万无一失。