应用季节性Kendall检验法分析卫河干流水质变化趋势

□李仁杰 □王 宇 □张凤华(新乡水文水资源勘测局)

1.概况

卫河发源于山西省陵川县夺火镇，流经博爱县、焦作市、修武县、获嘉县、新乡市、卫辉市、淇县、滑县、浚县、汤阴县、内黄县、南乐县至大北张出省，全长276km，流域面积14749km2。左岸支流有新河、峪河、石门河、百泉河、沧河、思德河、淇河、汤河、安阳河、共产主义渠等河道，右岸支流有大狮涝河、西孟姜女河、人民胜利渠、东孟姜女河、硝河等平原河道。

2.方法原理

季节性肯达尔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多,则可能为上升趋势；类似地,如果减号的个数比加号的多,则可能为下降趋势；如果加号的个数与减号的相等,则可能为无趋势。

3.水质参数的确定

河南省卫河重要水功能区污染特性是以化学需氧量、氨氮、高锰酸盐为主要污染物。确定水质变化趋势分析项目为：化学需氧量、氨氮、高锰酸盐指数3 项。

4.水质资料和水质站的选取

由于近年来本区域经济社会发展、污染物排放、水资源开发利用状况及水文情势等要素发生了较大改变，重大涉水政策出台和行动的实施也对污染物减排和河流生态水量保障等方面产生了积极的影响，为保证水质数据具有系列性、代表性、完备性和较好的一致性，资料的选取显得尤为重要，时间序列过长或过短都会影响趋势结果的准确，过短往往不能确定是否存在趋势或失真；过长则会产生一种趋势掩盖或抵消另外一种趋势。经分析后，本文采用了区域内卫河干流4 个主要水功能区的6-7年（2005-2011年）水质站资料进行趋势分析。（详见表1）

表1 水功能区水质变化趋势分析站点一览表

5.分析方法

水质站水质变化趋势分析采用季节性Kendall 检验方法。水质站水质变化趋势分析包括水质站水质项目浓度变化趋势分析和水质站水质项目流量调节浓度变化趋势分析两方面的内容。

流量调节浓度变化趋势分析从式（1）-式（7）中选择流量与浓度相关性最好的一组进行分析：

式中：C-水质项目浓度，mg/L；Q-流量，m3/s；a、b、c-系数。

水质站水质变化趋势分析结果可分为3 类5 级。3 类为上升、下降和无趋势；5 级为高度显著上升、显著上升、无趋势、显著下降和高度显著下降。

水质站水质变化趋势的显著性应根据显著性水平α 确定：α≤0.01，水质变化趋势高度显著；0.01＜α≤0.1，水质变化趋势显著；α＞0.1，水质无变化趋势。

6.趋势分析结果

6.1 卫河卫辉市排污控制区

水质代表断面：汲县（二）。

高锰酸盐指数水质浓度高度显著下降，氨氮水质浓度显著下降，化学需氧量无明显升降趋势。

6.2 卫河卫辉市农业用水区

水质代表断面：淇门水文站。高锰酸盐指数水质浓度高度显著下降，氨氮水质浓度高度显著下降，化学需氧量高度显著下降。

6.3 卫河浚县农业用水区（三）

水质代表断面：五陵水文站。高锰酸盐指数水质浓度高度显著下降，氨氮水质浓度高度显著下降，化学需氧量显著下降。

6.4 卫河濮阳市农业用水区（三）

水质代表断面：元村水文站。

高锰酸盐指数水质浓度高度显著下降，氨氮水质浓度高度显著下降，化学需氧量显著下降。

水质项目流量调节浓度变化趋势为：高锰酸盐指数水质浓度无明显升降趋势，氨氮水质浓度无明显升降趋势，化学需氧量无明显升降趋势，见表2。

表2 水功能区水质变化趋势分析成果表