河南省漳卫南水系重要水功能区水质趋势分析

赵嵩林

河南省漳卫南水系重要水功能区水质趋势分析

赵嵩林

1 方法的选择

水质变化趋势分析的主要目的是从不同方面了解和判断水中污染物随时间和空间发生的变化。其要求水质数据具有系列性、代表性、完备性和较好的一致性，但由于水质数据与流量、季节相关，在一定评价时段内又会出现“漏测值”和“未检出值”。故水质数据的非正态分布特性使得传统的处理正态分布的统计学变得无能为力。针对水质数据序列的上述特性，美国地质调查局在20世纪70年代末研制出了用于水质变化趋势分析的季节性Kendall（肯达尔）趋势检验方法。目前，美国在全国或州的河流水质变化趋势分析中也多采用此方法。20世纪80年代末，我国将季节性Kendall趋势检验法引人国内，首先在淮河流域，继而在1995年的全国水资源质量评价及随后的2004年全国水资源综合规划中进行了应用。在2004年全国水资源综合规划中，全国统一采用了由中国水利水电科学研究院水环境研究所开发的季节性Kendall趋势检验法（PWQTrend）评价软件，使得应用季节性Kendall趋势检验法进行水质变化趋势分析的工作在全国得以普及。

2 水质参数的确定

河南省海河流域漳卫南水系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、高锰酸盐指数三项。

3 方法原理简介

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,则可下降趋势；如果加号的个数与减号的相等,则可能为无趋势。

表1 水功能区水质变化趋势分析站点一览表

4 水质资料和水质站的选取

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，本研究采用了河南省内卫河干流及5条重要的支流的9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。

5 分析方法

5.1 计算公式

本文分析浓度变化趋势和流量调节浓度变化趋势两方面的内容，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。

5.2 趋势分级

水质站水质变化趋势分析结果可分为三类五级。三类为上升、下降和无趋势；五级为高度显著上升、显著上升、无趋势、显著下降和高度显著下降。

5.3 置信水平

水质站水质变化趋势的显著性应根据显著性水平α确定：

（1）α≤0.01，水质变化趋势高度显著；

（2）0.01＜α≤0.1，水质变化趋势显著；

表2 水功能区水质变化趋势分析成果表

表3 区域水质变化趋势分析成果表

（3）α＞0.1，水质无变化趋势。

6 趋势分析结果

依据上述的方法及相关水质资料分析河南省卫河水系主要水功能区水质趋势结果见表2。

7 区域水质趋势分析

7.1 区域单个水质项目趋势

进行水质趋势分析的河南省漳卫南水系水质站共计9个。高锰酸盐指数上升站数为0个，上升比例为0.0%；下降站数为5个，下降比例为55.6%；无趋势站数为4个，无趋势比例为44.4%。区域内高锰酸盐指数趋于改善。

氨氮上升站数为0个，上升比例为0.0%；下降站数为7个，下降比例为77.8%；无趋势站数为2个，无趋势比例为22.2%。区域内氨氮趋于改善。

化学需氧量上升站数为1个，上升比例为11.1%；下降站数为3个，下降比例为33.3%；无趋势站数为5个，无趋势比例为55.6%。区域内化学需氧量趋于改善。

7.2 区域水质整体趋势

区域水质变化趋势分析结果以综合指数WQTI表示。综合指数WQTI应按式（8）、式（9）计算：

式中：WQTIUP——流域及区域水质变化上升趋势综合指数；

WQTIDN——流域及区域水质变化下降趋势综合指数；

TUPDO——溶解氧上升趋势比例；

TDNDO——溶解氧下降趋势比例；

TUPm——其他水质项目上升趋势比例；

TDNm——其他水质项目下降趋势比例；

M——评价项目总数。

河南省海河流域漳卫南水系趋势分析综合指数WQTIUP为3.7,WQTIDN为55.6，区域内水质整体状况有所好转（见表3、图1）

河南省安阳水文水资源勘测局 455000）