新通扬运河(泰州段)水质变化趋势分析

王胜艳 陈小丽 刘国钧

(江苏省水文水资源勘测局泰州分局，江苏 泰州 225300)

江河湖泊的水质变化趋势是政府部门和科研人员普遍关心的环境问题之一[1]。水质监测数据通过趋势统计分析后，可以更容易理解，同时可以更好地了解以往的水质管理措施是否取得理想的效果，以及是否需要进一步完善水环境保护措施，为决策者提供宏观决策依据[2]。本文采用时间序列法和季节性Kendall检验法，对2010—2018年新通扬运河(泰州段)水质变化趋势进行了分析，以进一步了解新通扬运河(泰州段)的水质情况。

1 研究区域概况

新通扬运河为人工河道，地跨扬州、泰州、南通3个地级市，涉及江都市、海陵区、姜堰市、海安县的部分乡镇，西起江都市仙女镇南芒稻河，东抵南通市海安县海安镇，在凤山与通榆运河相交，全长约90km。新通扬运河是里下河地区“六纵六横”骨干河网的重要组成部分，连接里下河地区南部两个主要引排口门和3条输水干线，是里下河地区引水、灌溉、排涝、通航的主要河道，是引江补给里下河地区、渠北地区、沿海垦区和通榆河北延供水的主要输水河道。新通扬运河在泰州境内长37.4km，上接扬州，下通南通，承上启下，因此，关注新通扬运河(泰州段)的水质变化趋势具有重要的意义。

2 断面布设及评价方法

2.1 断面布设

新通扬运河(泰州段)自西向东共布设6个水质监测断面，分别为董家大桥、卤汀河口、泰州(新)、备战桥(新)、姜堰(新)和白米，见图1。其中董家大桥、卤汀河口和泰州(新)位于海陵区，备战桥(新)、姜堰(新)和白米位于姜堰区。根据新通扬运河地表水污染特点，确定溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn)、氨氮(NH3-N)和五日生化需氧量(BOD5)4项指标为分析项目。数据来源于江苏省水环境监测中心泰州分中心2010—2018年逐月水质监测资料，其中备战桥(新)断面水质数据系列为2014—2018年。水质控制标准为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水质，即水质浓度DO≤5mg/L，CODMn≤6mg/L，NH3-N≤1mg/L，BOD5≤4mg/L。

图1 2010—2018年新通扬运河(泰州段)水质监测断面位置

2.2 评价方法

本研究采用时间序列法，分析新通扬运河(泰州段)6个控制断面2010—2018年水质变化情况；应用季节性Kendall检验法，分析近年来断面水质浓度变化趋势。

时间序列分析法是运用数理统计的方法，整理分析待评价的水质监测指标历史数据系列，研究其变化趋势。时间序列分析法能够分析评价水质的历史和现状，一定程度上可以客观地反映水质的变化，但因水质数据的缺失会对结果造成影响，因此需要长系列的较丰富的数据资料，在数据收集方面比较复杂[3-4]。

季节性Kendall检验是Mann-Kendall检验的一种推广。它将历年相同月或季的水质资料进行比较，计算其检验统计量和方差，然后计算各月或季的总统计量，通过总统计量与标准正态表的比较进行显著性趋势检验[5]。水质变化趋势的显著性由显著性水平α确定，α≤0.01，变化趋势高度显著；0.01<α≤0.10，变化趋势显著；α>0.10，变化无趋势[6]。

3 结果及分析

3.1 时间序列分析法水质变化趋势分析

采用时间序列分析法对新通扬运河(泰州段)水质变化趋势进行分析。新通扬运河(泰州段)6个监测断面2010—2018年的主要水质指标DO、CODMn、NH3-N和BOD5的浓度变化情况见图2。

图2 2010—2018年新通扬运河(泰州段)主要水质指标年均值变化情况

DO浓度按年份分析，2010年达到或优于Ⅲ类标准的断面占总体的60.0%，2011—2015年断面水质不能完全稳定在Ⅲ类，2016—2018年6个断面全部满足Ⅲ类标准。从行政区域分析，上游海陵区的董家大桥、卤汀河口和泰州(新)3个断面DO浓度范围为5.6～7.4mg/L，水质浓度变化不明显，2010—2018年DO水质为Ⅱ～Ⅲ类；下游姜堰区的备战桥(新)、姜堰(新)、白米断面DO范围为4.7～7.2mg/L，劣于海陵区断面，其中备战桥(新)、姜堰(新)断面近年来DO浓度上升幅度明显。

CODMn浓度按年份分析，2010—2011年达到或优于Ⅲ类标准的断面占60.0%，2012—2018年6个断面为Ⅱ～Ⅲ类。从行政区域分析，上游海陵区的3个断面CODMn浓度范围为2.9～4.1mg/L，为Ⅱ～Ⅲ类；下游姜堰区的监测断面CODMn浓度范围为3.7～7.1mg/L，劣于海陵区断面，其中姜堰(新)断面CODMn浓度下降幅度明显。

NH3-N浓度按年份分析，2010—2011年达到或优于Ⅲ类标准的断面占40.0%，其中姜堰(新)、白米断面为Ⅴ～劣Ⅴ类；2012—2016年达到或优于Ⅲ类标准的断面提升至66.7%；2017—2018年仅白米断面为Ⅳ类，其余断面均为Ⅱ～Ⅲ类。从行政区域分析，海陵区董家大桥、卤汀河口断面NH3-N浓度范围为0.4～0.8mg/L，始终稳定保持在Ⅱ～Ⅲ类；海陵区的泰州(新)断面和姜堰区的备战桥(新)断面NH3-N水质均由Ⅳ类提升至Ⅲ类；姜堰区的姜堰(新)、白米断面水质均由劣Ⅳ类分别提升至Ⅲ类和Ⅳ类，NH3-N浓度下降幅度明显。

BOD5浓度按年份分析，2010年达到或优于Ⅲ类标准的断面占40.0%；2011—2013年，达到或优于Ⅲ类标准的断面占60.0%；至2018年，达到或优于Ⅲ类标准的断面提升至66.7%。从行政区域分析，海陵区的3个断面BOD5浓度基本可以达到或优于Ⅲ类，下游姜堰区的备战桥(新)断面BOD5浓度保持在Ⅲ～Ⅳ类，姜堰区的姜堰(新)、白米BOD5浓度从Ⅴ类提升至Ⅳ类，各个断面BOD5浓度均有不同幅度下降。

3.2 季节性Kendall检验法水质变化趋势分析

运用季节性Kendall检验方法对新通扬运河(泰州段)水质变化趋势进行分析。新通扬运河(泰州段)各断面水质变化趋势分析结果见表1。

表1 新通扬运河(泰州段)水质变化趋势分析结果

a. DO在6个断面中，上游海陵区的3个断面均无明显变化趋势，下游姜堰区的备战桥(新)、姜堰(新)断面呈高度显著上升趋势，最下游的白米断面无明显变化趋势，总体上DO质量呈变好趋势。

b. CODMn在6个断面中，董家大桥断面呈显著下降趋势，姜堰(新)断面呈高度显著下降趋势，其余4个断面无明显升降趋势，总体上CODMn质量呈变好趋势。

c. NH3-N在6个断面中，董家大桥断面无明显升降趋势，备战桥(新)断面呈显著下降趋势，其余4个断面呈高度显著下降趋势，NH3-N质量呈变好趋势。

d. BOD5在6个断面中，泰州(新)断面呈显著下降趋势，董家大桥、卤汀河口断面呈高度显著下降趋势，其余3个断面无明显升降趋势，BOD5质量呈变好趋势。

4 结 论

对新通扬运河(泰州段)水资源质量状况进行分析评价，采用时间序列分析法和季节性Kendall检验法均需要大量的数据资料支撑，时间序列分析法可以很直接地体现污染物随时间变化的规律状况，但是趋势分析评价较为繁琐；季节性Kendall检验法不仅可以直接判断河流水质各指标浓度的变化趋势，还可以说明趋势变化的程度，能够很好地描述时间序列的趋势特征。

根据时间序列法分析，新通扬运河(泰州段)DO、CODMn、NH3-N和BOD5水质浓度逐年好转，上游水质优于下游，上游水质浓度年际变化较小，下游水质浓度变化幅度较明显；根据季节性Kendall检验法分析，新通扬运河(泰州段)DO指标呈上升或无明显趋势断面，无下降趋势断面；CODMn、NH3-N和BOD5指标呈下降或无明显趋势断面，无上升趋势断面。因此，总体而言，新通扬运河(泰州段)水资源质量呈好转趋势。分析其原因，主要是因为新通扬运河(泰州段)上游受沿江高港枢纽、江都枢纽两大跨流域调水工程运行影响，上游水质主要指标浓度较好且年际变化不大；新通扬运河自西向东途径海陵区和姜堰区，区域内畜禽养殖业较发达、人口密度较大，受本地降水产流影响，沿途支流内的畜禽养殖和农村生活等面源污染物等汇入河道，下游水质较差；随着近年来最严格水资源管理制度的实施、水生态文明城市建设、河长制及263环境整治专项行动等全面开展，政府注重并加强环保资金投入，水环境整治取得了积极成效，因此研究区域内水质浓度逐年好转且下游水质改善明显。

5 建 议

可采取以下措施进一步改善新通扬运河(泰州段)的水环境质量。严格入河排污口管理，强化住宅小区和农村污废水接管，减少未接管污废水排放量；大力推进生态农业，加快推进种养结合，积极转变施肥方式，严格控制面源污染；优化工程调度，采取区域联合调度、引排结合、生态补水等措施，发挥水利工程在改善水质中的作用，加快水体的流动，恢复、提高河流自净能力；对主要支流实施疏浚整治和生态修复工程，提升支流水质；加强河道生态修复，加大河道整治力度，包括定期进行清淤、岸线整治、河流健康评估等；深化河长制管理工作，建立协调联动机制，发挥全社会维护河道水生态环境的积极作用。