扬州市古运河水质变化趋势分析

一、概述

古运河在扬州市的兴起和发展过程中发挥着重要的作用，扬州城区多条河道与古运河相连接，承担了扬州城区河网主要排水功能，古运河两岸曾经有多家工业企业向河道排污，导致古运河水质污染严重，2010年水质多为V～劣V类。近年来，扬州市政府尤其重视生态环境治理，重点拆除或迁移古运河沿岸污染企业，同时实施沿岸生态护坡、水生植物净化等工程；修建三湾湿地公园，恢复湿地环境，打造河滨生态；为防止扬州古城区及古运河受洪涝影响，新建瓜洲排涝泵站并于2019年开始运行。通过以上工程措施的实施，古运河环境显著改善，水质得到提升，基本可达Ⅲ～Ⅳ类。

二、代表断面及分析项目

1.代表断面

选取古运河上具有代表性的3个监测断面作为研究对象，分别为扬州闸下（32°25′22.8″，119°28′05″）、 三湾（32°19′35.6″，119°25′14.4″）、瓜洲闸上（32°15′16.0″，119°23′12.0″）。扬州闸下监测断面位于古运河起始端，大运河交汇处下游约1km，主要水源为邵伯湖水，水源水质较好；三湾监测断面位于扬子江路古运河大桥（古运河与仪扬运河交叉口东约0.5km），在扬州主城区下游，汇集古运河沿线扬州市区工业废水、生活污水及支流来水，曾是污染比较严重的河段；瓜洲闸下监测断面位于古运河终端，瓜洲闸上游0.27km，古运河入江口上游约1.8km。

2.分析项目

根据扬州市古运河水污染特性，选取溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷等4项指标进行水质变化趋势分析。水质评价标准采用《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）。

三、分析方法

分析方法采用季节性kendall检验法，该检验法的原理是将历年相同月的水质资料进行比较。设有n年p月的水质观测资料序列X为：

然后，进行统计，如果后面的值（时间上）高于前面的值记为“+”，否则记作“-”，相等赋予了“0”。如果“+”的个数比“-”的多，则为上升趋势；相反，“-”的个数比“+”的多，则为下降趋势；“+”和“-”的个数相等则为基本无趋势。

1.对于p月份中第i月（i ≤p）的情况

令Si为第i月历年水质监测值后面的数与前面的数之差的正负号之和，第i月内可以作比较的差值数据组个数为mi，则在零假设下，随机序列Si（i=1，2，…，p）近似地服从正态分布，Si的均值（公式1）和方差（公式2）如下：

单因素分析结果显示治疗前低ADCtot值组患者的生存期长于高ADCtot值组患者(P=0.067，图2)。射波刀治疗后联合口服S-1患者生存期长于未口服S-1患者(P=0.018)，差异有统计学意义。后期转移后接受其他治疗(譬如介入及静脉化疗等)的患者生存期长于未接受其他治疗手段的患者(P=0.23)，胰腺体尾癌患者的生存期长于胰头癌患者(P=0.261)，但差异均无统计学意义。装有胆管支架与未装胆管支架两组患者的生存期差异无统计学意义(P=0.779)[7]。

均差：

方差：

当ni个非漏测值中有t个数相同，则

2.对于P月份总体情况

令

在零假设下，P月S的均值（公式6）和方差（公式7）为

均值：

方差：

当多年水质数据中有t个数据相同时，则有：

kendall发现，当n≥10时，S也服从正态分布，并且标准方差：

3.趋势检验

肯达尔检验统计量t 定义为：t=S/m，由此在双尾趋势检验中，如果|Z|≤Zα/2，则接受零假设。这里FN(Zα/2)=α/2，FN为标准正态分布函数，即：

α为趋势检验的显著水平，α值为：

α值取为0.1和0.01显著性水平。

表1 扬州市古运河扬州闸下监测断面污染物趋势检验结果表

表2 扬州市古运河三湾监测断面污染物趋势检验结果表

表3 扬州市古运河瓜洲闸上监测断面污染物趋势检验结果表

当α ≤0.01时，说明检验具有高度显著水平；

当0.01 ≤α ≤0.1，说明检验是显著的。

当α计算结果满足上述两个条件情况下，t为正时，则说明具有显著（或高度显著性）上升趋势，t为负时，则说明具有显著（或高度显著性）下降趋势，当t为0时，则无趋势。

当α ＞0.1，说明检验无趋势。

四、水质变化趋势分析

水质变化趋势分析资料采用江苏省水文水资源勘测局扬州分局2011—2019年古运河例行水质监测资料，监测频次为每月一次。经计算，3个监测断面污染物趋势检验结果见表1～表3。

1.扬州闸下水质变化趋势分析

根据2011—2019年水质监测结果，扬州闸下断面综合水质评价由Ⅲ～Ⅴ类水质变为Ⅱ～Ⅲ类；水功能区达标率从2011年75.0%上升至2019年100%，2019年该断面水质达到水功能区2020年保护目标。

根据季节性kendall检验结果（见表1），溶解氧和高锰酸盐指数显著水平α值均大于0.1，该两项指标均无明显升降趋势；氨氮和总磷显著水平α值均小于0.01，且浓度变化趋势均为负，该两项指标呈高度显著下降趋势。

2.三湾水质变化趋势分析

根据2011—2019年水质监测结果，三湾断面综合水质评价由Ⅳ～劣Ⅴ类水质变为Ⅲ～Ⅴ类；从单项指标看，溶解氧由2011年的Ⅳ～劣Ⅴ类转变为Ⅰ～Ⅲ类，氨氮由2011年的Ⅳ～劣Ⅴ类转变为Ⅲ～Ⅴ类，高锰酸盐指数2011年的Ⅲ～Ⅳ类转变为Ⅱ～Ⅲ类，总磷由2011年的Ⅳ～劣Ⅴ类转变为Ⅲ～Ⅳ类，4项污染指标均得到明显好转；水功能区达标率从2011年8.3%上升至2019年66.7%，该断面水质达标率上升了58.4个百分点。

根据季节性kendall检验结果（见表2），溶解氧显著水平α值为0，浓度变化趋势为正，该指标具有高度显著上升趋势；氨氮、高锰酸盐指数和总磷显著水平α值为0，且浓度变化趋势均为负，该三项指标呈高度显著下降趋势。该监测断面水质有明显好转趋势。

3.瓜洲闸上水质变化趋势分析

根据2011—2019年水质监测结果，瓜洲闸上断面综合水质评价由Ⅳ～劣Ⅴ类水质变为Ⅲ～Ⅴ类；从单项指标看，溶解氧由2011年的Ⅳ～Ⅴ类转变为Ⅰ～Ⅲ类，氨氮由2011年的Ⅳ～劣Ⅴ类转变为Ⅲ～Ⅴ类，高锰酸盐指数由2011年的Ⅲ～Ⅳ类转变为Ⅱ～Ⅲ类，总磷由2011年的Ⅳ～劣Ⅴ类转变为Ⅱ～Ⅴ类，4项污染指标均得到明显好转；水功能区达标率从2011年8.3%上升至2019年75.0%，该断面水质达标率上升了66.7个百分点。

根据季节性kendall检验结果（见表3），溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数和总磷显著水平α值均为0，变化趋势同三湾断面基本一致。该监测断面水质亦呈明显好转趋势。

五、结论

采用季节性kendall检验法对古运河3个水质监测断面主要污染指标进行了趋势检验分析。分析表明：随着近几年扬州市对古运河水污染治理力度的不断加大，水体水质得到明显改善。扬州闸下监测断面水质良好，三湾和瓜洲闸上监测断面水质均呈现显著改善趋势，古运河水功能区达标率从2011年16.7%上升至2019年83.3%，上升了66.6个百分点，水质基本达到水功能区2020年管理目标■