地表水水资源质量评价及水质变化趋势研究

2020-09-29曾昱

经济技术协作信息 2020年27期

◎曾昱

（作者单位：湖南省邵阳水文水资源勘测中心）

引言：邵阳市位于湖南省西南部，地处资水上游，现辖邵东市、新邵县、邵阳县、隆回县、洞口县、新宁县、绥宁县、城步县、武冈市9 县（市）及大祥、双清、北塔3 区。全市国土面积20830km2，分属湘江、资水、沅江和红柳江流域，其中资水流域面积14756km2，占全市总面积的70.8%；湘江流域面积1365km2，占全市总面积的6.6%；沅江流域面积4197km2，占全市总面积的20.1%；红柳江流域面积512km2，占全市总面积的2.5%。

一、邵阳地区流域水质评价

1.评价标准以及评价方法。水质评价项目要参照国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）来进行，在具体操作过程中需要遵照其中的单因子评价法来进行。所谓的单因子评价法就是指对每个评价指标和设定的评价标准实施对比分析，此种方法能够得到不同评价因子的达标率、超标率、超标倍数等相应指标值，利用和水质状况类别的对比来判定达标情况。

2.评价断面以及评价参数。本次评价主要采取湘江、资水、沅江和红柳江等作为代表性水质评价断面，按照以往的水文特性分析可以将全年分成汛期和非汛期。按照2013—2019 年水质监测资料对于水质实施相应的评价，具体的评价参数可以采取溶解氧、氨氮、砷化物、挥发酚、六价铬等等参数。

3.水质状况分析。经过多年的水质参数平均值分析可知，邵阳区域水质按照类别可以分成I——II 等不同类型。通过相应数据分析可知，湘江区域全年平均水质为I 类，汛期为I 类水质，非汛期为I 类水质。其他区域全年平均水质为I 类，汛期为I 类水质，非汛期为I 类水质。总的来说其水质保护能够达到I 类，但是某些时间段的指标为II 类。这就表明邵阳地区的整体水质较为良好，污染相对较轻。从相应污染区域和相关分析可知，所产生的污染更多来自于本地的林区以及耕地等面源污染。

表1 水质分析评价成果表

二、邵阳区域水质变化趋势分析研究

1.水质资料的选择以及水质变化趋势分析内容。第一，主要是以邵阳地区具有代表性的站点（其中湘水流域代表站可选取佘田桥站、沅水流域代表站可选取绥宁、白云水库站、红柳江流域代表站可选取长安营站）作为水质趋势分析评价监控站点，采取2013 年—2019 年平均水质资料作为基础来对水质变化趋势进行分析。第二，要充分按照河流水质的发展情况，在充分考量到流域范围内相关因素（包括地理环境、社会经济发展等）对于人们生产生活影响的情况下，采取受到较为严重污染、具有典型性的高锰酸盐指数、氨氮以及河流自然背景等等相应总硬度等等实施分析研究。

2.具体分析方法。第一，为了确保分析的准确性，本文采用现阶段国际上较为先进、科学的季节性肯达尔法进行分析。此检验方法应用的总体流程为：对于往年的水质监测数据进行收集整理，计算出不同季节的Mann Kendall 检验统计量以及相应方差，之后对于不同季节统计量实施相加而得到总统计量，若是季节数充足就可以利用总统计和标准正态表之间的比较来检验统计显著性趋势。第二，季节性肯达尔检验的基本原理在于：对于以往各年相同时间段的水质资料实施对比，若是后续值要超出前值可以用“+”进行标记，否则可以用“-”进行标记。若是+号超过了-号数量，那么就表示为上升趋势；若是-号数量超过+号数量，那么就表示为下降趋势。若是+、-号数量相同则水质资料没有显示出上升、下降趋势，那么就表示没有变化趋势。第三，正常情况下河流的流量变化周期是大体相同的，河流的水质组分浓度往往会受到流量周期性变化的影响，所以简单的对汛期以及非汛期水质资料实施对比分析还不足够。而通过季节性肯达尔检验方法则是对水质资料在不同年份的相同时间段进行比较分析，能够有效避免受到季节性的影响。另外，在进行数据比较时仅仅考虑的是数据相对排列而没有考虑其大小问题，所以可以防止受到水质资料中漏测值的影响，同时能够最大程度降低奇异值对于水质趋势分析的影响。第四，设定H0为季节性肯达尔检验法的随机变量，不会和时间相关联，同时也要设定全年水质资料具有同样的概率分布。

①设定Si为每一年第i 月水质系列比较的正负号之和，Mi表示第i 月能够进行比较的差值数据个数，具体为：

其中X 表示n 年p 月水质资料的观测序列；ni表示第i 月水质系列中非漏测值个数。

②趋势检验。a 为趋势检验显著性水平，可以表示为：

设定显著性水平a 为0.1 以及0.01。如果a≤0.01，那么表明检验具有非常高的显著性水平，若是0.01≤a≤0.1，那么表明检验具有显著性。在a 符合以上两方面条件的情况下，若是S 表示正就表明存在显著的上升性趋势，若是为负就表明存在下降趋势，为零则表明无趋势。

表2 邵阳区域河流水质趋势分析成果表

从上表中能够得知，邵阳区域河流的总硬度呈现出上升的趋势，而其它方面的指标大体呈现下降趋势，但是不显著。之所以河流总硬度会上升，主要是受到此区域废液排污的影响，受到自然因素（例如雨雪等）的影响以及河流流向综合作用，污染物通过径流扩散进入到河流当中，长此以往会造成总硬度升高。

三、存在的问题及分析

1.通过上述流域水质评价和水质变化趋势分析能够得知：邵阳区域河流的常年平均水质类别主要处在I—II 类范围内，从该区域河流径流变化规律来判定河流水质能够受到人为因素影响最主要的是要考虑非汛期的水质。从水质评价表中能够得知水质的枯水期大多处在I—II 类范围内。汛期和非汛期每一个监测断面水质相对枯水期交差，这就表明该区域河流会受到周边污染源的一定污染。

2.从2013-2019 年所测评价结果的平均值来看，邵阳地区河流的水质相对较好，断面水质指标都在水功能区水质目标之下，能够有效满足具体应用要求。某些水质相对较差的区域主要是受到少量污水汇入的影响，再加上上游某些污染支流也会造成水质下降。

3.总的来说，邵阳区域地表水水质2013-2019 年间并没有发生明显变化，这些年的相应指标变动较小，不存在严重的超标问题，整体上能够满足该区域水质使用要求。