长三角一体化生态绿色发展示范区主要河湖水质变化趋势分析

房振南 金科 王雪姣 徐枫

摘要：建设长三角生态绿色一体化发展示范区是实施长三角一体化发展战略的突破口。该区域河网密布，水质状态直接影响着周边百姓的生产生活。为了更好地保障示范区水环境安全，分析了主要河湖太浦河、淀山湖、元荡、汾湖的水质现状及变化趋势。研究结果表明：经过近年来的治理，水质总体稳定向好，但湖泊的总氮和总磷仍然偏高;建议紧抓示范区建设契机，加强跨省市合作和分工，继续加大水环境治理力度。

关键词：水质变化;趋势分析;Mann-Kendall趋势检验;滑动[t]检验;长三角一体化示范区

中图法分类号：X52文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.04.012

文章編号：1006 - 0081（2021）04 - 0068 - 07

太湖流域位于长江三角洲核心区域，水质型缺水问题较为突出，水环境问题长期受到关注。钟晶晶等[1]研究分析了太湖流域上游入湖河流、下游出湖河流与太湖湖体间水质在不同观测尺度上的关联性。谢飞等[2]对新形势下太湖流域水环境治理进行思考并提出了治理措施。陆一维等[3]探究了引水调度对无锡市运东片区水环境的改善效果。毛新伟等[4]对太湖、引江济太以及主要入湖河流的水质进行对比分析，结果表明引江济太有利于太湖水质的改善。

我国将长江三角洲区域一体化发展确定为国家战略后，规划要求推动跨界水体环境治理，促进跨界水体水质明显改善，并出台了《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》，指出要在太湖流域下游地区选取上海青浦、江苏吴江、浙江嘉善等地联合建设长三角生态绿色一体化发展示范区（以下简称“示范区”），作为实施长三角一体化发展战略的先手棋和突破口。

《长三角生态绿色一体化发展示范区总体方案》中提出：“要加强生态环境综合治理。以太浦河、淀山湖、元荡、汾湖‘一河三湖为重点，大力推进周边及沿岸地区工业点源污染治理、岸线综合整治。落实最严格水资源管理制度，促进节水减排治污，提升水环境质量。”示范区因水而兴，水与百姓生产生活息息相关，在新的历史背景和要求下，为保障示范区水安全，有必要研究其“一河三湖”多年来的水质变化情况，并分析原因，从而把握发展趋势，明确管理与治理方向，助力长三角一体化发展。

1 区域概况

示范区地处太湖流域下游，属典型的平原河网，区内湖泊水系密布，相互连通，2 300 km2范围内含水域面积约350 km2，水面率达15.2%。

骨干河道太浦河贯穿示范区中部，汾湖位于太浦河中段，淀山湖和元荡位于太浦河北部。太浦河沿线支流共有96条，太浦河和支流、淀山湖、元荡之间多通过小型河网及湖荡连接，流态复杂。一般情况下河流流速约为0.1～0.2 m/s，洪水期流速约为0.3～0.5 m/s，流速较小，水动力不足。

示范区下游区域建有上海市金泽水源地和浙江省嘉善、平湖取水口，现状供水人口超过800万，远期供水人口超过1 100万，示范区水体质量直接影响到周边百姓供水安全和生产生活的方方面面。

2信息监测断面（点）布设及研究资料

根据《长三角生态绿色一体化发展示范区总体方案》，示范区内重点河湖包括太浦河、淀山湖、元荡、汾湖等。

太浦河是连接太湖和黄浦江的主要通道，西起江苏省吴江市横扇镇，东至上海市松江区练塘镇入泖河，跨江苏、浙江、上海三省（市），全长57.6 km[5]，是流域骨干河道，主要承泄太湖洪水和杭嘉湖涝水，并承担太湖向下游两省一市供水任务，对流域防洪、水资源配置、水环境保护和航运等具有重要作用[6]。近年来在太浦河干流自上而下布设太浦闸下、平望大桥、黎里东大桥、芦墟大桥、金泽（省界断面）、练塘等6个监测断面（图1）。本文收集了2012～2019年的监测数据。

汾湖位于太浦河中段，本文收集了1997～2014年的监测数据。

淀山湖是太湖流域洪涝水下泄通道之一，也是区域重要水资源蓄集涵养地[7]，水域面积62 km2（其中上海境内约47 km2，江苏境内约15 km2），平均水深2.08 m，多年平均蓄水量为1.33亿m3，换水周期29 d[8]。淀山湖内布设有淀山湖南40号、淀山湖中42号、淀山湖北41号、朝阳桥、千墩、汪洋湖、西旺港、西闸、向阳桥、灯标2、灯标4、湖北2、湖北3、湖北4、湖南2等15个监测点（图2）。本文收集了2013～2019年的监测数据。

元荡亦是太湖流域洪涝水下泄通道之一，也是区域重要水资源蓄集涵养地，水域面积12.9 km2，平均水深1.38 m，多年平均蓄水量为0.179亿m3[9]。本文收集了2012～2019年的监测数据。

3 分析方法

3.1Mann-Kendall趋势检验

Mann-Kendall非参数秩次相关检验法是提取序列变化趋势最为有效的工具，被广泛应用于气象资料和水文序列变化趋势的分析中[10-13]。Mann-Kendall检验不需要样本遵从一定的分布，不受异常值的影响，且计算简便。

如果顺序统计检验曲线UFk和逆序统计检验曲线UBk在置信区间内出现交点，即为可能的突变点。但是使用Mann-Kendall检验法有时会检测到多个突变点，有时会得出错误结论，因此，在检验中不能简单地把顺序序列和逆序序列的曲线交点当作是突变点，应当用其他突变检验方法进行验证[14]。

3.2 滑动[t]检验

滑动[t]检验是考察两组样本平均值的差异是否显著来检验突变。其基本思想是把序列中两段子序列均值有无显著差异，用来检验来自两个总体均值有无显著差异[15-17]。如果两段子序列的均值差异超过了一定的显著性水平，可以认为均值发生了质变，有突变发生。

4 分析讨论

4.1 汾湖水质分析

汾湖位于太浦河干流中段，是示范区内具备长系列监测资料的典型湖泊，其变化趋势能够反映示范区水质变化的总体情况。采用1997～2014年的汾湖监测资料计算其溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮等主要水质指标的年均值（表1），并采用Mann-Kendall趋势检验和滑动[t]检验来分析其趋势和变化情况。

分别对汾湖的溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮年均浓度序列进行Mann-Kendall检验，可得到各自的[Zs]值，见表2。结果表明：总磷浓度呈显著下降趋势，通过了α=0.01的显著性检验;溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮呈下降趋势，总氮呈上升趋势，但是其趋势都不显著，未通过α=0.1的显著性检验。

分别以2，3，4 a为子序列长度对汾湖各指标年均浓度值进行滑动[t]检验，得到的总体趋势相似（以4 a为子序列的成果见图3～7）。可见，溶解氧浓度在2003～2010年呈下降趋势，其余年份为上升趋势，其趋势都不显著，其中突变点出现在2008年;高锰酸盐指数浓度在2003～2006年呈下降趋势，其余年份呈上升趋势，其中2008年上升趋势显著，2004年和2008年都是突变点所在年份;氨氮浓度在2003～2007年呈下降趋势，其余年份呈上升趋势，其趋势都不显著，其中2005年和2008年是突变点所在年份;总磷浓度在2004～2005年呈下降趋势，其余年份呈上升趋势，其中2008，2009年上升趋势显著，2004年和2008年都是突变点所在年份;总氮浓度在2004～2007年及2010年都呈下降趋势，其余年份呈上升趋势，其中2005年下降趋势显著，2005年和2008年是突变点所在年份。

综合来看，汾湖水质总体上呈好转趋势，历史上曾出现过不显著的变差，但是在2008年发生了显著突变。究其原因，2007年太湖发生蓝藻暴发，随后太湖流域立即启动了全流域的水环境综合治理[18]，其成效于2008年开始显现，汾湖所在的太浦河承接太湖来水，是受益最明显的地区之一。

4.2 太浦河干流水质分析

太浦河为示范区的骨干河道、东西走廊，承接东太湖（为太湖各湖区中水质最好的湖区）的来水，通过干支流流入示范区水系内部。太浦河干流及两岸范围内有入河排污口14处，主要集中在太浦河中上段之间，详见图8。

2012～2019年太浦河干流主要水质指标年均浓度变化（图9）显示：总磷浓度始终为Ⅱ类但略有波动，其余水质指标持续好转;溶解氧浓度从Ⅱ类好转为Ⅰ类，高锰酸盐指数浓度从Ⅲ类好转为Ⅱ类，氨氮、总磷浓度基本保持在Ⅱ类。与2012年相比，氨氮和总氮浓度值明显降低，其中氨氮浓度降低64.4%。

2019年，太浦河干流综合水质类别为Ⅱ类，其中溶解氧浓度为7.71 mg/L（Ⅰ类）、高锰酸盐指数浓度为3.93 mg/L（Ⅱ类）、氨氮浓度为0.16 mg/L（Ⅱ类）、总磷浓度为0.079 mg/L（Ⅱ类）、总氮浓度为1.60 mg/L。

在各监测断面主要水质指标年均浓度中，除黎里东大桥断面高锰酸盐指数为Ⅲ类外，其余均达到或优于Ⅱ类。太浦河水质沿程逐渐变差，溶解氧和氨氮在黎里东大桥均由Ⅰ类下降至Ⅱ类;高锰酸盐指数全程在4.0 mg/L左右波动，在黎里东大桥由Ⅱ类下降为Ⅲ类，到金泽又好转为Ⅱ类;总磷浓度沿程逐渐升高，但各断面水质均为Ⅱ类;总氮浓度也是沿程逐渐升高，详见图10。

综合来看，太浦河干流近年来水质除总磷有波动外（类别未变，始终为Ⅱ类），总体呈持续好转的趋势，这和近年来太湖流域水环境综合治理实施后，上游东太湖水质稳定向好有紧密关系。但太浦河干流沿程水质逐渐变差，至黎里东大桥后有所好转，这主要与两岸的排污口集中在上游，而下游多为湖荡地区有关。

4.3 淀山湖水质及富营养化状态分析

淀山湖与太浦河干流由湖荡相通，是上海最大的淡水湖泊。

从2013～2019年淀山湖主要水质指标年均浓度变化看，均呈好转趋势，如图11所示。溶解氧浓度保持在Ⅰ类;氨氮浓度保持在Ⅱ类;高锰酸盐指数浓度由Ⅲ类好转为Ⅱ类;总磷浓度由Ⅴ类好转为Ⅳ类;总氮浓度依然较高，一直处于劣Ⅴ类，但从数据看，有下降趋势。与2013年相比，总磷好转60.8%，氨氮好转50.8%，总氮好转26.7%，高锰酸盐指数好转20.8%。

2019年，淀山湖综合水质类别为劣Ⅴ类（总氮为定类指标），其中溶解氧浓度为8.05 mg/L（Ⅰ）类），高锰酸盐指数浓度为3.74 mg/L（Ⅱ类），氨氮浓度为0.31 mg/L（Ⅱ类），总磷浓度为0.08 mg/L（Ⅳ类），总氮浓度2.28 mg/L（劣Ⅴ类）。对照《太湖流域水环境综合治理总体方案（2013年修编）》确定的2020年浓度控制目标[19]，2019年总氮偏差一个类别，其他指标均已达标（表3）。

2019年，淀山湖营养状态指数为56.6分，为轻度富营养。近年来，淀山湖营养状态指数总体呈下降趋势，2016年为最高值，之后下降趋势显著（图12）。

综合来看，淀山湖水质近年来逐渐好转，原因是自2013年开始实施新一轮的水环境综合治理以来，淀山湖附近区域先后实施了岸线整治、河道疏浚、构建生态廊道、污水处理厂扩建等一系列工程措施，有效改善了淀山湖及周边区域的水环境，除总氮外，已提前达到了《太湖流域水环境综合治理总体方案（2013年修编）》确定的2020年水质目标。

4.4 元荡水质及富营养化状态分析

元荡位于淀山湖、太浦河之间，与两者相连通。从2012～2019年元荡主要水质指标浓度变化看（如图13所示），除溶解氧以外，其余主要水质指标均呈波動中好转趋势。与2012年相比，除溶解氧、高锰酸盐指数水质类别未发生变化外，氨氮、总磷、总氮均好转了一个水质类别;从监测数据看，除溶解氧稍微变差外，高锰酸盐指数好转21.4%，氨氮好转48.3%，总磷好转17.8%，总氮好转30.8%。

2019年，元荡年平均水质类别为Ⅴ类（总氮为定类指标），其中溶解氧浓度为8.49 mg/L（Ⅰ类），高锰酸盐指数浓度为4.08 mg/L（Ⅲ类），氨氮浓度为0.15 mg/L（Ⅰ类），总磷浓度为0.083 mg/L（Ⅳ类），总氮浓度为1.71 mg/L（Ⅴ类），详见图13。

2019年，元荡营养状态指数为60.8分，为中度富营养。近年来，元荡营养状态指数整体呈下降趋势。2012～2014年呈下降趋势，2014年为最小值，之后有上升趋势，但2016年以来总体稳定，详见图14。

综合来看，元荡近年来水质总体呈好转但略有波动，主要是2013年实施了元荡围网养殖拆除及生态修复等工程，但整治力度仍需进一步加强。

5结论与建议

5.1 结 论

（1）长三角一体化生态绿色发展示范区主要河湖水质变化情况分析表明：该区域骨干河道太浦河水质较好，近年来基本稳定在Ⅱ类;主要湖泊中总磷和总氮浓度较高，其他指标均优于Ⅲ类。

（2）汾湖长系列资料可在一定程度上说明太浦河的历史水质变化情况：总体呈变好趋势，特别是从2008年之后水质好转趋势明显，水环境综合治理是主要推手之一。

（3）从太浦河沿程水质看，其水质指标呈逐渐变差趋势，但近年来均没有劣于Ⅲ类。

（4）淀山湖水质和富营养状态近年来呈持续好转趋势，氨氮、总磷、总氮浓度均大幅下降，但总磷和总氮依然较高。对照《太湖流域水环境综合治理总体方案（2013年修编）》确定的2020年浓度控制目标，2019年总氮仍偏差一个类别，其他指标均已达标。

（5）元荡水质近年来呈持续好转趋势，氨氮、总氮浓度均大幅下降，但总磷和总氮依然较高，富营养状态近年来有所波动，但相比2012年已有大幅好轉。

5.2建 议

（1）太浦河承接东太湖来水，汾湖承接太浦河来水，近年来在全流域水环境综合治理后，太浦河和汾湖水质明显改善，但太浦河干流沿程水质逐渐变差，建议进一步加强继续太浦河两岸加强污染治理力度和排污口的监管力度，减少进入水体的污染物质，提升水环境质量，同时继续做好太湖供排水，保持太浦河清水走廊。

（2）淀山湖与元荡水系连通，近年来水质均整体好转。但对照《太湖流域水环境综合治理总体方案（2013年修编）》确定的2020年水质目标仍有部分指标未达标。建议加强水污染防治、水环境治理等方面的跨省市合作工作，加强监测和分析，采取精准有效的措施，进一步提升省际边界水体水质。

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（編辑：唐湘茜）

Analysis on water quality variation trend of main rivers and lakes in integrated demonstration area on ecologically friendly development in Yangtze River Delta

FANG Zhennan1， JIN Ke1，WANG Xuejiao2， XU Feng3

（1. Bureau of Hydrology（Information Center） of Taihu Basin Authority， Shanghai 200434， China;  2. Shanghai Lantai Information

Consulting Co.Ltd.， Shanghai 200434， China;  3. Monitoring Center of Hydrology and Water Resources of Taihu Basin，Wuxi 214024， China ）

Abstract：The construction of the demonstration area on ecologically friendly development in the Yangtze River Delta is the first move and breakthrough in the implementation of the integrated development of Yangtze River Delta. The area is densely covered by river networks， and its water quality directly affects the productions and lives of the surrounding people. In order to better guarantee the safety of the water environment in the demonstration area， this paper analyzes the water quality status and trends of its main river and lakes：the Taipu River， Dianshan Lake， Yuandang Lake， and Fenhu Lake. The results show that water quality is well improved by surrounding rehabilitation in recent years ， however the total nitrogen and total phosphorus of the lakes are still relatively high. It is suggested to seize the opportunity of the construction of the demonstration area， strengthen trans-provincial cooperation and division of labor， and continue to increase the intensity of governance.

Key words：water quality variation; trend analysis; Mann-Kendall test; Moving t-Test Technique;Yangtze River Delta integration demonstration area