安徽省地表水水质变化趋势分析

第２２卷第５期　２ＯＯ６年９月　水　资　源　保　护　ＷＡ１【ＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　ＰＲ　【ＥＣＩ１０Ｎ　Ｖ０１．２２　Ｎｏ．５　Ｓｅｐ．２０Ｏ６　安徽省地表水水质变化趋势分析　吴师　，王嵩嵘２　２３６０００；２．安徽省水文局，安徽合肥２３００２２）　（１．安徽省阜阳水文水资源局，安徽阜阳摘要：应用季节性Ｋｅｎｄａｌｌ检验法，对１９９３年以来安徽省地表水主要污染指标变化趋势进行分析评价。结果　表明，安徽省地表水水质总体状况略有好转，淮河流域水质总体好转较明显，长江流域、新安江流域水质总体　变化不大。　关键词：季节性ＫｅｎｄＭ１检验；地表水；趋势分析；水质；安徽省　中图分类号：Ｘ８３２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４－６９３３（２００６｝０５—００７４一ｏ３　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ｏｆ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｎ　Ａｎｈｕｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｗＵ　Ｓｈｉ　，ＷＡＮＧ　ｓ０ｎｇ－ｒ０ｎ　（１．Ｆｕｙａｎｇ　Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆＡｎｈｕｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｆｕｙａｎｇ　２３６０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ　Ｂｕｒｅａｕ　ｆ　ｏＡｎｈｕｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈｅｆｅｉ　２３００２２，Ｃｈｉａ）ｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｉｎｄｉｃｅｓ　ｏｆ　ｓｕｒｆａｃｅ－ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｆｒｏｍ　１９９３　ｉｎ　Ａｎｈｕｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｗａｓ　ｅｖａｌｕａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｅａｓｏｎａｌ　ＫｅｎｄａＵ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ａｎｈｕｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｉｓ　ｔｅｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｂｅ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ａ　ｗｈｏｌｅ．Ｔｈｅ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ｏｆｗａｔｅｒｑｕａｌｉｙ　ｉｔｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｈｕａｉｈｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　ｉｓ　ｏｂｖｉｏｕｓ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆｗａｔｅｒ　ｕａｑｌｉｙ　ｔｉｎ　ｔｈｅ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｘｉｎｇａｎｊｉｎｇ　Ｒｉａｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｅｖｉｄｅｎｔ．　．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｅａｓｏｎａｌ；Ｋｅｎｄ￣ｌ　ｍｅｔｈｏｄ；ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｔｅｒ；ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　安徽省位于华东腹地，面积约１３．９５万ｋｍ２。境　内河流众多，分属淮河、长江、钱塘江（新安江）流域。　１站点布置及分析项目　根据现有站点的代表性以及其分布情况，选定　大江大河大湖及重要水库的控制站以及人口５０万　以上重要城市的下游控制站共６ｏ个，涉及全省３０　条河流、１个湖泊、７座水库。其中，淮河流域１５条　河流、４座水库共３３个站，长江流域１３条河流、１个　三大流域共有一级支流６３条，二级支流１４３条。流　域面积在１００ｋｍ２以上的河流有４１８条，１　０００ｋｍ２以　上的河流有７１条，３　０００　ｋｍ２以上的河流有２１条，　５０００ｋｍ２以上的河流有１２条。全省平均河网密度　０．４ｋｉｎ／ｋｉｎ２。沿淮沿江分布有湖面面积大于２０　ｋｍ２　的湖泊３Ｏ多处，其中巢湖为中国五大淡水湖之一。　省境内淮河流域面积６．６６万ｋｍ２，占全省面积的　４７．８％；长江流域面积６．６４万ｋｍ２，占全省面积的　４７．６％；新安江流域面积为０．６５万ｋｍ２，占全省面积　的４．６％【　。　湖泊、３座水库共２５个站（安徽江干流水质一　直较好，多年来水质变化较小，又因水质监测控制站　监测资料系列较短，本次趋势分析未将其包括在　内），新安江流域２条河流２个站。　根据安徽省地表水污染特点，确定ＣＯＤＭ　Ｂ０Ｄｓ、ＮＨｓ．Ｎ、ＤＯ、ＦＮ　５项指标为分析项目，主要选　用１９９３一，２０００年间的水质监测数据。　为全面掌握安徽省地表水资源质量状况，分析　境内地表水水质变化趋势，安徽省水环境监测中心　在全省主要江河湖库上先后设置了１０９个水质站，　对较敏感水域进行水质监测分析评价。其中，河流　２分析方法　分析方法采用季节性Ｋｅｎｄａｌｌ检验法［　。　站８６个，湖泊站１２个，水库站儿个。　作者简介：吴师（１９６７一）。男。安徽枞阳人。工程师，从事水质监测预报工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｍｈｉ３０００＠ｓｏｈｕ．ｃｏｒｎ　・７４・　维普资讯 http://www.cqvip.com

季节性Ｋｅｎｄ￣ｌ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）　式中：Ｓｉ和Ｓ＾（ｉ≠ｈ）都是随机变量的函数，即　Ｓ　ｆ（Ｘｉ），Ｓｈ＝ｆ（Ｘｈ），其中Ｘ　为　月历年的水质　序列，以为ｈ月历年的水质序列，并且Ｘｆ　ｎ　Ｘｈ＝　。　高于前面的值记为“＋”号，低于则记作“一”号。如　果正号个数比负号多，则判为上升趋势；如果负号个　因为Ｘ　和以分别来自ｉ月和ｈ月的水质资料，并且　总体时间序列Ｘ的所有元素是的，故协方差　数比正号多，则划为下降趋势；如果水质资料不存在　上升或下降趋势，则正、负号的个数分别为５０％。　零假设　为随机变量与时间，假定全年　Ｃｏｖ（Ｓｉ，Ｓ＾）＝０。将其代人式（４），得　１２个月的水质资料具有相同的概率分布。　Ｖ　ｓ　奎　设有ｎ年Ｐ月的水质资料序列　为　当　年水质系列＝有ｉ　ｎ　１Ｙ个数相同时，同样有　ｌ２　ｐ　Ｘ２２　２ｐ　Ｖａｒ（Ｓｉ）：奎　一＝　ｉ　●　：　∑＝１　ｙ（ｙ一１）（２ｙ＋５）　以２　Ｘ印　１８　式中：　…，　为月水质浓度监测值。　当ｎ≥１０时，Ｓ也服从正态分布，并且标准方差　ａ．对于Ｐ月中第ｉ月（ｉ≤Ｐ）的情况　Ｚ为　令第ｉ月历年水质系列相比较（后面的数与前　面的数之差）的正负号之和Ｓ　为　当Ｓ＞０　ｓｉ：∑∑Ｇ（　—Ｘｉｋ）　（１≤ｋ＜＿『≤ｎ）　Ｚ＝　当Ｓ：０　Ｉ＝１』；Ｉ＋１　（１）　当Ｓ＜０　ｒ　１　—Ｘｉｋ＞０　式中：Ｇ（　—　路）＝１　０　一　踣＝０　ｓ一盯１一二Ｓ　０　＋ｌｃ．趋势检验　，＿　　ｓ一盯１一　）　Ｓ　　Ｋｅｎｄａｌｌ检验计量ｔ定义为：ｔ＝Ｓ／ｍ，由此在双　Ｌ一１　ｉ，一　路＜０　尾趋势检验中，一ｎ一　如果Ｉ＝Ｉ≤Ｚ一一ｎ　ａ／２，则接受零假设。这　由此，第ｉ月内可以作比较的差值数据组个数　里ＦＮ（ｚ　／２）＝ａ／２，ＦＮ为标准正态分布函数，即　ｍｆ为　２）　ｅ专　ｄｔ　ｍ　萎　ＩＩ＝１　＝Ｉ＋１　　Ｇ（　）Ｉ：　。　（式中：ｎ　为第ｉ月内水质系列中非漏测值个数。　ａ为趋势检验的显著水平，其值为　在零假设下，随机系列Ｓｆ（ｉ＝１，２，…，Ｐ）近似　ａ＝地服从正态分布，则Ｓ　的均值和方差如下：　去　ｅ　１　ｄｔ　均值：　Ｅ（Ｓ　）＝０　取显著性水平ａ为０．１和０．０１，即当ａ≤０．０１　方差：　｝＝Ｖａｒ（Ｓｉ）＝ｎｆ（ｎｉ一１）（２ｎｉ＋５）／１８　时，说明检验具有高度显著性水平，当０．０１＜ａ≤　当ｎ　个非漏测值中有Ｙ个数相同，则　０．１时，说明检验是显著的，在ａ计算结果满足上述　两条件情况下，当ｔ为正时，则说明具有显著（或高　｝：Ｖａｒ（Ｓｉ）：　ｎｉ（ｎｉ一１）（２ｎｉ＋５）／１８一　度显著性）上升趋势；当ｔ为负时，则说明具有显著　∑，，（，，一１）（２ｙ＋５）／１８　（３）　（或高度显著性）下降趋势；当ｔ为零时，则无趋势。　ｂ．对于Ｐ月总体情况　３水质变化趋势　令　Ｓ＝∑Ｓ　ｍ：∑ｍ　有关水质站趋势分析结果见表１。全省趋势分　在零假设下，Ｐ月的均值和方差为　析总体情况见表２。　均值：　Ｅ（Ｓｉ）：∑Ｓ　０（ｉ：１，２，…，ｐ）　ａ．高锰酸盐指数（ＣＯＤＭ　）。　ｉ；Ｉ　监测资料较完整的控制站６０个。其中，８个站　方差：　＝Ｖａｒ（Ｓｉ）：∑　２ｉ＋∑　：　呈上升趋势，占１３％；１４个站呈下降趋势，占２３％；　无趋势站３８个，占６４％。有变化的站数占４６％。呈　∑Ｐ　ｖ　（ｓ　）＋∑Ｐ∑Ｐ　ｃ。　（ｓ　上升趋势的站数少于呈下降趋势站数。　，Ｓ＾）（４）　ｂ．五日生化需氧量（ＢＯＤ５）。　．　７５　．　维普资讯 http://www.cqvip.com

表１安徽省水质变化趋势检验成果　流域河流（湖库）　站名　ＣＯＤＭ，ＢＯＤ５　ｌ￣ＩＨ３一Ｎ　ＤＯ　ＦＮ　流域河流（湖库）　站名　ＣＯＤＭ　ＢＯＤ５　Ｉ￣ＩＨ３一Ｎ　ＤＯ　ＦＮ　淮河　鲁台子　☆　◇　☆　◇　＋＋　淮河梅山水库梅山水库　☆　◇　＋　◇　☆　淮河　田家庵　☆　◇　☆　十十　☆　霈　磨子潭水库磨子潭水库　＋　◇　☆　◇　☆　淮河　蚌埠闸上　☆　◇　＂Ｏｒ　十　☆　响洪甸水库响洪甸水库　☆　◇　☆　◇　☆　淮河　吴家渡　☆　◇　十　☆　☆　长河　枞阳　☆　☆　☆　☆　☆　淮河　硫酸厂　☆　◇　☆　◇　☆　滁河　汉河集　十十　◇　十　◇　☆　颚河　界首上　☆　◇　☆　☆　＋＋　丰乐河　桃溪　☆　◇　☆　◇　☆　颚河　阜阳上　＋＋　◇　＋＋　十十　＋＋　姑溪河　当涂　☆　＋＋　☆　＋＋　＋　颚河　颖上　＋　◇　＋＋　十　＋＋　麻川河　黄山　☆　☆　☆　☆　☆　泉河　杨桥　＋＋　◇　＋　十十　＋＋　南淝河　合作化路桥　☆　◇　十十　☆　十　涡河　毫州郑　☆　◇　十　◇　＋＋　南淝河　合肥新港　＋　＋＋　十十　十十　☆　涡河　毫州铁　＋＋　◇　＋　◇　＋＋　青弋江　大砻坊　☆　＋＋　☆　＋　＋　涡河　涡阳　☆　◇　＋＋　◇　＋＋　青弋江　弋江　＋　＋＋　＋　＋　☆　涡河　蒙城　十十　◇　＋＋　◇　＋＋　青弋江　中山桥　＋　＋＋　☆　＋＋　＋　茨淮新河　插花　十十　◇　十　十十　＋＋　清流河　城西水库　☆　◇　十十　◇　＋＋　淮　茨淮新河　阚疃　十十　◇　十十　◇　＋　清流河　滁县　☆　◇　☆　◇　☆　羽　茨淮新河　上桥　☆　◇　十十　◇　＂Ｏｒ　秋浦河　池口　☆　☆　☆　☆　＋　浍河　临焕集　☆　◇　☆　◇　☆　秋浦河　高坦　☆　◇　＋＋　◇　☆　浍河　固镇　十　◇　☆　◇　十　水阳江　庙埠　☆　＋＋　☆　☆　＋＋　奎河　栏杆集　＋＋　◇　☆　◇　●　水阳江　宣城　☆　＋＋　☆　＋　＋＋　池河　明光　十　◇　十　◇　☆　皖河　石牌　☆　☆　＋　☆　＋　淠河　横排头闸　＋＋　☆　十　◇　☆　县大河　宿松　☆　◇　☆　◇　☆　淠河　六安市区　＋＋　＋＋　十　◇　＋＋　裕溪河　巢湖闸下　十　☆　十　◇　☆　淠河总干渠　九里沟　☆　◇　☆　◇　☆　裕溪河　裕溪闸　☆　●＋　＂Ｏｒ　＋＋　☆　史河　红石咀　☆　◇　☆　◇　☆　兆河　兆河闸　☆　◇　☆　◇　☆　濉河　符离集　☆　◇　☆　◇　☆　巢湖　忠庙　十十　☆　☆　◇　☆　濉河　浍塘沟　＋＋　◇　☆　◇　☆　陈村水库　陈村水库　☆　＋　＋　☆　＋＋　沱河　沱河闸　☆　◇　☆　◇　☆　董铺水库　董铺水库　☆　☆　☆　◇　☆　沱河　徐楼　☆　◇　☆　◇　☆　龙河口水库龙河口水库　＋　◇　●　◇　☆　新汴河　宿县　＋＋　◇　●　◇　☆　孳　练江‘　渔梁　☆　＋　☆　☆　＋　佛子岭水库佛子岭水库　☆　◇　☆　◇　☆　新安江　屯溪　☆　＋＋　十　☆　＋　注：“十”显著上升趋势；“十十”高度显著上升趋势；“＋”显著下降趋势；“＋＋”高度显著下降趋势；“☆”无明显变化趋势；“◇”资料不全。　表２安徽省水质变化趋势分析测站统计　总测　上升站　下降站　无趋势站　总测　上升站　下降站　无趋势站　站数　站数　％　站数　％　站数　％　－ｄｒ￣￣Ｉ＝：１　站数　站数　％　站数　％　站数　％　ＣＯＤＭ，　３３　５　１５　１０　３０　１８　５５　ＣＯＤＭ，　．２　０　０　０　０　２　１００　淮　ＢＯ　２　０　０　１　５０　１　５０　霎　Ｂｏ　２　ｏ　ｏ　２　１００　ｏ　ｏ　ＮＨ３－Ｎ　３３　８　２４　８　２４　ｌ７　５２　江　ＮＨ３－　２　１　５０　０　０　１　５０　域ＤＯ　８　６　７５　０　０　２　２５　ＤＯ　２　ｏ　ｏ　ｏ　ｏ　２　１００　ＦＮ　３３　ｌ　３　ｌ３　３９　ｌ９　５８　ＦＮ　２　０　０　２　１００　０　０　ＣＯＤＭ　２５　３　１２　４　１６　１８　７２　ＣＯＤＭ，　。６０　８　１３　１４　２３　３８　６３　长　ＢＯ　１６　０　０　９　５６　７　４４　ＢＯ　２０　０　０　１２　６０　８　４０　ｌ￣ＩＨ３．Ｎ　２５　５　２０　５　２０　ｌ５　６０　Ａ　看　ＮＨ３－Ｎ　６０　ｌ４　２３　１３　２２　３３　５５　域ＤＯ　１４　１　７　６　４３　７　５０　ＤＯ　２４　７　２９　６　２５　ｌｌ　４６　２５　ｌ　４　９　３６　ｌ５　６０　ＦＮ　６０　２　３　２４　４０　３４　５７　监测资料较完整的控制站２０个。其中，无上升　相当。　趋势站；１２个站呈下降趋势，占６０％；无趋势站８　ｄ．溶解氧（Ｄｏ）。　个，占４０％。有变化的站数占６０％，ＢＯＤ５呈明显下　监测资料较完整的控制站２４个。其中，７个站　降趋势。　呈上升趋势，占２９％；６个站呈下降趋势，占２５％；无　ｃ．氨氮（ＮＨ３．Ｎ）。　趋势站ｎ个，占４６％。有变化的站数超过５４％，呈　监测资料较完整的控制站６０个。其中，１４个　上升趋势的站数与呈下降趋势站数基本相当。　站呈上升趋势，占２３％；１３个站呈下降趋势，占　ｅ．挥发酚（ＦＮ）。　２２％；无趋势站２３个，占５５％。有变化的站数占　监测资料较完整的控制站６０个。其中，２个站　４５％，呈上升趋势的站数与呈下降趋势站数基本　呈上升趋势，占３％；２４个站呈下降（下转第８３页）　・７６・　维普资讯 http://www.cqvip.com

测，根据预测结果用颜色梯度或等值线进行模拟。　２４６．　水质预测计算系统框图见图３。　【３］万本山．突发性环境污染事故应急监测与处理处置技术　［Ｍ］．北京：中国环境科学出版社，１９９６：４１—５５．　打印输出　水质模型计算系统　浓度场、　【４］刘光．地理信息系统二次开发教程：组件篇【Ｍ］．北京：清　污染事故　过程线、　调查报告　水质模型　环境容　华大学出版社，２００３：１６－３０．　等　量等　【５］罗云启，曾琨，罗毅，等．数字化地理信息系统建设【Ｍ］．　数据库接口　北京：清华大学出版社，２００３：２２３—２５１．　（收稿日期：２００５—０２—０５编辑：高渭文）　服务器　ｌ　ｌ服务器　（上接第７６页）趋势，占４０％；无趋势站３４个，占　图３水质预测计算系统框图　５７％。有变化的站数占４３％，呈上升趋势的站数明　２．４信息发布子系统　显少于呈下降趋势站数。　系统采用了ＷｅｂＧＩＳ应用服务主线程和各子线　ｆ．总体评价。淮河流域：主要污染指标ＣＯＤＭ　程分别通过公用共享管道和各专用线程与ＩＳＡＰＩ扩　ＦＮ、ＢＯＤ５，呈下降趋势站多于上升趋势站；ＤＯ指标　展模块通信的方案。这样，服务器充分利用多线程　在８个站点中６个站呈上升趋势；ＮＨ３．Ｎ的上升与　机制，各子线程分别处理用户的请求，达到并行处理　下降趋势站点数相当。全流域水资源质量总体呈好　的效果，保证了系统对请求的快速反应。同时，各线　转趋势。　程工作，完毕后自动结束，释放系统资源，保证　长江流域：主要污染指标ＣＯＤＭｎ　ＮＨ３．Ｎ的上升　了系统始终处于良好的运行状态。在网络大量用户　与下降趋势站点数基本相当；ＦＮ、ＢＯＤ５、ＤＯ呈下降　并发访问时，ＷｅｂＧＩＳ服务器能够快速有效地作出反　趋势站略多于上升趋势站。全流域水资源质量总体　应。具体功能框图和信息流程如图４所示。　变化趋势不明显。　ｌ因特网｝．＿＿叫　服务　ｌ　新安江流域：２个站点中污染指标有升有降，水　Ｉ　Ｉ　资源质量总体变化趋势不明显。　ＷｅｂＧＩＳ客户信息代理　ＷｅｂＧＩＳ服务器扩展　总之，１９９３年以来，安徽省地表水水资源质量　总体状况略有好转，淮河流域水质总体好转较明显，　长江流域、新安江流域水质变化不大。　４　结　语　图４　ＷｅｂＧＩＳ系统框图　本文中采用季节性ＫｅｎｄａＵ检验法对１９９３年以　３　结　语　来安徽省大部分地表水水质变化趋势进行了分析检　验，对于高度偏倚的水质资料，该检验估算值的精度　郁江水质预警预报系统建设属水资源保护的非　远高于回归估计值；对于呈正态分布的水质资料，它　工程性措施之一，其主要产生的是社会效益和生态　的精度略低于回归估计。此外，本文中在判断水质　效益。该系统的建成使用，将及时、快速和客观地反　变化趋势时，未考虑河流流量变化对水质浓度地影　映郁江水质现状及其变化规律，对防治和控制郁江　响，部分站点的估算值存在一定的误差。　水体的污染，减少水污染损失，提高和改善水环境质　量起到了积极的作用，也为水行政主管部门提供河　参考文献：　流水质污染资料信息，为对水污染防治实行有效监　［１］安徽省水利厅，安徽省环境保护局．安徽省水功能区划　督管理服务。　［Ｍ］．北京：中国水利电力出版社，２００４：１０－１１．　［２］叶守泽，詹道江．工程水文学［Ｍ］．北京：中国水利电力出　参考文献：　版社，２０００：１４５－１８６．　［１］杨存信，崔广柏．城市水资源与水环境保护［Ｍ］．南京：河　［３］中国水利规划设计院．水资源综合规划实施细则［Ｒ］．　海大学出版社，１９９６：１７—３７．　２ＯＯ２：３７．　［２］魏文达，胡宗俊．关于江河水污染预警预报系统建设模　（收稿日期：２００５—１１—３０编辑：高渭文）　式探讨［ｃ］／／水利部水文司，水利学会．中国水环境问题　研讨会论文集．北京：中国科学技术出版社，１９９８：２３８－　－　８３　－