萬家寨引黃一期工程供水沿線水質(zhì)分析與趨勢預(yù)測

金中彥

（山西省萬家寨引黃工程管理局太原030012）

萬家寨引黃一期工程供水水質(zhì)安全事關(guān)全省的轉(zhuǎn)型發(fā)展、安全發(fā)展、和諧發(fā)展。供水水質(zhì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到省城人民的飲水安全、健康，也是社會和公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。根據(jù)2005～2010年萬家寨引黃一期工程沿線水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對萬家寨水庫及汾河水庫水質(zhì)演變及現(xiàn)狀進(jìn)行評價(jià)分析，并對引黃沿線水質(zhì)趨勢進(jìn)行預(yù)測。

1 水質(zhì)評價(jià)結(jié)果

2005～2010年萬家寨引黃一期工程沿線各站點(diǎn)水質(zhì)評價(jià)狀況見表1所述。

表1 引黃一期工程沿線各評價(jià)站點(diǎn)水質(zhì)狀況年度評價(jià)表

2 水質(zhì)趨勢分析

2.1 水質(zhì)趨勢分析軟件

采用 PWQTrend（Professional Water Quality Trend）檢驗(yàn)法進(jìn)行水質(zhì)趨勢分析。該軟件是中國水利水電研究院針對全國水資源綜合規(guī)劃中的地表水水質(zhì)趨勢分析開發(fā)研制，它采用季節(jié)性Kendall（肯德爾）檢驗(yàn)，該軟件有以下特點(diǎn)：①適應(yīng)水質(zhì)數(shù)據(jù)的非正態(tài)性；②不考慮數(shù)據(jù)大小，只考慮數(shù)據(jù)的排列；③未檢出值可以參加統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)；④可以消除季節(jié)性對數(shù)據(jù)的影響；⑤消除了地表水水質(zhì)數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)系列存在未檢出值、漏測值、季節(jié)性影響和水質(zhì)數(shù)據(jù)的高度非正態(tài)分布的缺陷。此軟件基于Win2000系統(tǒng)，軟件界面友好，方便操作，性能良好，屬于線性無偏估計(jì)。

2.2 Kendall（肯德爾）趨勢預(yù)測法的原理

季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)的原理是將歷年相同月（季）的水質(zhì)資料進(jìn)行比較，如果后面的值（時(shí)間上）高于前面的值記為“+”號，否則記作“-”號。如果加號的個(gè)數(shù)比減號的個(gè)數(shù)多，則可能為上升趨勢，反之可能為下降趨勢。如果水質(zhì)資料不存在上升或下降趨勢，則正、負(fù)號的個(gè)數(shù)分別為50%.

眾所周知，河流流量具有一年一度的周期性變化，河流水質(zhì)組分濃度大多受流量的隨機(jī)性變化的影響，因此，將汛期與非汛期的水質(zhì)資料進(jìn)行比較缺乏可比性。季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)定義為水質(zhì)資料在歷年相同月份間的比較，這避免了季節(jié)性的影響。同時(shí)，由于數(shù)據(jù)比較只考慮數(shù)據(jù)相對排列而不考慮其大小，故能避免水質(zhì)資料中常見的漏測問題，也使奇異值對水質(zhì)趨勢分析影響降到最低限度。

2.3 參數(shù)選擇

根據(jù)近年來汾河上游水質(zhì)現(xiàn)狀評價(jià)結(jié)果，選擇高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、揮發(fā)酚、鐵、錳等5項(xiàng)指標(biāo)作為水質(zhì)變化趨勢分析的參數(shù)。

2.4 資料來源

采用引黃一期工程沿線各評價(jià)站點(diǎn)2005～2010年共計(jì)57個(gè)月的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測。

2.5 水質(zhì)數(shù)據(jù)

引黃一期工程沿線各評價(jià)站點(diǎn)的五個(gè)重點(diǎn)水質(zhì)評價(jià)項(xiàng)目的近幾年水質(zhì)數(shù)據(jù)見表2：

2.6 數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果

運(yùn)用PWQTrend水質(zhì)趨勢分析軟件分析萬家寨引黃一期工程沿線6個(gè)主要評價(jià)站點(diǎn)重點(diǎn)監(jiān)測項(xiàng)目的變化趨勢，分析結(jié)果見表3：

表2 萬家寨引黃一期工程沿線各評價(jià)站點(diǎn)水質(zhì)變化趨勢年均數(shù)據(jù)

表3 引黃沿線各評價(jià)站點(diǎn)水質(zhì)變化趨勢預(yù)測結(jié)果

2.7 水質(zhì)發(fā)展趨勢預(yù)測結(jié)果分析

2.7.1 萬家寨水庫趨勢分析

萬家寨水庫氨氮、鐵呈高度顯著下降趨勢，高錳酸鹽指數(shù)、錳呈顯著下降趨勢，揮發(fā)酚無趨勢。該段水質(zhì)質(zhì)量良好，水質(zhì)逐步趨于穩(wěn)定，2007年達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其余五年均達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其主要原因是近年來萬家寨水庫上游來水及入庫支流水質(zhì)轉(zhuǎn)好，水環(huán)境容量變大。萬家寨水庫是引黃一二期工程的主水源，其水質(zhì)的好壞在很大程度上決定了太原、大同、朔州等主要城市的用水安全，因此，加強(qiáng)萬家寨水庫的水質(zhì)管理，改善其水質(zhì)是引黃工作的重中之重。

2.7.2 汾河水庫趨勢分析

汾河水庫水質(zhì)良好，高錳酸鹽指數(shù)、鐵呈高度顯著下降趨勢，氨氮、錳呈顯著下降趨勢，揮發(fā)酚無趨勢。2005-2010年，該段水質(zhì)質(zhì)量均為Ⅱ類。其原因在于水庫上游汾河天然河道沿途具有水體自凈功能，且水庫本身環(huán)境容量大，水體自凈能力強(qiáng)。汾河水庫水質(zhì)優(yōu)良是保證太原市供水安全的關(guān)鍵。

2.7.3 東寨趨勢分析

2005-2010年，東寨段高錳酸鹽指數(shù)、鐵、錳均呈顯著下降趨勢，氨氮呈顯著上升趨勢，揮發(fā)酚無趨勢。該段水質(zhì)仍然偏差，除2007年和2010年外，其余四年均達(dá)不到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，2006年為劣Ⅴ類重度污染。究其原因，可能與汾河源頭前期旅游開發(fā)過程中污廢水處理設(shè)施未及時(shí)配套有關(guān)，也可能是近年來持續(xù)偏枯，河川徑流顯著減少，污廢水量增加，水環(huán)境容量低下，水體自凈能力下降所致。2007年東寨污水處理廠投入運(yùn)行后情況相應(yīng)好轉(zhuǎn)。

2.7.4 寧化堡趨勢分析

寧化堡段高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、鐵、錳均呈顯著下降趨勢，揮發(fā)酚無趨勢。該段水質(zhì)一般，2005年、2009年和2010年均達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，2007年達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但其余兩年均為Ⅳ類輕度污染。

2.7.5 靜樂趨勢分析

靜樂段高錳酸鹽指數(shù)呈顯著下降趨勢，鐵、錳呈顯著上升趨勢，氨氮呈高度顯著上升趨勢，揮發(fā)酚無趨勢。該段水質(zhì)質(zhì)量較差，六年均為污染水體，2006年、2009年和2010年均為Ⅴ類重度污染，其余三年為Ⅳ類輕度污染，其原因可能是污水排放量大，治理能力低下，管理不善所致。

2.7.6 河岔趨勢分析

該段高錳酸鹽指數(shù)、氨氮呈顯著下降趨勢，鐵呈顯著上升趨勢，錳呈高度顯著上升趨勢，揮發(fā)酚無趨勢。該段水質(zhì)一般，近6年水質(zhì)介于Ⅲ～Ⅳ類之間。

3 結(jié)論

由表3可以看出，污染物下降趨勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上升趨勢，說明從2005年至2010年，調(diào)查區(qū)地表水水污染趨勢已得到很大改善。2007年后各監(jiān)測站點(diǎn)水質(zhì)總體趨好，說明引黃沿線，特別是汾河上游4縣污廢水綜合治理取得了一定效果。2007年后，4縣污水處理廠均投入運(yùn)行，奧運(yùn)、國慶60周年期間污染控制力度加大，山西省煤炭企業(yè)的大整合及小煤礦的關(guān)停等措施得以落實(shí)，這些均使水質(zhì)質(zhì)量逐步趨好。但需要指出的是，隨著時(shí)代的發(fā)展，城鎮(zhèn)化步伐的加快，生活用水量，污廢水排放量也相應(yīng)增大，現(xiàn)有城市管網(wǎng)和污廢水處理工藝已相對落后，除汾河水庫和萬家寨水庫外，其余監(jiān)測站點(diǎn)水質(zhì)仍不能完全符合地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。各級政府仍需要加大工作力度，繼續(xù)深入探索、研究其內(nèi)在變化規(guī)律，力求從根本上治理水污染，確保引黃水質(zhì)安全萬無一失。