杭州西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)變化趨勢及相關(guān)性研究

何曉麗，何 卿

(1.杭州市水文水資源監(jiān)測總站，浙江 杭州 310009；2.杭州市園林綠化工程服務(wù)有限公司，浙江 杭州 310006)

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杭州西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)變化趨勢及相關(guān)性研究

何曉麗1，何 卿2

(1.杭州市水文水資源監(jiān)測總站，浙江 杭州 310009；2.杭州市園林綠化工程服務(wù)有限公司，浙江 杭州 310006)

以西湖湖區(qū)(湖心亭)、內(nèi)西湖(西里湖)、西溪濕地內(nèi)部河道(秋雪庵)、西溪濕地外部匯水口(蔣村港)4個監(jiān)測點2014年全年監(jiān)測數(shù)據(jù)均值作為評價對象，采用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的單因子法，并選取高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷三個指標(biāo)，使用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法對西湖風(fēng)景區(qū)地表水水質(zhì)進行分析，認(rèn)為西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)逐步呈現(xiàn)向好趨勢，但游客行為會對水質(zhì)產(chǎn)生一定影響，應(yīng)適當(dāng)控制機動游船數(shù)量，引導(dǎo)游客綠色游、生態(tài)游.

西湖風(fēng)景區(qū)；水質(zhì)變化趨勢；Spearman秩相關(guān)系數(shù)法；Pearson相關(guān)性分析

西湖風(fēng)景區(qū)，位于浙江省杭州市西部，景區(qū)范圍包括我國著名的城市景觀湖泊西湖及罕見的城中次生濕地西溪濕地，隸屬于太湖流域杭州市區(qū)運河水系的運西片[1].隨著西湖旅游資源的不斷開發(fā)、范圍的不斷拓展，人類活動加劇，在不同程度的影響水質(zhì)變化.

自2002年起，杭州市開始實施西湖綜合保護工程，通過截污納管、底泥疏浚和引錢塘江水入湖等[2-4]工程措施，對西湖的生態(tài)保護、環(huán)境優(yōu)化進行了全方位的保護和整治.目前西湖有6個入水口、9個出水口，每天從錢塘江引入40萬t水，錢塘江江水進出頻繁，西湖水質(zhì)明顯提升，水體平均透明度已達65 cm.

1 西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀分析

根據(jù)《浙江省水功能區(qū)、水環(huán)境功能區(qū)劃分方案》(2005年12月)[5]，西湖風(fēng)景區(qū)水功能屬于杭州景觀用水，目標(biāo)水質(zhì)為Ⅳ類(見表1，圖1).

表1 2014年西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)斷面現(xiàn)狀評價結(jié)果表

圖1 西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)監(jiān)測斷面分布圖

分別選取外西湖監(jiān)測點(湖心亭)、內(nèi)西湖監(jiān)測點(西里湖)、西溪濕地內(nèi)部監(jiān)測點(秋雪庵)、西溪濕地外部匯水口(蔣村港)作為監(jiān)測對象，采用2014年全年監(jiān)測數(shù)據(jù)均值作為評價對象，采用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的單因子法[6]進行評價(見表1).評價結(jié)果表明：(1)2014年，西湖風(fēng)景區(qū)全部監(jiān)測斷面年均水質(zhì)均符合功能區(qū)水質(zhì)要求，水質(zhì)在Ⅲ～Ⅳ類間.(2)西湖測點溶解氧數(shù)值明顯優(yōu)于西溪濕地測點；西溪總磷數(shù)值略優(yōu)于西湖；西湖景區(qū)高錳酸鹽指數(shù)均處于Ⅱ類，水質(zhì)較好.

2 水質(zhì)趨勢分析

西湖風(fēng)景區(qū)作為杭州重要的旅游名片，水質(zhì)監(jiān)測工作開展較早，積累了多年水質(zhì)資料.根據(jù)2005-2014年水質(zhì)監(jiān)測資料(其中蔣村港僅有2007-2014年數(shù)據(jù))，選取主要水質(zhì)指標(biāo)高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷進行趨勢分析(見圖2～圖4).

《環(huán)境質(zhì)量綜合分析技術(shù)導(dǎo)則》中對地表水水質(zhì)的多時段變化趨勢和變化程度分析推薦使用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法.該方法適用于單因素小樣本數(shù)的相關(guān)檢驗，被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)變化趨勢分析[7-12].

將秩相關(guān)系數(shù)rs的絕對值同Spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計表中的臨界值Wp進行比較，|rs|>Wp則表明變化趨勢有顯著意義.rs為負(fù)值，表示下降或好轉(zhuǎn)趨勢，rs為正值表示上升或加重趨勢；|rs|

各測點水質(zhì)指標(biāo)趨勢檢驗結(jié)果(見表2).

表2 杭州市西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)趨勢分析表

2.1 高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢

高錳酸鹽指數(shù)可在一定程度上指示水體受有機污染的程度.對西湖區(qū)秋雪庵、蔣村港、西里湖、湖心亭這四個監(jiān)測點2005-2014年高錳酸鹽指數(shù)數(shù)據(jù)進行整合歸納成圖，以分析10年來各監(jiān)測點的變化趨勢(見圖2).

通過分析對比發(fā)現(xiàn)，10年間，西里湖測點高錳酸鹽指數(shù)在2.20～3.77mg/L之間波動，最高值出現(xiàn)在2013年；而湖心亭則為2.89～3.91mg/L，變化范圍略小于前者，最高值為2005年的3.91mg/L，以上兩處測點高錳酸鹽指數(shù)值從圖中未見明顯趨勢，狀態(tài)平穩(wěn).而秋雪庵和蔣村港的高錳酸鹽指數(shù)值從最初監(jiān)測值6mg/L附近逐年下降，其中秋雪庵監(jiān)測點高錳酸鹽指數(shù)在2005年和2009年出現(xiàn)兩次明顯的下降，蔣村港的高錳酸鹽指數(shù)值則在2009-2010年間出現(xiàn)一次明顯的下降，兩個監(jiān)測點在2010年后高錳酸鹽指數(shù)值逐步穩(wěn)定，近年控制在2.40～3.50mg/L之間.通過Spearman秩相關(guān)系數(shù)法進行趨勢分析，得到相似結(jié)論：四處監(jiān)測點rs為負(fù)值，表明高錳酸鹽指數(shù)值均呈現(xiàn)下降趨勢，其中西湖監(jiān)測點兩處|rs|Wp均呈現(xiàn)明顯下降趨勢，這和4個監(jiān)測點高錳酸鹽指數(shù)值的曲線變化趨勢相符，且秋雪庵和蔣村港下降趨勢更加顯著，相關(guān)性也更強.

2.2 氨氮變化趨勢

氨氮是水質(zhì)評價重要指標(biāo)，對水質(zhì)類別起決定性作用.本文對4個監(jiān)測點最近10年每年氨氮濃度數(shù)據(jù)進行了整理(見圖3).

圖2 2005-2014年杭州西湖區(qū)高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢圖

圖3 2005-2014年杭州西湖區(qū)氨氮變化趨勢圖

圖4 2005-2014年杭州西湖區(qū)總磷變化趨勢圖

監(jiān)測初期，氨氮濃度都處于高位，尤其是秋雪庵和蔣村港兩個監(jiān)測點，其中蔣村港氨氮濃度在2007年達到了2.88 mg/L，而秋雪庵更是在2005年達到3.57 mg/L，兩者均超過地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ類水質(zhì)氨氮限值(2.00 mg/L).在2005-2010年間，各測點氨氮濃度都在逐步下降，其中秋雪庵和蔣村港的下降尤為明顯，秋雪庵在2005-2006年間氨氮濃度大幅下降，之后保持平穩(wěn)，蔣村港從2007-2011年呈現(xiàn)逐年大幅下降；2011-2014年間，四個監(jiān)測點氨氮值穩(wěn)定在一定區(qū)間內(nèi)(0.13～0.82 mg/L)，達到水質(zhì)Ⅰ～Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn).就2005-2014年總體而言，各測點rs均為負(fù)值，且|rs|>Wp，均達到0.9以上，表明氨氮數(shù)值下降極為顯著.

2.3 總磷變化趨勢

磷是水體中生物生長所必須的營養(yǎng)元素，總磷濃度是水體營養(yǎng)化程度的重要表征.西湖景區(qū)四個水質(zhì)監(jiān)測點，總磷濃度從監(jiān)測初期至今，都呈現(xiàn)出一定程度的下降趨勢(見圖4).

從監(jiān)測點數(shù)據(jù)來看，西湖的總磷較西溪濕地更為穩(wěn)定，前者兩個監(jiān)測點西里湖和湖心亭總磷濃度波動幅度微弱，多年來穩(wěn)定在0.03～0.10 mg/L；后者兩個監(jiān)測點則在起初幾年波動幅度較大，在0.03～0.33 mg/L之間波動，蔣村港監(jiān)測點總磷濃度在前期大幅下降后于2011年開始逐步穩(wěn)定，并在0.10 mg/L上下波動，秋雪庵監(jiān)測點總磷濃度在2005年出現(xiàn)大幅下降，之后處于平穩(wěn)狀態(tài)，波動幅度減弱.通過Spearman秩相關(guān)系數(shù)法進行趨勢分析可以發(fā)現(xiàn)，四處監(jiān)測點rs均為負(fù)值，證實總磷濃度呈下降趨勢，其中西里湖和蔣村港兩處|rs|>Wp呈明顯下降趨勢，其他兩處則呈不顯著下降.

3 地表水各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

利用SPSS19.0統(tǒng)計分析軟件中Pearson檢驗法可對各監(jiān)測數(shù)據(jù)開展相關(guān)性分析[13,14].表3～表6為不同監(jiān)測點地表水體中污染物指標(biāo)之間的相關(guān)性關(guān)系.由表可知，不同測點地表水各污染物指標(biāo)之間的相關(guān)性大小是不同的.

3.1 西湖監(jiān)測點水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性

本文針對西湖兩處監(jiān)測點：西里湖和湖心亭，通過對各項指標(biāo)的相關(guān)性分析(見表3、表4)發(fā)現(xiàn)，西湖兩處監(jiān)測點的pH與DO間均呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)，其中西里湖NH3-N與TP為極顯著正相關(guān)，湖心亭DO與TN為極顯著負(fù)相關(guān).其余指標(biāo)未見明顯相關(guān)性.

表3 西里湖水體污染物指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

注：**P<0.01,極顯著相關(guān)；*P<0.05,顯著相關(guān).

表4 湖心亭水體污染物指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

注：**P<0.01,極顯著相關(guān)；*P<0.05,顯著相關(guān).

3.2 西溪濕地監(jiān)測點水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性

對西溪濕地兩個監(jiān)測點秋雪庵和蔣村港的各項指標(biāo)進行相關(guān)性分析(表5、表6).

秋雪庵監(jiān)測點DO與NH3-N和TP，呈顯著相關(guān)(p<0.05)；CODMn與NH3-N和TP，呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)；CODMn與TN，呈顯著相關(guān)；NH3-N與TP和TN，呈極顯著正相關(guān)；TP與TN呈極顯著正相關(guān)(見表5).

表5 秋雪庵水體污染物指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

注：**P<0.01,極顯著相關(guān)；*P<0.05,顯著相關(guān).

蔣村港監(jiān)測點pH與DO，呈極顯著正相關(guān)；CODMn與NH3-N、TP、TN，均呈極顯著正相關(guān)；NH3-N與TP和TN，呈極顯著正相關(guān)；TP與TN呈顯著正相關(guān)(見表6).

表6 蔣村港水體污染物指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

注：**P<0.01,極顯著相關(guān)；*P<0.05,顯著相關(guān).

4 結(jié) 論

(1)西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)經(jīng)過十余年的綜合整治，逐步呈現(xiàn)向好趨勢.2005-2010年間，各項水質(zhì)指標(biāo)下降趨勢明顯；2011年之后，水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定在一定區(qū)間內(nèi)，且能夠滿足所在水功能區(qū)水質(zhì)要求.

(2)水體中pH、DO、CODMn、NH3-N、TP、TN濃度之間均存在一定的相關(guān)性，由于水體性質(zhì)和監(jiān)測位置不同，相關(guān)性略有差異.

(3)河流水體(西溪濕地)的相關(guān)性要明顯優(yōu)于湖泊水體(西湖)，這與水體流動性密切相關(guān).CODMn、NH3-N、TP、TN各指標(biāo)間存在極顯著的相關(guān)性，可由單項指標(biāo)的變動指示水質(zhì)整體的變化方向.

(4)西湖景區(qū)人為活動頻繁，游客行為會對水質(zhì)產(chǎn)生一定影響[15-16]，適當(dāng)控制機動游船數(shù)量，引導(dǎo)游客進行綠色游、生態(tài)游，達到人與自然的和諧共存.

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Research on Water Quality Variation Trend and Correlation of West Lake Scenic Area

HE Xiao-li1, HE Qing2

(1.Hangzhou Monitoring Station of Hydrology and Water Resources, Hangzhou 310009, China;2.Hangzhou Landscaping Engineering Service CO., LTD., Hangzhou 310006; China)

The monitoring data of four monitoring points were taken as the evaluation objects in 2014, including Mid-lake Pavilion in West Lake, Xili Lake, Qiuxue Nunnery by XIxi Wetland internal lake and Jiangcun Harbor at Xixi Wetland external catchment mouth. The surface water quality in the West Lake Scenic Area is analyzed based on three indicators-permanganate index, ammonia nitrogen and total phosphorus, by adopting the approaches of single factor method of surface water environment quality standard and Spearman rank correlation coefficient method. The results show the water quality in the West Lake Scenic Area presents positive tendency, but the tourists behavior would be a certain influence on water quality. Therefore, it is necessary to limit the quantity of sightseeing boats and to advocate ecological tourism.

West Lake Scenic Area; water quality variation trend; Spearman rank correlation coefficient; Pearson correlation analysis

2015-06-11

何曉麗(1982-)，女，浙江杭州人，工程師，碩士研究生，主要從事水資源監(jiān)測評價相關(guān)工作.

TV213.4

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1008-536X(2015)09-0038-05