1990年以來北京密云水庫主要水環(huán)境因子時空分布特征?

曾慶慧，秦麗歡，程 鵬，李敘勇，賈東民，潘軻旻

（1：中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，北京100085）（2：中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）（3：北京市密云水庫管理處，北京101512）

1990年以來北京密云水庫主要水環(huán)境因子時空分布特征?

曾慶慧1，2，秦麗歡1，2，程 鵬1，2，李敘勇1??，賈東民3，潘軻旻3

（1：中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，北京100085）（2：中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）（3：北京市密云水庫管理處，北京101512）

根據(jù)1990-2011年密云水庫共12個監(jiān)測點(diǎn)的月監(jiān)測資料，采用聚類分析研究各監(jiān)測點(diǎn)水環(huán)境相似性及空間分布特征，采用因子分析識別影響水質(zhì)的主要因子并評價各采樣點(diǎn)的綜合水質(zhì).通過絕對主成分多元回歸分析，獲得汛期和非汛期各因子對各水質(zhì)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率.利用季節(jié)性Kendall檢驗及流量調(diào)節(jié)檢驗對密云水庫庫區(qū)水化學(xué)特征和水質(zhì)狀況時空分布特征進(jìn)行了研究.結(jié)果表明：汛期水質(zhì)主要受到農(nóng)業(yè)營養(yǎng)物質(zhì)的影響，其次為生物化學(xué)因素和有機(jī)物的影響.非汛期水質(zhì)主要受到農(nóng)牧業(yè)排放因素的影響，其次為人類活動和生物化學(xué)因素的影響.因子得分綜合評價顯示，汛期辛莊橋、內(nèi)湖和大關(guān)橋綜合水質(zhì)較差，潮河、庫西和白河綜合水質(zhì)較好.非汛期辛莊橋、石佛橋和大關(guān)橋綜合水質(zhì)較差，庫東、套里和恒河綜合水質(zhì)較好.主要水質(zhì)指標(biāo)的年際變化規(guī)律不同，但最終都趨于平穩(wěn).與潮河、白河入庫水質(zhì)變化相比，庫區(qū)水質(zhì)變化趨勢較小，上游入庫水質(zhì)和庫區(qū)水質(zhì)都整體趨好.除白河入庫的總氮和總磷外，其他監(jiān)測指標(biāo)的變化趨勢經(jīng)流量調(diào)節(jié)前后基本一致，表明流量并不是引起水質(zhì)趨勢變化的主要因素，水質(zhì)的變化主要是由于污染源變化而引起.

密云水庫；聚類分析；因子分析；絕對主成分多元回歸分析；季節(jié)性Kendall分析

changes.

?國家水體污染控制與治理科技重大專項（2014ZX07203010-1）資助.2015-11-06收稿；2016-03-16收修改稿.曾慶慧（1990～），女，博士研究生；E-mail：qhzeng1990＠126.com.

??通信作者；E-mail：xyli＠rcees.ac.cn.

密云水庫（40°30′N，116°56′E）是北京市城市生活用水的主要地表水源，位于北京市中心東北約100 km的密云縣，是一個山谷型的半封閉型的水庫，它是潮白河水系上最大的水庫，全庫最大蓄水量43.75×108m3，相應(yīng)水面面積188 km2，最大水深43.5 m［1-3］.近年密云水庫開展了多項水華防治工作，但由于水庫蓄水量的大幅減少，水質(zhì)已面臨富營養(yǎng)化的威脅，水庫部分區(qū)域已出現(xiàn)富營養(yǎng)化的征兆［4-5］.充足的營養(yǎng)物質(zhì)是發(fā)生富營養(yǎng)化的必要條件，因此，對密云水庫的水質(zhì)狀況進(jìn)行評價分析，對于控制水體富營養(yǎng)化、為庫區(qū)水資源保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)有十分重要的意義.

目前，我國已開展了大量的水質(zhì)監(jiān)測工作，然而由于水體中的物理化學(xué)過程復(fù)雜，使水環(huán)境問題診斷和識別非常困難［6］.將主成分分析、因子分析等多元統(tǒng)計方法應(yīng)用于河流、湖泊、地下水等環(huán)境領(lǐng)域，可以更好地說明水質(zhì)的時空變化規(guī)律，在國內(nèi)外的水質(zhì)評價與分析中已得到廣泛的應(yīng)用［7-8］.密云水庫水環(huán)境質(zhì)量已經(jīng)引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，相繼開展了密云水庫水體的地球化學(xué)特征［9］、密云水庫東西庫區(qū)的水質(zhì)與浮游藻類分析［10］、密云水庫總磷的富營養(yǎng)化分析與預(yù)測［11］、密云水庫中氮分布及遷移影響因素研究［12］等研究.但是利用多元統(tǒng)計方法，對密云水庫近22年的水質(zhì)變化進(jìn)行系統(tǒng)、詳細(xì)的評價研究還不多見.

本文運(yùn)用多元統(tǒng)計方法中的聚類分析對1990-2011年密云水庫庫區(qū)內(nèi)共12個監(jiān)測點(diǎn)（圖1，1大關(guān)橋、2辛莊橋、3內(nèi)湖、4石佛橋、5白河、6庫西、7庫東、8套里、9恒河、10潮河、11水源九廠、12金溝）進(jìn)行聚類研究，分析密云水庫庫區(qū)監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)現(xiàn)狀、各監(jiān)測點(diǎn)水環(huán)境相似性及空間分布特征.運(yùn)用因子分析和絕對主成分多元回歸分析法識別影響水質(zhì)的主要因子及各因子對水質(zhì)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率.此外，由于水質(zhì)檢測指標(biāo)的濃度受水量多少的直接影響，而不同季節(jié)的河流徑流量存在著季節(jié)性周期變化，因此不同季節(jié)的水質(zhì)資料缺乏直接可比性［13］，本文選取屬非參數(shù)檢驗方法的季節(jié)性Kendall檢驗及流量調(diào)節(jié)檢驗法分析歷年相同月份的水質(zhì)資料，研究了各水質(zhì)指標(biāo)的時間分布特征.旨在客觀評估密云水庫庫區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀，為日后有效的進(jìn)行水資源管理和改善治理提供科學(xué)依據(jù).

圖1 密云水庫監(jiān)測點(diǎn)位示意Fig.1 Water quality monitoring sites in Miyun Reservoir

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所用數(shù)據(jù)集合為1990-2011年密云水庫庫區(qū)內(nèi)共12個監(jiān)測點(diǎn)的月監(jiān)測數(shù)據(jù)，每個監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測9個水質(zhì)參數(shù)，包括：pH、電導(dǎo)率、濁度、氯化物、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、硝酸鹽氮、總氮.所有監(jiān)測點(diǎn)所采用的水質(zhì)數(shù)據(jù)均來源于密云水庫管理處，采樣和測試均符合國家水文水質(zhì)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn).采用SPSS 19軟件及美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）開發(fā)的季節(jié)性Kendall檢驗程序進(jìn)行分析.

1.2 數(shù)據(jù)分析與處理

1.2.1 聚類分析 考慮到不同水質(zhì)指標(biāo)之間存在數(shù)量級和單位的差異，首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化.利用SPSS 19軟件對1990-2011年庫區(qū)內(nèi)12個監(jiān)測點(diǎn)（圖1）進(jìn)行聚類分析.方法為系統(tǒng)聚類法，選擇組間聯(lián)接的聚類方法，親疏程度的計算選用平方Euclidean距離作為度量標(biāo)準(zhǔn)，使水質(zhì)特征相似的監(jiān)測點(diǎn)聚成一類.

1.2.2 因子分析 本文將水質(zhì)數(shù)據(jù)按汛期和非汛期分類后進(jìn)行因子分析，因子載荷矩陣采用主成分分析法提取特征值，采用特征值是否大于1作為判別依據(jù)，提取主成分.為了使因子的含義更加清晰使之更具有命名解釋性，采用方差最大法對因子載荷矩陣實(shí)行正交旋轉(zhuǎn)［14］，按第一因子降序的順序輸出旋轉(zhuǎn)后的因子載荷，分別提取出汛期和非汛期對水質(zhì)有主要影響的因子.根據(jù)因子得分系數(shù)矩陣可以分別得出每個因子的得分函數(shù)，并由因子得分函數(shù)計算出每個監(jiān)測點(diǎn)各因子得分.再根據(jù)每個因子的方差貢獻(xiàn)率和各監(jiān)測點(diǎn)的因子得分可計算出監(jiān)測點(diǎn)的因子綜合得分，詳細(xì)計算方法參見文獻(xiàn)［15-16］.

1.2.3 絕對主成分多元回歸分析（APCS-MLR） APCS-MLR是一種基于因子得分，評價各個因子對各個變量貢獻(xiàn)的統(tǒng)計方法［17］.其原理是以絕對因子得分為自變量，污染物濃度為因變量進(jìn)行多元線性回歸.回歸方程的系數(shù)可以將因子得分換算為各個污染源的污染物質(zhì)量貢獻(xiàn)濃度［18-20］.APCS-MLR可用于量化河流水體的污染源貢獻(xiàn)率，進(jìn)而推導(dǎo)每個識別的主因子的來源及貢獻(xiàn)率［21-24］，具體公式參見已有研究［21，25］.本文采用絕對主成分多元線性回歸分析法確定各影響因子對各水質(zhì)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率，量化分析污染源對不同水質(zhì)指標(biāo)的影響程度.

1.2.4 季節(jié)性Kendall檢驗及流量調(diào)節(jié)檢驗 季節(jié)性Kendall檢驗將歷年相同月份的水質(zhì)資料進(jìn)行比較，只考慮數(shù)據(jù)相對排列而不考慮其大小，其主要優(yōu)點(diǎn)是避免了季節(jié)性的影響，同時不受水質(zhì)資料的非正態(tài)性、季節(jié)性變化、流量相關(guān)、出現(xiàn)漏測值或小于檢測限值等的影響［26-27］.檢驗原理及具體模型詳見文獻(xiàn)［26，28］.根據(jù)模型要求，水質(zhì)序列過短無法準(zhǔn)確判斷是否存在趨勢，而水質(zhì)序列過長會導(dǎo)致趨勢被掩蓋或抵消，檢驗?zāi)陻?shù)一般不小于5年，不大于12年［29］.因此，本文選取2004-2011年共8年的逐月監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行水質(zhì)趨勢分析，分析參數(shù)包括總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量.

一般情況下，水質(zhì)變化還受到降雨、徑流、人類活動等多種因素的影響，為了判斷水質(zhì)變化是由流量因素造成的還是由污染源變化造成的，還需進(jìn)行季節(jié)性Kendall流量調(diào)節(jié)檢驗［30］.由于庫東的流量數(shù)據(jù)不完整，本文只對白河入庫和潮河入庫2個監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行季節(jié)性Kendall流量調(diào)節(jié)檢驗.本文季節(jié)性Kendall檢驗及流量調(diào)節(jié)檢驗采用美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）開發(fā)的季節(jié)性Kendall檢驗程序.

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)總體特征

密云水庫12個監(jiān)測點(diǎn)1990-2011年間水質(zhì)參數(shù)的相關(guān)關(guān)系矩陣及水質(zhì)監(jiān)測總體特征可以看出，密云水庫庫區(qū)水質(zhì)基本滿足生活飲用水衛(wèi)生要求（表1）.除濁度外，其他監(jiān)測指標(biāo)的變異系數(shù)均小于100%，說明監(jiān)測指標(biāo)都沒有很強(qiáng)時空差異性.其中pH、電導(dǎo)率、氯化物、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量的變異系數(shù)小于20%，說明其時空變異性小，濃度相對穩(wěn)定.氨氮、硝酸鹽氮和總氮的變異系數(shù)介于40%～100%之間，顯示出中等變異性，說明濃度具有一定的離散性.濁度的變異系數(shù)大于100%，說明濁度受人為影響很大，具有強(qiáng)變異性.除了總氮以外，其他指標(biāo)均符合GB 3838-2002水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn).

2.2 水質(zhì)空間分布特征

聚類分析的結(jié)果見圖2，以距離10為基準(zhǔn)，可將全部監(jiān)測點(diǎn)分為3類，第一類包括：1大關(guān)橋、3內(nèi)湖、5白河、6庫西、7庫東、8套里、9恒河、10潮河、11水源九廠、12金溝，第一類水體主要分布于密云水庫庫區(qū)內(nèi)部，水質(zhì)狀況相對較好.第二類水體為4石佛橋，是密云水庫上游白河入庫監(jiān)測點(diǎn)之一.第三類水體為2辛莊橋，辛莊橋是密云水庫上游潮河入庫監(jiān)測點(diǎn).第二類和第三類監(jiān)測點(diǎn)分別位于白河和潮河入庫上游處，水質(zhì)較第一類差.已有研究表明，密云水庫河流入庫處沉積物的總氮、總磷濃度較高，這可能是由于河流攜帶的營養(yǎng)物質(zhì)在入庫處發(fā)生沉積［31］，因此水質(zhì)較庫區(qū)內(nèi)差.其中，大關(guān)橋是白河入庫口，與庫區(qū)監(jiān)測點(diǎn)分為一類，這是由于白河流域人類活動和農(nóng)業(yè)集約化程度遠(yuǎn)低于潮河流域，潛在非點(diǎn)源污染較潮河流域少［32］.白河流域水質(zhì)明顯優(yōu)于潮河流域，大關(guān)橋的各項水質(zhì)指標(biāo)更接近庫區(qū)內(nèi)部因而分在第一類中.

表1 1990-2011年密云水庫水質(zhì)參數(shù)相關(guān)系數(shù)矩陣及統(tǒng)計描述_Tab.1 Correlations and statistic description of water quality parameters in Miyun Reservoir during 1990-2011_

2.3 水環(huán)境因子空間綜合評價

根據(jù)檢驗結(jié)果，汛期和非汛期的巴特利特球度檢驗（Bartlett test of sphericity）統(tǒng)計量的相應(yīng)概率都為0.000＜0.05，KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）值都介于0.5～0.7之間，表明數(shù)據(jù)具有一定的相關(guān)性，比較適合做因子分析［20］.汛期和非汛期因子載荷矩陣和因子得分系數(shù)矩陣分別見表2和表3.

由旋轉(zhuǎn)后因子載荷可知，汛期主成分分析中共提取了3個特征值大于1的公因子，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到93.93%（表2）.因子1與氯化物、電導(dǎo)率、氨氮、總氮、硝酸鹽氮、濁度呈正相關(guān)，主要反映了農(nóng)業(yè)營養(yǎng)物質(zhì)對水體的影響，這部分因素的方差貢獻(xiàn)率占44.61%.因子2與pH呈負(fù)相關(guān)，與五日生化需氧量呈正相關(guān)，方差貢獻(xiàn)率占32.75%，主要是水體內(nèi)生物化學(xué)因素的影響［33］.因子3與高錳酸鹽指數(shù)呈高度正相關(guān)，主要與化學(xué)需氧量有關(guān)，此類主要反映了與有機(jī)物相關(guān)的因素對水質(zhì)的影響，方差貢獻(xiàn)率占16.57%.3個因子共解釋了93.93%的水質(zhì)變異，剩余因子的貢獻(xiàn)率僅為6.07%.

圖2 1990-2011年密云水庫監(jiān)測點(diǎn)聚類分析結(jié)果Fig.2 Cluster analysis result of water quality monitoring sites in Miyun Reservoir during 1990-2011

由旋轉(zhuǎn)后因子載荷可知，非汛期主成分分析中共提取了3個特征值大于1的公因子，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到92.52%（表3）.因子1主要與電導(dǎo)率、硝酸鹽氮、總氮呈正相關(guān)，與高錳酸鹽指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，該主成分主要反映了農(nóng)牧業(yè)排放引起的污染，這部分因素的方差貢獻(xiàn)率占37.70%.因子2方差貢獻(xiàn)率占29.57%，其中氨氮和濁度占有較高的因子載荷，主要反映了人類活動所產(chǎn)生的污染.因子3與五日生化需氧量呈正相關(guān)，與pH呈負(fù)相關(guān)，方差貢獻(xiàn)率占25.24%，主要是水體內(nèi)生物化學(xué)因素的影響［33］.3個因子共解釋了92.52%的水質(zhì)變異，剩余因子的貢獻(xiàn)率僅為7.48%.

本文通過APCS-MLR進(jìn)一步計算了汛期和非汛期不同影響因子對各水質(zhì)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率，結(jié)果表明汛期密云水庫庫區(qū)水質(zhì)主要受到農(nóng)業(yè)營養(yǎng)物質(zhì)的影響，其次為水體內(nèi)生物化學(xué)因素和有機(jī)物的影響.農(nóng)業(yè)營養(yǎng)物質(zhì)主要影響氯化物、電導(dǎo)率、氨氮、總氮和硝酸鹽氮，其貢獻(xiàn)率分別為91.3%、85.2%、84.9%、71.2%和66.7%.生物化學(xué)因素主要影響五日生化需氧量、硝酸鹽氮、總氮和濁度，其貢獻(xiàn)率分別為76.3%、64.1%、60.3%和57.2%.有機(jī)物影響因素對高錳酸鹽指數(shù)的貢獻(xiàn)率達(dá)到了93.4%，對五日生化需氧量的貢獻(xiàn)率為

56.3%（表2）.非汛期密云水庫庫區(qū)水質(zhì)主要受到農(nóng)牧業(yè)排放因素的影響，其次為人類活動因素和水體生物化學(xué)因素的影響.農(nóng)牧業(yè)排放因素主要影響電導(dǎo)率、硝酸鹽氮和總氮，貢獻(xiàn)率分別為87.7%、75.4%和70.6%.人類活動主要影響氨氮和濁度，貢獻(xiàn)率分別為91.8%和84.4%.生物化學(xué)因素主要影響五日生化需氧量、總氮和硝酸鹽氮，貢獻(xiàn)率分別為88.4%、52.7%和48.6%（表3）.

表2 1990-2011年汛期旋轉(zhuǎn)后因子載荷、因子得分系數(shù)矩陣及污染源貢獻(xiàn)率Tab.2 Rotated component matrix，component score matrix and contribution of pollutant sources in flood season during 1990-2011

表3 1990-2011年非汛期旋轉(zhuǎn)后因子載荷、因子得分系數(shù)矩陣及污染源貢獻(xiàn)率Tab.3 Rotated component matrix，component score matrix and contribution of pollutant sources in non-flood season during 1990-2011

每個監(jiān)測點(diǎn)的因子得分及綜合得分結(jié)果見表4.經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理的數(shù)據(jù)，因子得分的均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1，正值表示高于平均水平，負(fù)值表示低于平均水平.汛期辛莊橋、石佛橋和金溝在因子1上的得分較高，分別為2.50、1.16和0.56（表4），說明這幾個監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)在汛期受到農(nóng)業(yè)營養(yǎng)物質(zhì)的影響較大.因子2得分較高的監(jiān)測點(diǎn)依次為大關(guān)橋、內(nèi)湖和恒河，其得分分別為1.47、0.71和0.70，表明這幾個監(jiān)測點(diǎn)主要受水體內(nèi)生物化學(xué)因素的影響.因子3得分較高的監(jiān)測點(diǎn)依次為金溝、水源九廠和內(nèi)湖，其得分分別為1.87、1.79和0.49，表明這幾個監(jiān)測點(diǎn)的有機(jī)物污染相對嚴(yán)重.綜合得分最高的前三名依次是辛莊橋、內(nèi)湖和大關(guān)橋.

辛莊橋是密云水庫上游潮河入庫監(jiān)測點(diǎn)，大關(guān)橋是密云水庫上游白河入庫監(jiān)測點(diǎn)，汛期由于徑流沖刷，使得上游污染物進(jìn)入水體，因而這2類監(jiān)測點(diǎn)的綜合因子得分較庫區(qū)高.內(nèi)湖水體與主庫區(qū)水體有一窄壩相隔，當(dāng)水位低于150 m時，通過側(cè)滲、擴(kuò)散等途徑與主庫區(qū)水發(fā)生物質(zhì)交換，內(nèi)湖水體由于流動性差，水質(zhì)總體較主庫區(qū)水質(zhì)差，達(dá)到富營養(yǎng)化水平［34］.在汛期，庫區(qū)內(nèi)的潮河、庫西和白河監(jiān)測點(diǎn)綜合水質(zhì)較好.

非汛期石佛橋、辛莊橋和水源九廠在因子1上得分較高，分別為2.08、1.45和0.44，說明這幾個監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)在非汛期主要受農(nóng)牧業(yè)排放因素的影響.因子2得分較高的監(jiān)測點(diǎn)依次為金溝、辛莊橋和內(nèi)湖，其得分分別為1.97、1.78和0.67，表明這幾個監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)主要受人類活動產(chǎn)生的影響.因子3得分較高的監(jiān)測點(diǎn)依次為大關(guān)橋、辛莊橋和內(nèi)湖，其得分分別為1.49、1.28和1.14，其中，大關(guān)橋和內(nèi)湖在汛期和非汛期都受到水體內(nèi)生物化學(xué)因素的影響.綜合得分最高的前三名依次是辛莊橋、石佛橋和大關(guān)橋，這3個監(jiān)測點(diǎn)分別位于密云水庫上游潮河入庫和白河入庫，綜合水質(zhì)相對較差.在非汛期，庫區(qū)內(nèi)庫東、套里和恒河監(jiān)的綜合水質(zhì)較好.

表4 監(jiān)測點(diǎn)污染情況綜合評分Tab.4 Comprehensive score of monitoring sites contamination

2.4 水質(zhì)時間分布特征

根據(jù)密云水庫管理處的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)和聚類分析結(jié)果，選取白河入庫（大關(guān)橋）、潮河入庫（辛莊橋）作為入庫水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)，庫西、庫東和內(nèi)湖作為庫區(qū)水質(zhì)的代表性監(jiān)測點(diǎn)，水源九廠為出庫水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)，對密云水庫1990-2011年共22年的水質(zhì)年際變化進(jìn)行分析.

除內(nèi)湖以外，其余5個監(jiān)測點(diǎn)高錳酸鹽指數(shù)的變化趨勢基本一致（圖3a）.1991-1995年呈上升趨勢，后緩慢下降，趨于平緩，2000-2004年間內(nèi)湖水體中的高錳酸鹽指數(shù)出現(xiàn)大幅上升，明顯高于其他監(jiān)測點(diǎn).劉曉端等于2001年對密云水庫的營養(yǎng)狀況進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)密云水庫主庫區(qū)水體呈中營養(yǎng)化，而內(nèi)湖水體呈富營養(yǎng)化［34］，這可能是由于早期在內(nèi)湖進(jìn)行網(wǎng)箱養(yǎng)魚投餌和魚類糞便的積累所導(dǎo)致的水質(zhì)惡化引起的［35］.

1990-2002年間，各監(jiān)測點(diǎn)五日生化需氧量的變化趨勢不同且年際波動較大（圖3b）.2003年以后，6個監(jiān)測點(diǎn)五日生化需氧量的變化趨勢一致：在2005年同時出現(xiàn)一個高峰，之后迅速回落，2006年以后一直保持平穩(wěn).這可能是由于2006年以后，北京市和河北在潮白河流域?qū)嵤暗靖暮怠惫こ蹋?2］，有效減少了上游五日生化需氧量，同時有效減少了庫區(qū)濃度.此外，內(nèi)湖監(jiān)測點(diǎn)近年來有略微上升的趨勢，有污染的潛在風(fēng)險，還需進(jìn)一步加強(qiáng)管理.

1996年以前，各監(jiān)測點(diǎn)總磷濃度呈現(xiàn)波動上漲，1996-2000年各監(jiān)測點(diǎn)總磷濃度迅速回落（圖3c）.根據(jù)水文頻率分析（皮爾遜3型曲線法）判斷，2002年為相對枯水年［36］，上游來水量較低，潮白河入庫總磷濃度也相對較低.2004年為相對豐水年［37］，隨著上游徑流量的增加，潮白河入庫的總磷濃度同時出現(xiàn)一個小高峰.這主要是由于密云水庫中94%的總磷是通過上游河流來水帶入水庫中，并且主要為顆粒態(tài)磷在降水

驅(qū)動下隨上游徑流攜帶的泥沙進(jìn)入水體，因此上游河流輸入對庫區(qū)總磷滯留占最主要的貢獻(xiàn)［38］.2000年以后，潮河入庫、白河入庫和內(nèi)湖的總磷濃度出現(xiàn)小幅波動但最終濃度降低到和庫區(qū)內(nèi)一致，庫區(qū)內(nèi)總磷濃度基本保持平穩(wěn).這可能是由于該流域加強(qiáng)管理措施和治理力度，使得入庫徑流中總磷濃度減少，因而庫區(qū)水質(zhì)得以好轉(zhuǎn)［39］.此外，2006年開始的“稻改旱”工程和2008年開始的水華防治工程在控磷方面也顯示出顯著的效果.

潮河入庫的總氮濃度呈明顯增加的趨勢，總氮濃度均值約為4 mg／L（圖3d）.白河入庫總氮濃度一直小幅上漲，自1999年后大約為2 mg／L.庫區(qū)內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)的總氮濃度基本保持穩(wěn)定，近20年來基本維持在1 mg／L附近.研究發(fā)現(xiàn)，密云水庫主要入庫河段總氮濃度的變化規(guī)律與硝態(tài)氮濃度類似［40］，表明總氮的增加主要是受硝態(tài)氮增加的影響.密云水庫上游尤其是潮河流域地下水硝態(tài)氮污染嚴(yán)重［41］，硝態(tài)氮隨著降水和灌溉等淋溶作用進(jìn)入地下水，再補(bǔ)給到河流，可能是潮河入庫總氮濃度偏高的主要原因［32］.

圖3 1990-2011年密云水庫主要水質(zhì)指標(biāo)年際變化Fig.3 Interannual variation of main water quality index in Miyun Reservoir during 1990-2011

2.5 季節(jié)性Kendall檢驗

季節(jié)性Kendall濃度檢驗結(jié)果見表5.檢驗統(tǒng)計量S為“一致對數(shù)”P（隨時間增長后面的值高于前面的值）與“不一致對數(shù)”M（隨時間的增長后面的值低于前面的值）的差值.Z為標(biāo)準(zhǔn)方差，通常取顯著性水平α為0.1和0.01，當(dāng)α≤0.01時，｜Z｜＞2.567，說明檢驗具有高度顯著性水平；當(dāng)0.01＜α≤0.1時，1.645＜｜Z｜＜2.567，說明檢驗效果顯著.τ為相關(guān)系數(shù)，若τ為正，則表明水質(zhì)序列具有顯著或高度顯著上升趨勢；若τ為負(fù)，說明水質(zhì)序列趨勢是下降的；當(dāng)τ為零時，表明無趨勢［42-43］.白河入庫段總磷濃度和高錳酸鹽指數(shù)無明顯升降趨勢，總氮濃度顯著上升，五日生化需氧量高度顯著下降.潮河入庫段總氮濃度高度顯著上升，總磷濃度高度顯著下降，高錳酸鹽指數(shù)無明顯升降趨勢，五日生化需氧量顯著下降.庫東總氮濃度、總磷濃度和高錳酸鹽指數(shù)均無明顯升降趨勢，五日生化需氧量顯著下降.與潮白河入庫水質(zhì)變化相比，庫區(qū)水質(zhì)變化趨勢較小，這可能是因為庫區(qū)蓄水量大，對入庫水質(zhì)指標(biāo)起到了稀釋的作用，因而濃度變化不大.密云水庫的總氮主要來自潮河流域［44］，這是因為潮河流域人口密度大，農(nóng)業(yè)集約化程度高，降雨徑流的沖刷使得大量化

肥和禽畜糞便流失匯入河道，最終進(jìn)入水庫［45］.另一方面，總氮濃度在潮河入庫處呈上升趨勢，而在庫區(qū)內(nèi)無明顯升降趨勢，除了稀釋的原因外還可能是因為庫區(qū)內(nèi)水體具有一定的自凈作用，因而即便入庫處濃度呈上升趨勢庫區(qū)內(nèi)的總氮濃度仍能維持穩(wěn)定.3個監(jiān)測點(diǎn)的高錳酸鹽指數(shù)都無明顯升降趨勢，這說明目前密云水庫水污染防治和水資源保護(hù)工作控制的較好，可繼續(xù)維持或進(jìn)一步加強(qiáng)治理.白河入庫的五日生化需氧量呈高度顯著下降趨勢，潮河入庫和庫東的五日生化需氧量呈顯著下降趨勢，說明密云水庫水質(zhì)無論是上游入庫還是庫區(qū)都整體趨好.

表5 季節(jié)性Kendall濃度檢驗結(jié)果Tab.5 Results of seasonal Kendall concentration analysis

雖然季節(jié)性Kendall檢驗的結(jié)果可以反映某個水質(zhì)指標(biāo)的升降結(jié)果及數(shù)據(jù)符合該升降趨勢的程度，但無法反映所判斷趨勢的大小，還需通過季節(jié)性Kendall斜率r進(jìn)一步分析［30］.其中，潮河入庫總氮濃度的上升速率最快，平均每年上升0.3025 mg／L.其次是白河入庫和庫東，平均每年分別上升0.0583和0.0233 mg／L.潮河入庫的總磷濃度平均每年下降0.0051 mg／L，白河入庫和庫東的總磷濃度都無明顯升降.3個監(jiān)測點(diǎn)的高錳酸鹽指數(shù)都無明顯升降趨勢.由于季節(jié)性Kendall檢驗法最終得到的是一個多年的趨勢分析結(jié)果，而沒有反映中間的升降過程，如監(jiān)測指標(biāo)在某一季節(jié)（或月份）表現(xiàn)為上升趨勢，而另一季節(jié)（或月份）表現(xiàn)為下降趨勢，則相互抵消后最終分析結(jié)果也有可能為無明顯升降趨勢［30］.白河入庫的五日生化需氧量下降速率最快，平均每年下降0.040 mg／L.其次是庫東和潮河入庫，平均每年分別下降0.025和0.020 mg／L.

2004-2011年潮、白河入庫監(jiān)測點(diǎn)水環(huán)境因子濃度與流量的關(guān)系見圖4.一般而言，對于點(diǎn)源污染物，隨著流量的增加，由于稀釋作用濃度會降低.對于非點(diǎn)源污染物，在汛期當(dāng)遇到普通降雨時，僅有部分非點(diǎn)源污染物進(jìn)入河流，其濃度可能小于河道本身濃度，從而起到稀釋作用.當(dāng)遇到大暴雨時，隨著流量的快速增加，大量非點(diǎn)源物質(zhì)遷移到水體中，使得濃度增加［32］.其中，對于白河入庫監(jiān)測點(diǎn)，高錳酸鹽指數(shù)隨著流量的增加而增加，說明高錳酸鹽指數(shù)主要來自于非點(diǎn)源污染.隨著流量的增大，總氮、總磷和五日生化需氧量濃度都沒有明顯增高，說明白河流域這3個指標(biāo)的潛在非點(diǎn)源污染較少.對于潮河而言，隨著流量的增加，總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量的濃度都增大，其中總氮和高錳酸鹽指數(shù)對流量的變化最為敏感.由于潮河流域人類活動和農(nóng)業(yè)集約化程度遠(yuǎn)高于白河流域，使得水分利用、點(diǎn)源排放、農(nóng)田面積和化肥使用都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于白河流域，因而潮河流域?qū)α髁康淖兓用舾校焙恿饔虻臐撛诜屈c(diǎn)源污染較白河流域多［32］.潮、白河入庫的其他監(jiān)測指標(biāo)均不符合隨流量增加濃度降低的規(guī)律，因而可以判斷水環(huán)境指標(biāo)濃度的變化主要是非點(diǎn)源作用的結(jié)果.

為了判斷造成水質(zhì)變化的原因，對各監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)一步進(jìn)行了季節(jié)性Kendall流量調(diào)節(jié)檢驗，結(jié)果見表6.其中r2為反映流量和污染物濃度相關(guān)關(guān)系的參數(shù).比較表5和表6可以發(fā)現(xiàn)，除白河入庫的總氮和總磷外，其他監(jiān)測指標(biāo)的變化趨勢經(jīng)流量調(diào)節(jié)前后基本一致，表明流量并不是引起水質(zhì)趨勢變化的主要因素，水質(zhì)的變化主要是由于污染源變化而引起.白河入庫和潮河入庫的總氮濃度均呈高度顯著上升趨勢，表明來源

有所增加.高錳酸鹽指數(shù)無明顯升降.總磷和五日生化需氧量呈顯著或高度顯著下降趨勢，表明來源有所減少.

圖4 2004-2011年潮、白河入庫監(jiān)測點(diǎn)水環(huán)境因子濃度與流量的關(guān)系Fig.4 The relationships between pollutant concentrations and the flow in water quality monitoring sites in Chaohe and Baihe rivers during 2004-2011

表6 季節(jié)性Kendall流量調(diào)節(jié)濃度檢驗結(jié)果Tab.6 Results of flow regulated seasonal Kendall concentration analysis

3 結(jié)論

1）汛期密云水庫庫區(qū)水質(zhì)主要受到農(nóng)業(yè)營養(yǎng)物質(zhì)的影響，其次為水體內(nèi)生物化學(xué)因素和有機(jī)物的影響.農(nóng)業(yè)營養(yǎng)物質(zhì)主要影響氯化物、電導(dǎo)率、氨氮、總氮和硝酸鹽氮.生物化學(xué)因素主要影響五日生化需氧量、硝酸鹽氮、總氮和濁度.有機(jī)物影響因素主要影響高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量.非汛期密云水庫庫

區(qū)水質(zhì)主要受到農(nóng)牧業(yè)排放因素的影響，其次為人類活動因素和水體生物化學(xué)因素的影響.農(nóng)牧業(yè)排放因素主要影響電導(dǎo)率、硝酸鹽氮和總氮.人類活動主要影響氨氮和濁度，生物化學(xué)因素主要影響五日生化需氧量、總氮和硝酸鹽氮.因子得分綜合評價顯示汛期辛莊橋、內(nèi)湖和大關(guān)橋綜合水質(zhì)較差，潮河、庫西和白河綜合水質(zhì)較好.非汛期辛莊橋、石佛橋和大關(guān)橋綜合水質(zhì)較差，庫東、套里和恒河綜合水質(zhì)較好.

2）1990-2011年密云水庫主要水質(zhì)指標(biāo)年際變化表明：高錳酸鹽指數(shù)（除內(nèi)湖外）1991-1995年呈上升趨勢，后緩慢下降，趨于平緩.1990-2002年間，各監(jiān)測點(diǎn)五日生化需氧量變化趨勢不同且年際波動較大. 2003年以后，所有監(jiān)測點(diǎn)五日生化需氧量的變化趨勢逐漸一致，在2005年同時出現(xiàn)一個高峰，之后迅速回落，并保持平穩(wěn).1996年以前，各監(jiān)測點(diǎn)總磷濃度呈現(xiàn)波動上漲，1996年后迅速回落并逐漸趨向平穩(wěn).1990-2011年整個期間各監(jiān)測點(diǎn)總氮濃度基本保持穩(wěn)定，潮河入庫的總氮濃度明顯高于其他監(jiān)測點(diǎn).總體上內(nèi)湖水質(zhì)污染較為嚴(yán)重，還需進(jìn)一步加強(qiáng)管理.

3）季節(jié)性Kendall檢驗結(jié)果表明：白河入庫段的水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)和總磷無明顯升降趨勢，總氮濃度顯著上升，五日生化需氧量高度顯著下降.潮河入庫段高錳酸鹽指數(shù)無明顯升降趨勢，總氮濃度高度顯著上升，總磷濃度高度顯著下降，五日生化需氧量顯著下降.庫東總氮、總磷和高錳酸鹽指數(shù)均無明顯升降趨勢，五日生化需氧量顯著下降.除白河入庫的總氮和總磷外，其他監(jiān)測指標(biāo)的變化趨勢經(jīng)流量調(diào)節(jié)前后基本一致，表明流量并不是引起水質(zhì)趨勢變化的主要因素，水質(zhì)的變化主要是由于污染源變化而引起.

4 建議

1）近年來密云水庫水位持續(xù)下降，蓄水量減少使得水庫的納污能力和自凈能力明顯降低.2015年“南水北調(diào)”中線工程順利通水，來水經(jīng)由密云水庫調(diào)蓄工程輸入密云水庫，同時減少密云水庫出庫水量，能提高密云水庫水位，改善低水位運(yùn)行現(xiàn)狀，加強(qiáng)自身恢復(fù)能力.

2）源解析結(jié)果可知，農(nóng)業(yè)營養(yǎng)物質(zhì)排放對水質(zhì)影響最大.應(yīng)發(fā)展與水源保護(hù)相適應(yīng)的生態(tài)農(nóng)業(yè)，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局，減少化肥農(nóng)藥的使用，控制面源污染.

3）建立水庫周邊污水及垃圾處理設(shè)施，避免生活污水直接排入河道，提高企業(yè)污水處理能力，加強(qiáng)村鎮(zhèn)垃圾收集和無害化處理.

4）綜合水質(zhì)分析結(jié)果表明，無論汛期還是非汛期潮、白河入庫監(jiān)測點(diǎn)的綜合水質(zhì)都較差.要加強(qiáng)潮、白河入庫口生態(tài)濕地建設(shè)和保護(hù)，充分發(fā)揮水生植物的水質(zhì)凈化功能，減少上游污染輸入.

5）庫區(qū)實(shí)行封閉管理，減少生產(chǎn)建設(shè)和旅游等人類活動的影響.在河岸帶種植可有效截留降雨地表徑流的植被，減少徑流污染物進(jìn)入河道.

6）建立智能水庫管理系統(tǒng).以已有監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，充分利用信息化技術(shù)和數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建密云水庫流域水環(huán)境安全保障平臺，進(jìn)行洪水預(yù)報、水質(zhì)安全及富營養(yǎng)化預(yù)警和生物預(yù)警.增強(qiáng)決策的科學(xué)性和預(yù)見性，提高水庫的應(yīng)急反應(yīng)和處置能力.

［1］ Chen Yongcan，Zhang Baoxu，Li Yuliang.Study on model for vertical distribution of water temperature in Miyun Reservoir. Journal of Hydraulic Engineering，1998，（9）：14-20（in Chinese with English abstract）.［陳永燦，張寶旭，李玉梁.密云水庫垂向水溫模型研究.水利學(xué)報，1998，（9）：14-20.］

［2］ Su Baolin，Wang Jianping，Jia Haifeng et al.Non-point source modeling system of the Miyun Reservoir watershed.Journal of Tsinghua University：Science and Technology，2006，46（3）：355-359（in Chinese with English abstract）.［蘇保林，王建平，賈海峰等.密云水庫流域非點(diǎn)源模型系統(tǒng).清華大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，46（3）：355-359.］

［3］ Wang Qingsuo，Mei Xurong，Zhang Yanqin et al.Review of water quality of Miyun Reservoir.Journal of Agricultural Science and Technology，2009，11（1）：45-50（in Chinese with English abstract）.［王慶鎖，梅旭榮，張燕卿等.密云水庫水質(zhì)研究綜述.中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2009，11（1）：45-50.］

［4］ Liu Xia，Du Guisen，Zhang Hui et al.Phytoplankton and nutrient degree of water body in Miyun Reservoir.Research of Environmental Sciences，2003，16（1）：27-29（in Chinese with English abstract）.［劉霞，杜桂森，張會等.密云水庫的浮游植物及水體營養(yǎng)程度.環(huán)境科學(xué)研究，2003，16（1）：27-29］

［5］ Du Guisen，Liu Xiaorui，Liu Xia et al.Analysis on trophic state of water body in Miyun Reservoir.Acta Hydrobiologica Sinica，2004，28（2）：191-196（in Chinese with English abstract）.［杜桂森，劉曉端，劉霞等.密云水庫水體營養(yǎng)狀態(tài)分析.水生生物學(xué)報，2004，28（2）：191-196］

［6］ Zhang Lingsong，Liu Tingliang，Meng Fansheng et al.Multivariate statistical analysis of Songhua River water quality.Environmental Pollution and Control，2013，35（9）：28-34（in Chinese with English abstract）.［張鈴松，劉廷良，孟凡生等.松花江水質(zhì)的多元統(tǒng)計分析.環(huán)境污染與防治，2013，35（9）：28-34.］

［7］ Sun Guohong，Shen Yue，Xu Yingming et al.Water quality assessment of Yellow River based on multivariate statistical analysis.Journal of Agro-Environment Science，2011，30（6）：1193-1199（in Chinese with English abstract）.［孫國紅，沈躍，徐應(yīng)明等.基于多元統(tǒng)計分析的黃河水質(zhì)評價方法.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2011，30（6）：1193-1199.］

［8］ Yu Hui，Yan Shuwen，Xu Jun.Multivariate statistical analysis of water quality in the inflow and outflow rivers of Lake Taihu.Resources and Environment in the Yangtze Basin，2010，19（6）：696-702（in Chinese with English abstract）.［余輝，燕姝雯，徐軍.太湖出入湖河流水質(zhì)多元統(tǒng)計分析.長江流域資源與環(huán)境，2010，19（6）：696-702.］

［9］ Ge Xiaoli，Liu Xiaoduan，Pan Xiaochuan et al.The geochemical characteristics of water body in Miyun Reservoir.Rock and Mineral Analysis，2003，22（1）：44-48（in Chinese with English abstract）.［葛曉立，劉曉端，潘小川等.密云水庫水體的地球化學(xué)特征.巖礦測試，2003，22（1）：44-48.］

［10］ Li Huimin，Meng Fanyan，Du Guisen et al.Analysis on the phytoplankton and water quality in eastern and western Miyun Reservoir.J Lake Sci，2007，19（2）：146-150（in Chinese with English abstract）.DOI：10.18307／2007.0206.［李慧敏，孟凡艷，杜桂森等.密云水庫東西庫區(qū)的水質(zhì)與浮游藻類分析.湖泊科學(xué)，2007，19（2）：146-150.］

［11］ Xu Qing，Yang Tianxing，Liu Xiaoduan et al.Analysis and prediction of eutrophication for Miyun Reservoir.Journal of Jilin University：Earth Science Edition，2003，33（3）：315-318（in Chinese with English abstract）.［徐清，楊天行，劉曉端等.密云水庫總磷的富營養(yǎng)化分析與預(yù)測.吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版），2003，33（3）：315-318.］

［12］ Liang Xiujuan，Xiao Changlai，Yang Tianxing et al.Research of the influence factor of nitrogen distribution and migration in Miyun Reservoir.Science in China（Series D），2006，35（A01）：272-280（in Chinese）.［梁秀娟，肖長來，楊天行等.密云水庫中氮分布及遷移影響因素研究.中國科學(xué)：D輯：地球科學(xué)，2006，35（A01）：272-280.］

［13］ Shi Zhimin，Su Huiyan.Water quality trend analysis of Daling River（Chaoyang Section）based on seasonal Kendal analysis.Ground Water，2009，31（3）：88，101（in Chinese）.［時志敏，蘇慧艷.基于季節(jié)性Kendal法的大凌河朝陽段水質(zhì)趨勢分析.地下水，2009，31（3）：88，101.］

［14］ Zhang Wangshou，Li Xiaoxiu，Wang Xiaoyan et al.Temporal and spatial variations of water pollution in Wuqing section of Beiyunhe River.Acta Scientiae Circumstantiae，2012，32（4）：836-846（in Chinese with English abstract）.［張汪壽，李曉秀，王曉燕等.北運(yùn)河武清段水污染時空變異特征.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2012，32（4）：836-846.］

［15］ Wu Yuhong，Tian Xiaohong，Nan Xiongxiong et al.Evaluation of soil quality under conservation tillage via factor and cluster analyses.Chinese Journal of Eco-Agriculture，2010，18（2）：223-228（in Chinese with English abstract）.DOI：10. 3724／SP.J.1011.2010.00223.［吳玉紅，田霄鴻，南雄雄等.基于因子和聚類分析的保護(hù)性耕作土壤質(zhì)量評價研究.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，18（2）：223-228.］

［16］ Xue Wei ed.Data Analysis based on SPSS.Beijing：China Renmin University Press，2006（in Chinese）.［薛薇.基于SPSS的數(shù)據(jù)分析.北京：中國人民大學(xué)出版社，2006.］

［17］ Li Yilu，Zhang Yuhu，Jia Haifeng et al.Spatio-temporal characteristics and source identification of water pollutants in ancient town of Suzhou.Acta Scientiae Circumstantiae，2014，34（4）：1032-1044（in Chinese with English abstract）.［李義祿，張玉虎，賈海峰等.蘇州古城區(qū)水體污染時空分異特征及污染源解析.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2014，34（4）：1032-1044.］

［18］ Liu Y，Guo H，Yang P et al.Exploring the influence of lake water chemistry on chlorophyll a：A multivariate statistical model analysis.Ecological Modelling，2010，221（4）：681-688.DOI：10.1016／j.ecolmodel.2009.03.010.

［19］ Zhou F，Huang GH，Guo H et al.Spatio-temporal patterns and source apportionment of coastal water pollution in eastern Hong Kong.Water Research，2007，41（15）：3429-3439.DOI：10.1016／j.watres.2007.04.022.

［20］ Ma Xiping，Lv Xiaofei，Zhang Lihong et al.Assessment of water quality and source apportionment of pollution in Liao River Basin.Water Resources Protection，2011，27（4）：1-4，73（in Chinese with English abstract）.［馬溪平，呂曉飛，張利紅等.遼河流域水質(zhì)現(xiàn)狀評價及其污染源解析.水資源保護(hù)，2011，27（4）：1-4，73.］

［21］ Thurston GD，Spengler JD.A quantitative assessment of source contributions to inhalable particulate matter pollution in

metropolitan Boston.Atmospheric Environment（1967），1985，19（1）：9-25.DOI：10.1016／0004-6981（85）90132-5.

［22］ Morales MM，Mart? P，Llopis A et al.An environmental study by factor analysis of surface seawaters in the Gulf of Valencia（Western Mediterranean）.Analytica Chimica Acta，1999，394（1）：109-117.DOI：10.1016／S0003-2670（99）00198-1.

［23］ Zhang Y，Guo F，Meng W et al.Water quality assessment and source identification of Daliao river basin using multivariate statistical methods.Environmental Monitoring and Assessment，2009，152（1）：105-121.DOI：10.1007／s10661-008-0300-z.

［24］ Zhou F，Guo H，Liu L.Quantitative identification and source apportionment of anthropogenic heavy metals in marine sediment of Hong Kong.Environmental Geology，2007，53（2）：295-305.DOI：10.1007／s00254-007-0644-7.

［25］ Miller SL，Anderson MJ，Daly EP et al.Source apportionment of exposures to volatile organic compounds.I.Evaluation of receptor models using simulated exposure data.Atmospheric Environment，2002，36（22）：3629-3641.DOI：10.1016／S1352-2310（02）00279-0.

［26］ Sun Song.Application of the seasonal Kendall's test method in water quality tendency analysis of Huangtan Reservoir. Guangzhou Environmental Science，2012，26（2）：31-33（in Chinese with English abstract）.［孫松.季節(jié)性Kendall檢驗法在黃壇水庫水質(zhì)趨勢分析中的應(yīng)用.廣州環(huán)境科學(xué)，2012，26（2）：31-33.］

［27］ Chen Wenle.Comparative analysis of water quality change trend assesment based on seasonal Kendall’s test method and Grey Situation Decision-comprehensive evaluation index method.Gansu Water Conservancy and Hydropower Technology，2010，46（5）：20-22（in Chinese）.［陳文樂.季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗法和灰色局勢決策-綜合評價指數(shù)法對水質(zhì)變化趨勢評價的對比分析.甘肅水利水電技術(shù)，2010，46（5）：20-22.］

［28］ Helsel DR，F(xiàn)rans LM.Regional Kendall test for trend.Environmental Science＆Technology，2006，40（13）：4066-4073. DOI：10.1021／es051650b.

［29］ Zhang Qingqiang.Application of Seasonal Kendall's test method in water quality trend analysis of tianjin surface water function areas.Journal of Anhui Agricultural Sciences，2013，41（21）：9016-9017（in Chinese with English abstract）.［張慶強(qiáng).季節(jié)性Kendall檢驗在天津地表水功能區(qū)水質(zhì)趨勢分析中的應(yīng)用研究.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（21）：9016-9017.］

［30］ Yang Jianbo，Zhang Yanzhai.Application of seasonal Kendall’s test method in water quality trend analysis of Huai River Basin.Hydrology，1991，（5）：44-47（in Chinese with English abstract）.［楊建波，張炎齋.季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗法在淮河流域水質(zhì)趨勢分析中的應(yīng)用.水文，1991，（5）：44-47.］

［31］ Wang Xiaoyan，Yuan Yingdong.Study on phosphorus adsorption and diffusion of sediment in Miyun Reservoir.Journal of Capital Normal University：Natural Science Edition，2005，18（3）：85-90（in Chinese with English abstract）.［王曉燕，苑迎冬.密云水庫底質(zhì)特征及吸附、釋放磷的實(shí)驗研究.首都師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，18（3）：85-90.］

［32］ Li Wenzan，Li Xuyong，Wang Xiaoxue.Trends in the total nitrogen concentration and the major influencing factors in the main rivers flowing into the Miyun Reservoir in recent 20 years.Acta Scientiae Circumstantiae，2013，33（11）：3047-3052（in Chinese with English abstract）.［李文贊，李敘勇，王曉學(xué).20年來密云水庫主要入庫河流總氮變化趨勢和影響因素.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2013，33（11）：3047-3052.］

［33］ Zhao Jie，Xu Zongxue，Liu Xingcai et al.Source apportionment in the Liao River Basin.China Environmental Science，2013，33（5）：838-842（in Chinese with English abstract）.［趙潔，徐宗學(xué)，劉星才等.遼河河流水體污染源解析.中國環(huán)境科學(xué)，2013，33（5）：838-842.］

［34］ Liu Xiaoduan，Ge Xiaoli，Xu Qing et al.Analysis on eutrophication status of inner lake in Miyun Reservoir.J Lake Sci，2002，14（4）：331-336（in Chinese with English abstract）.DOI：10.18307／2002.0406.［劉曉端，葛曉立，徐清等.密云水庫內(nèi)湖富營養(yǎng)化現(xiàn)狀分析.湖泊科學(xué)，2002，14（4）：331-336.］

［35］ Du Guisen，Han Zhiquan，Meng Fanyan et al.Study on effects of net-cage fishculture on water quality.Journal of Capital Normal University：Natural Science Edition，1993，14（4）：11-15（in Chinese with English abstract）.［杜桂森，韓志泉，孟繁艷等.網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水質(zhì)影響的研究.首都師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，1993，14（4）：11-15.］

［36］ Zeng Q，Qin L，Li X.The potential impact of an inter-basin water transfer project on nutrients（nitrogen and phosphorus）and chlorophyll a of the receiving water system.Science of the Total Environment，2015，536：675-686.DOI：10.1016／j. scitotenv.2015.07.042.

［37］ Shen Xiao，Du Xinzhong，Jia Dongmin et al.The influence of upstream input on phosphorus retention in Miyun Reservoir. Acta Scientiae Circumstantiae，2015，35（10）：3114-3120（in Chinese with English abstract）.［申校，杜新忠，賈東民

等.入庫河流輸入對密云水庫磷滯留過程的影響分析.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2015，35（10）：3114-3120.］

［38］ Wang Xiaoyan，Hu Qiuju，Zhu Fengyun et al.Loss of nutrients in runoff and soil in the watershed of Miyun Reservoir—As a example of shixia experimental area.Journal of Capital Normal University：Natural Science Edition，2001，22（2）：79-85（in Chinese with English abstract）.［王曉燕，胡秋菊，朱風(fēng)云等.密云水庫流域降雨徑流土壤中氮磷流失規(guī)律——以石匣試驗區(qū)為例.首都師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2001，22（2）：79-85.］

［39］ Liang Bo.Total amount control on non-point pollution from the watershed of Miyun Reservoir［Dissertation］.Beijing：Capital Normal University，2005（in Chinese with English abstract）.［梁博.密云水庫流域非點(diǎn)源污染總量控制研究［學(xué)位論文］.北京：首都師范大學(xué)，2005.］

［40］ Yu Yilei，Wang Qingsuo.Analysis of seasonal changes of water quality in Miyun Reservoir and reaches of its main influents.Agricultural Meteorology，2008，29（4）：432-435（in Chinese with English abstract）.［于一雷，王慶鎖.密云水庫及其主要河流入庫河段水質(zhì)的季節(jié)變化.中國農(nóng)業(yè)氣象，2008，29（4）：432-435.］

［41］ Wang Qingsuo，Sun Dongbao，Hao Weiping et al.Nitrate concentration distribution in groundwater of the Miyun Reservoir watershed.Acta Pedologica Sinica，2011，48（1）：141-150（in Chinese with English abstract）.［王慶鎖，孫東寶，郝衛(wèi)平等.密云水庫流域地下水硝態(tài)氮的分布及其影響因素.土壤學(xué)報，2011，48（1）：141-150.］

［42］ Jiang Tao，Zhang Xiaolei，Chen Xiaohong.The characteristics of water quality change for the main control sections in the middle and upper reaches of East River.J Lake Sci，2009，21（6）：873-878（in Chinese with English abstract）.DOI：10. 18307／2009.0618.［江濤，張曉磊，陳曉宏.東江中上游主要控制斷面水質(zhì)變化特征.湖泊科學(xué)，2009，21（6）：873-878.］

［43］ Hu Guohua，Tang Zhongwang，Xiao Xiangqun.Trend analysis of water quality of Sanmenxia Reservoir of the yellow river. Geography and Geo-Information Science，2004，20（3）：86-88（in Chinese with English abstract）.［胡國華，唐忠旺，肖翔群.季節(jié)性Kendall檢驗及其在三門峽水庫水質(zhì)趨勢分析中的應(yīng)用.地理與地理信息科學(xué)，2004，20（3）：86-88.］

［44］ Wang Xiaoyan，Guo Fang，Cai Xinguang et al.Non-point source pollution loading of Miyun Reservoir，Beijing.Urban Environment＆Urban Ecology，2003，16（1）：31-33（in Chinese with English abstract）.［王曉燕，郭芳，蔡新廣等.密云水庫潮白河流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷.城市環(huán)境與城市生態(tài)，2003，16（1）：31-33.］

［45］ Bao Quansheng，Cao Lijun，Wang Huadong.Assessment research of non-point source pollution loading of Miyun Reservoir. Water Resources Protection，1997，（1）：8-11（in Chinese with English abstract）.［鮑全盛，曹利軍，王華東.密云水庫非點(diǎn)源污染負(fù)荷評價研究.水資源保護(hù)，1997，（1）：8-11.］

Spatial and temporal distribution of main aquatic environment factors in Miyun Reservoir，Beijing since 1990s

ZENG Qinghui1，2，QIN Lihuan1，2，CHENG Peng1，2，LI Xuyong1??，JIA Dongmin3&PAN Kemin3
（1：State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology，Research Center for Eco?Environmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085，P.R.China）（2：University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，P.R.China）（3：Miyun Reservoir Administration of Beijing，Beijing 101512，P.R.China）

Monthly monitoring data of totally 12 monitoring sites in Miyun Reservoir from 1990 to 2011 were collected.Cluster analysis was used to analyze the spatial distribution of hydrogeochemical characteristics of these sites.Factor analysis was used to identify the main factors affecting water quality and evaluate the comprehensive water quality of each monitoring site.The multivariate linear regression of the absolute principal component scores（APCS-MLR）was employed to quantify the contribution rate of each factor on water quality indicators in both flood and non-flood seasons.The results indicated that：water quality was mainly affected by agricultural nutrients，biochemical factor and organics in flood season.While in non-flood season it was mainly affected by farming and husbandry emissions，human activities and biochemical factors.Factor score evaluation showed that the comprehensive water quality of Xinzhuangqiao，Neihu and Kudong were worse and that of Chaohe，Kuxi and Baihe were better in flood season.In nonflood season，the comprehensive water quality of Xinzhuangqiao，Shifoqiao and Daguanqiao were worse and that of Kudong，Taoli and Henghe were better.The interannual trends of main water quality pollutants were different，but all leveled off eventually.Water quality changed less in the reservoir compared with water quality coming from Chaohe and Baihe.Water quality of both reservoir and watershed was getting better.Changing trend of water quality indicators were basically the same before and after flow control test except for TN and TP in Baihe.It indicated that the main factor causing water quality changes was not flow but pollution source

Miyun Reservoir；cluster analysis；factor analysis；APCS-MLR；seasonal Kendall analysis

J.Lake Sci.（湖泊科學(xué)），2016，28（6）：1204-1216

DOI 10.18307／2016.0606

?2016 by Journal of Lake Sciences