大連市2012—2016年地表水功能區(qū)水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114002)

大連市是我國(guó) 40個(gè)嚴(yán)重缺水城市之一，人均水資源占有量?jī)H為538 m3。由于三面環(huán)海，丘陵起伏、流域集水面積小，地表徑流受季節(jié)性影響大，加之地質(zhì)構(gòu)造和水文氣象等自然因素限制，大連市屬于資源型短缺水城市。目前大連市地表水主要來源為大氣降水補(bǔ)給，2015年大連市水資源公報(bào)數(shù)據(jù)顯示:2015年地表水城市供水量約占全市總供水量的65.7%。近年來，由于城市化和工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)以及農(nóng)業(yè)灌溉面積的不斷擴(kuò)大，大連市對(duì)水的需求量也日益增加。同時(shí)，近幾年大連地區(qū)連續(xù)干旱少雨，部分地區(qū)河道出現(xiàn)斷流，加之城鄉(xiāng)未經(jīng)處理的污水肆意排放污染地表水和地下水，以及地下水無節(jié)制的超采導(dǎo)致海水入侵面積逐年增加等問題，致使生態(tài)環(huán)境不斷惡化。受資源型和污染型缺水的共同影響，大連市的水資源問題不容樂觀。因此，積極開展大連市地表水水功能區(qū)水資源質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作，保護(hù)水庫型水源地水質(zhì)安全，及時(shí)掌握大連市各大主要河流水功能區(qū)的水質(zhì)狀況及變化趨勢(shì)，具有重要而深遠(yuǎn)的意義。

1 分析方法與項(xiàng)目

1.1 趨勢(shì)分析方法

水質(zhì)變化趨勢(shì)分析就是要掌握和判別水體中的污染物濃度受時(shí)間與空間的變化而產(chǎn)生的影響情況。由于大連地區(qū)降雨時(shí)空分布具有明顯的季節(jié)性，因此河水徑流年內(nèi)分配也具有明顯的季節(jié)性。河流水質(zhì)不僅受徑流影響，同時(shí)受水量的補(bǔ)給方式、人類生產(chǎn)生活等諸項(xiàng)因素影響，顯現(xiàn)出非正態(tài)分布。

1982年Robert M. Hirsch首次提出了季節(jié)性Kendall 檢驗(yàn)理論，并由Gerald van Belle等人于1984年對(duì)該理論模型進(jìn)行了修正[1-2]。季節(jié)性Kendall 檢驗(yàn)理論屬于非參數(shù)檢驗(yàn)，其方法本質(zhì)是只關(guān)注數(shù)據(jù)之間的相對(duì)排列而非其大小，因此它的優(yōu)點(diǎn)在于不受統(tǒng)計(jì)資料的非正態(tài)性以及季節(jié)變化的影響，當(dāng)出現(xiàn)漏測(cè)值或奇異值時(shí)也能將分析影響降到最低。該檢驗(yàn)方法的原理是通過比較連續(xù)多年水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的各月份或各季節(jié)的總統(tǒng)計(jì)量與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表間的關(guān)系來進(jìn)行顯著性趨勢(shì)檢驗(yàn)[3-5]。本文采用水利部水環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)研究中心基于季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)原理開發(fā)的Professional Water Quality Trend (PWQ Trend)軟件分析判別大連市主要河流水功能區(qū)水質(zhì)變化趨勢(shì)。

1.2 分析項(xiàng)目選擇

根據(jù)季節(jié)性Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法對(duì)水質(zhì)序列長(zhǎng)度的要求，選擇碧流河、英那河、莊河、湖里河、復(fù)州河、大沙河、北大河、吊橋河和嵐崮河9條大連市主要河流2012—2016年連續(xù)5年的水質(zhì)資料進(jìn)行趨勢(shì)分析。檢驗(yàn)項(xiàng)目選擇連續(xù)監(jiān)測(cè)頻次高、具有代表性的污染物指標(biāo)高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總氮4項(xiàng)。

2 水質(zhì)變化趨勢(shì)

2.1 按主要河流水質(zhì)變化分類分析

對(duì)大連市主要河流水質(zhì)趨勢(shì)變化按河流分類分析的結(jié)果見表1，由表1可知：高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮和總磷4項(xiàng)指標(biāo)的水質(zhì)變化趨勢(shì)分別如下：

表1 大連市9條主要河流水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

注“+”顯著上升，“-”顯著下降，“0”無明顯升降，“++”高度顯著上升，“--”高度顯著下降，“*”資料不全。

a.高錳酸鹽指數(shù)：分析監(jiān)測(cè)斷面共24個(gè)，其中有8個(gè)監(jiān)測(cè)斷面為上升趨勢(shì)，占總監(jiān)測(cè)斷面的33.3%；3個(gè)斷面為下降趨勢(shì)，占比12.5%；13個(gè)斷面為無明顯升降趨勢(shì)，占比54.2%。上升趨勢(shì)的斷面數(shù)明顯多于下降趨勢(shì)斷面數(shù)。

b.氨氮：分析監(jiān)測(cè)斷面共24個(gè)，其中有2個(gè)監(jiān)測(cè)斷面為上升趨勢(shì)，占比8.3%；5個(gè)斷面為下降趨勢(shì)，占比20.8%；17個(gè)斷面為無明顯升降趨勢(shì)，占比70.9%。下降趨勢(shì)的斷面數(shù)明顯多于上升趨勢(shì)斷面數(shù)。

c.總氮：分析監(jiān)測(cè)斷面共7個(gè)，其中只有1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面為上升趨勢(shì)，占比14.3%；6個(gè)斷面為下降趨勢(shì)，占比85.7%。下降趨勢(shì)的斷面數(shù)遠(yuǎn)多于上升趨勢(shì)斷面數(shù)。

d.總磷：分析監(jiān)測(cè)斷面共7個(gè)，其中只有1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面為上升趨勢(shì)，占比14.3%；6個(gè)斷面為無明顯升降趨勢(shì)，占比85.7%。無明顯升降趨勢(shì)的斷面數(shù)遠(yuǎn)多于上升趨勢(shì)斷面數(shù)。

根據(jù)表1的大連市主要河流水質(zhì)變化趨勢(shì)分析結(jié)果，對(duì)大連市9條主要河流水質(zhì)變化趨勢(shì)總體情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見圖1。

圖1 大連市主要河流湖庫水質(zhì)變化趨勢(shì)

北大河：主要污染指標(biāo)CODMn和TN呈下降趨勢(shì)，說明水體富營(yíng)養(yǎng)化程度有所下降，NH3-N和TP無明顯升降趨勢(shì)?？傮w趨勢(shì)來看，北大河水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。

碧流河：主要污染指標(biāo)CODMn和TP上升趨勢(shì)斷面多于下降趨勢(shì)斷面，TN呈下降趨勢(shì)。在4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中，高錳酸鹽指數(shù)上升趨勢(shì)為明顯，上升斷面占比75%，水質(zhì)呈現(xiàn)惡化趨勢(shì)。由大連市統(tǒng)計(jì)年鑒可知[6]，碧流河流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)、林業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)等第一產(chǎn)業(yè)為主，第二產(chǎn)業(yè)分布較少，流域內(nèi)沒有規(guī)模性的第二產(chǎn)業(yè)存在，因此主要污染來源可能來自農(nóng)藥、化肥的不科學(xué)不合理使用，畜牧養(yǎng)殖業(yè)的排泄物及農(nóng)村生活污水、垃圾隨意丟棄不能集中治理等。此外入碧流河的主要排污斷面分布在支流吊橋河城子坦鎮(zhèn)，主要接納城子坦鎮(zhèn)市政排污管道，近年來隨著城子坦鎮(zhèn)不斷發(fā)展，人民生活水平不斷提高，鎮(zhèn)上污水管網(wǎng)及污水處理設(shè)施沒有及時(shí)配套導(dǎo)致水質(zhì)趨勢(shì)惡化。

大沙河：主要污染指標(biāo)CODMn、TN、NH3-N和TP多以無明顯變化及下降趨勢(shì)為主，水質(zhì)總體呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。大沙河的主要排污斷面有兩個(gè)，分別是瓦房店市元臺(tái)鎮(zhèn)排污口和瓦房店趙口村排污口，兩個(gè)排污斷面均位于大沙河流經(jīng)普蘭店區(qū)與瓦房店市交界處。近年來，瓦房店市政府對(duì)水資源的保護(hù)意識(shí)不斷增強(qiáng)，加大了城市污水管道建設(shè)的覆蓋面積，在元臺(tái)鎮(zhèn)建立了嶺東污水處理廠對(duì)元臺(tái)鎮(zhèn)產(chǎn)生的生產(chǎn)生活廢水進(jìn)行處理，對(duì)沿河城鎮(zhèn)及企業(yè)排放廢污水進(jìn)行統(tǒng)一收集和處理；同時(shí)通過對(duì)沿河的工農(nóng)業(yè)不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型調(diào)整，減少點(diǎn)源以及面源對(duì)河道水體的污染。

吊橋河：主要污染指標(biāo)CODMn、TN、NH3-N和TP多數(shù)為無明顯變化趨勢(shì)。只有紅旗水庫斷面總氮有上升趨勢(shì)，表明水體有富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)。主要原因可能是紅旗水庫上游區(qū)域存在大量的農(nóng)田及村莊，由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的面源污染導(dǎo)致。

復(fù)州河：參與分析的CODMn和NH3-N兩個(gè)指標(biāo)上升趨勢(shì)均占50%，無明顯變化趨勢(shì)占50%，表明復(fù)州河流域水質(zhì)有惡化的趨勢(shì)。主要原因是復(fù)州河支流九道河上分布有一個(gè)排污口，接納周邊村鎮(zhèn)的生活污水與農(nóng)業(yè)面源污染。

湖里河：污染指標(biāo)CODMn、NH3-N和TP無明顯升降趨勢(shì)，湖里河總體水質(zhì)變化狀況趨于穩(wěn)定，其中轉(zhuǎn)角樓水庫斷面TN呈下降趨勢(shì)，表示水體富營(yíng)養(yǎng)化程度有所下降。

嵐崮河：主要污染指標(biāo)CODMn呈上升趨勢(shì)，NH3-N無明顯變化，說明嵐崮河水資源質(zhì)量有惡化的趨勢(shì)。主要原因一方面是嵐崮河楊家前屯大橋斷面上游河道水流流速較慢以及水源補(bǔ)充不足。近5年來瓦房店市持續(xù)干旱少雨，大連市水資源公報(bào)數(shù)據(jù)顯示，2012年嵐崮河流域平均降雨量為949.3mm，之后降水量逐年減少，到2014年平均降雨量?jī)H為353.4mm，相比2012年減少了62.8%。降水是地表水最主要的補(bǔ)給來源，降雨量小，河流水源補(bǔ)給不足，對(duì)污染物稀釋作用小，也導(dǎo)致嵐崮河水體污染物濃度高。另一方面是嵐崮河兩岸耕地多，加之著名的金剛石產(chǎn)區(qū)——嵐崮山靠近嵐崮河的源頭，常年礦山開采導(dǎo)致樹木植被覆蓋面積較少，相對(duì)水土流失較嚴(yán)重。

英那河：主要污染指標(biāo)CODMn呈上升趨勢(shì)斷面占50%，NH3-N多數(shù)斷面呈無明顯變化趨勢(shì)。英那河水質(zhì)總體較好，污染物主要出現(xiàn)在英那河水庫入口和大營(yíng)英那河橋斷面，其原因是有兩個(gè)直排英那河的主要排污斷面，一個(gè)分布在英那河上游，位于鞍山市岫巖縣新店鎮(zhèn)新店村，主要排污企業(yè)為鞍輪廠；另一個(gè)分布在英那河中游，位于大營(yíng)鎮(zhèn)大營(yíng)村，主要為機(jī)械和電子等鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)排污。

莊河：大部分監(jiān)測(cè)斷面主要污染指數(shù)變化趨勢(shì)不明顯，僅莊河廟下橋斷面CODMn呈上升趨勢(shì)，莊河水環(huán)境質(zhì)量整體較好。

2.2 按主要水功能區(qū)分級(jí)分類進(jìn)行水質(zhì)變化分析

將大連市9條主要河流按水功能區(qū)分級(jí)分類進(jìn)行水質(zhì)變化趨勢(shì)分析，結(jié)果見表2。由表2可知，一級(jí)水功能區(qū)中CODMn上升比例占33.3%，下降比例占12.5%，整體上CODMn上升趨勢(shì)大于下降趨勢(shì)。一級(jí)各分類水功能區(qū)中保護(hù)區(qū)、開發(fā)利用區(qū)也表現(xiàn)為CODMn上升趨勢(shì)大于下降趨勢(shì)。氨氮情況與CODMn相反，一級(jí)水功能區(qū)中氨氮上升比例占8.3%，下降比例占20.8%，整體上為下降趨勢(shì)大于上升趨勢(shì)。一級(jí)各分類水功能區(qū)中除緩沖區(qū)上升和下降比例各占25.0%外，保護(hù)區(qū)、開發(fā)利用區(qū)也表現(xiàn)為氨氮濃度下降趨勢(shì)大于上升趨勢(shì)。

表2 大連市主要河流水功能區(qū)分級(jí)分類水質(zhì)變化趨勢(shì)

二級(jí)水功能區(qū)中CODMn上升比例占35.3%，下降比例占11.8%，整體上為上升趨勢(shì)大于下降趨勢(shì)；氨氮上升比例占5.9%，下降比例占17.6%，整體上為下降趨勢(shì)大于上升趨勢(shì)。二級(jí)各分類水功能區(qū)中，飲用水源區(qū)CODMn下降趨勢(shì)大于上升趨勢(shì)，工業(yè)用水區(qū)和景觀娛樂用水區(qū)沒有明顯變化，農(nóng)業(yè)用水區(qū)上升趨勢(shì)大于下降趨勢(shì)。氨氮除工業(yè)用水區(qū)和景觀娛樂用水區(qū)沒有明顯變化外，其他各類水功能區(qū)均為下降趨勢(shì)大于上升趨勢(shì)。

按水功能區(qū)分級(jí)分類趨勢(shì)分析結(jié)果表明：CODMn和氨氮兩項(xiàng)指標(biāo)，CODMn整體趨勢(shì)為上升比例大于下降比例，說明污染指標(biāo)CODMn是向差的趨勢(shì)大于向好的趨勢(shì)；而氨氮整體趨勢(shì)為濃度下降比例大于上升比例，表明污染指數(shù)氨氮是向好的趨勢(shì)優(yōu)于向差的趨勢(shì)。

3 結(jié) 論

由大連市9條主要河流水功能區(qū)水質(zhì)狀況趨勢(shì)分析結(jié)果可知，大連市主要河流水質(zhì)向好的趨勢(shì)高于向差的趨勢(shì)，總體呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，這是各級(jí)政府以及負(fù)責(zé)流域水資源管理和區(qū)域水資源管理的各級(jí)水利部門不斷努力的結(jié)果。近年來，省市各級(jí)政府以及水行政主管部門認(rèn)真貫徹落實(shí)《國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》(國(guó)發(fā)〔2012〕3 號(hào))提出的“三條紅線”精神，不斷推進(jìn)管轄地區(qū)水體污染治理工作，調(diào)整相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局，加大污水管網(wǎng)和污水處理廠等公共基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)力度，有效地保護(hù)了大連市的地表水資源，出現(xiàn)了水質(zhì)總體逐漸轉(zhuǎn)好的趨勢(shì)。