地表水水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)及水質(zhì)變化趨勢(shì)研究

◎曾昱

（作者單位：湖南省邵陽(yáng)水文水資源勘測(cè)中心）

引言：邵陽(yáng)市位于湖南省西南部，地處資水上游，現(xiàn)轄邵東市、新邵縣、邵陽(yáng)縣、隆回縣、洞口縣、新寧縣、綏寧縣、城步縣、武岡市9 縣（市）及大祥、雙清、北塔3 區(qū)。全市國(guó)土面積20830km2，分屬湘江、資水、沅江和紅柳江流域，其中資水流域面積14756km2，占全市總面積的70.8%；湘江流域面積1365km2，占全市總面積的6.6%；沅江流域面積4197km2，占全市總面積的20.1%；紅柳江流域面積512km2，占全市總面積的2.5%。

一、邵陽(yáng)地區(qū)流域水質(zhì)評(píng)價(jià)

1.評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及評(píng)價(jià)方法。水質(zhì)評(píng)價(jià)項(xiàng)目要參照國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）來(lái)進(jìn)行，在具體操作過(guò)程中需要遵照其中的單因子評(píng)價(jià)法來(lái)進(jìn)行。所謂的單因子評(píng)價(jià)法就是指對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)和設(shè)定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施對(duì)比分析，此種方法能夠得到不同評(píng)價(jià)因子的達(dá)標(biāo)率、超標(biāo)率、超標(biāo)倍數(shù)等相應(yīng)指標(biāo)值，利用和水質(zhì)狀況類(lèi)別的對(duì)比來(lái)判定達(dá)標(biāo)情況。

2.評(píng)價(jià)斷面以及評(píng)價(jià)參數(shù)。本次評(píng)價(jià)主要采取湘江、資水、沅江和紅柳江等作為代表性水質(zhì)評(píng)價(jià)斷面，按照以往的水文特性分析可以將全年分成汛期和非汛期。按照2013—2019 年水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料對(duì)于水質(zhì)實(shí)施相應(yīng)的評(píng)價(jià)，具體的評(píng)價(jià)參數(shù)可以采取溶解氧、氨氮、砷化物、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻等等參數(shù)。

3.水質(zhì)狀況分析。經(jīng)過(guò)多年的水質(zhì)參數(shù)平均值分析可知，邵陽(yáng)區(qū)域水質(zhì)按照類(lèi)別可以分成I——II 等不同類(lèi)型。通過(guò)相應(yīng)數(shù)據(jù)分析可知，湘江區(qū)域全年平均水質(zhì)為I 類(lèi)，汛期為I 類(lèi)水質(zhì)，非汛期為I 類(lèi)水質(zhì)。其他區(qū)域全年平均水質(zhì)為I 類(lèi)，汛期為I 類(lèi)水質(zhì)，非汛期為I 類(lèi)水質(zhì)?？偟膩?lái)說(shuō)其水質(zhì)保護(hù)能夠達(dá)到I 類(lèi)，但是某些時(shí)間段的指標(biāo)為II 類(lèi)。這就表明邵陽(yáng)地區(qū)的整體水質(zhì)較為良好，污染相對(duì)較輕。從相應(yīng)污染區(qū)域和相關(guān)分析可知，所產(chǎn)生的污染更多來(lái)自于本地的林區(qū)以及耕地等面源污染。

表1 水質(zhì)分析評(píng)價(jià)成果表

二、邵陽(yáng)區(qū)域水質(zhì)變化趨勢(shì)分析研究

1.水質(zhì)資料的選擇以及水質(zhì)變化趨勢(shì)分析內(nèi)容。第一，主要是以邵陽(yáng)地區(qū)具有代表性的站點(diǎn)（其中湘水流域代表站可選取佘田橋站、沅水流域代表站可選取綏寧、白云水庫(kù)站、紅柳江流域代表站可選取長(zhǎng)安營(yíng)站）作為水質(zhì)趨勢(shì)分析評(píng)價(jià)監(jiān)控站點(diǎn)，采取2013 年—2019 年平均水質(zhì)資料作為基礎(chǔ)來(lái)對(duì)水質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。第二，要充分按照河流水質(zhì)的發(fā)展情況，在充分考量到流域范圍內(nèi)相關(guān)因素（包括地理環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等）對(duì)于人們生產(chǎn)生活影響的情況下，采取受到較為嚴(yán)重污染、具有典型性的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮以及河流自然背景等等相應(yīng)總硬度等等實(shí)施分析研究。

2.具體分析方法。第一，為了確保分析的準(zhǔn)確性，本文采用現(xiàn)階段國(guó)際上較為先進(jìn)、科學(xué)的季節(jié)性肯達(dá)爾法進(jìn)行分析。此檢驗(yàn)方法應(yīng)用的總體流程為：對(duì)于往年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，計(jì)算出不同季節(jié)的Mann Kendall 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量以及相應(yīng)方差，之后對(duì)于不同季節(jié)統(tǒng)計(jì)量實(shí)施相加而得到總統(tǒng)計(jì)量，若是季節(jié)數(shù)充足就可以利用總統(tǒng)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)表之間的比較來(lái)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)顯著性趨勢(shì)。第二，季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)的基本原理在于：對(duì)于以往各年相同時(shí)間段的水質(zhì)資料實(shí)施對(duì)比，若是后續(xù)值要超出前值可以用“+”進(jìn)行標(biāo)記，否則可以用“-”進(jìn)行標(biāo)記。若是+號(hào)超過(guò)了-號(hào)數(shù)量，那么就表示為上升趨勢(shì)；若是-號(hào)數(shù)量超過(guò)+號(hào)數(shù)量，那么就表示為下降趨勢(shì)。若是+、-號(hào)數(shù)量相同則水質(zhì)資料沒(méi)有顯示出上升、下降趨勢(shì)，那么就表示沒(méi)有變化趨勢(shì)。第三，正常情況下河流的流量變化周期是大體相同的，河流的水質(zhì)組分濃度往往會(huì)受到流量周期性變化的影響，所以簡(jiǎn)單的對(duì)汛期以及非汛期水質(zhì)資料實(shí)施對(duì)比分析還不足夠。而通過(guò)季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)方法則是對(duì)水質(zhì)資料在不同年份的相同時(shí)間段進(jìn)行比較分析，能夠有效避免受到季節(jié)性的影響。另外，在進(jìn)行數(shù)據(jù)比較時(shí)僅僅考慮的是數(shù)據(jù)相對(duì)排列而沒(méi)有考慮其大小問(wèn)題，所以可以防止受到水質(zhì)資料中漏測(cè)值的影響，同時(shí)能夠最大程度降低奇異值對(duì)于水質(zhì)趨勢(shì)分析的影響。第四，設(shè)定H0為季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)法的隨機(jī)變量，不會(huì)和時(shí)間相關(guān)聯(lián)，同時(shí)也要設(shè)定全年水質(zhì)資料具有同樣的概率分布。

①設(shè)定Si為每一年第i 月水質(zhì)系列比較的正負(fù)號(hào)之和，Mi表示第i 月能夠進(jìn)行比較的差值數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，具體為：

其中X 表示n 年p 月水質(zhì)資料的觀測(cè)序列；ni表示第i 月水質(zhì)系列中非漏測(cè)值個(gè)數(shù)。

②趨勢(shì)檢驗(yàn)。a 為趨勢(shì)檢驗(yàn)顯著性水平，可以表示為：

設(shè)定顯著性水平a 為0.1 以及0.01。如果a≤0.01，那么表明檢驗(yàn)具有非常高的顯著性水平，若是0.01≤a≤0.1，那么表明檢驗(yàn)具有顯著性。在a 符合以上兩方面條件的情況下，若是S 表示正就表明存在顯著的上升性趨勢(shì)，若是為負(fù)就表明存在下降趨勢(shì)，為零則表明無(wú)趨勢(shì)。

表2 邵陽(yáng)區(qū)域河流水質(zhì)趨勢(shì)分析成果表

從上表中能夠得知，邵陽(yáng)區(qū)域河流的總硬度呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，而其它方面的指標(biāo)大體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是不顯著。之所以河流總硬度會(huì)上升，主要是受到此區(qū)域廢液排污的影響，受到自然因素（例如雨雪等）的影響以及河流流向綜合作用，污染物通過(guò)徑流擴(kuò)散進(jìn)入到河流當(dāng)中，長(zhǎng)此以往會(huì)造成總硬度升高。

三、存在的問(wèn)題及分析

1.通過(guò)上述流域水質(zhì)評(píng)價(jià)和水質(zhì)變化趨勢(shì)分析能夠得知：邵陽(yáng)區(qū)域河流的常年平均水質(zhì)類(lèi)別主要處在I—II 類(lèi)范圍內(nèi)，從該區(qū)域河流徑流變化規(guī)律來(lái)判定河流水質(zhì)能夠受到人為因素影響最主要的是要考慮非汛期的水質(zhì)。從水質(zhì)評(píng)價(jià)表中能夠得知水質(zhì)的枯水期大多處在I—II 類(lèi)范圍內(nèi)。汛期和非汛期每一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)相對(duì)枯水期交差，這就表明該區(qū)域河流會(huì)受到周邊污染源的一定污染。

2.從2013-2019 年所測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果的平均值來(lái)看，邵陽(yáng)地區(qū)河流的水質(zhì)相對(duì)較好，斷面水質(zhì)指標(biāo)都在水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)之下，能夠有效滿(mǎn)足具體應(yīng)用要求。某些水質(zhì)相對(duì)較差的區(qū)域主要是受到少量污水匯入的影響，再加上上游某些污染支流也會(huì)造成水質(zhì)下降。

3.總的來(lái)說(shuō)，邵陽(yáng)區(qū)域地表水水質(zhì)2013-2019 年間并沒(méi)有發(fā)生明顯變化，這些年的相應(yīng)指標(biāo)變動(dòng)較小，不存在嚴(yán)重的超標(biāo)問(wèn)題，整體上能夠滿(mǎn)足該區(qū)域水質(zhì)使用要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文主要以邵陽(yáng)地區(qū)為例進(jìn)行了水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)于該區(qū)域的水質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析，總的來(lái)說(shuō)該區(qū)域水質(zhì)變化相對(duì)較小，水質(zhì)相對(duì)較好，可以滿(mǎn)足區(qū)域性水質(zhì)使用要求。通過(guò)本文的介紹能夠?qū)Φ乇硭Y源質(zhì)量評(píng)價(jià)和水質(zhì)變化分析提供一定參考和幫助。