季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)法在南灣水庫(kù)水質(zhì)趨勢(shì)分析中的應(yīng)用

□程曼曼（河南省信陽(yáng)水文水資源勘測(cè)局）

1.南灣水庫(kù)概況

南灣水庫(kù)是建國(guó)初期為治理淮河、發(fā)展水利而興建的大型水利工程。以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)殖、城市供水及旅游開發(fā)等綜合利用。水庫(kù)控制流域面積1100km2，多年平均降雨量1240mm、多年平均來(lái)水量4.78億m3。水庫(kù)現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)為萬(wàn)年一遇洪水，相應(yīng)洪水位110.41m，庫(kù)容13.4億m3。水庫(kù)目前年城市供水8000萬(wàn)m3。水庫(kù)養(yǎng)殖水面4667hm2，年捕撈鮮魚75萬(wàn)kg。

南灣水庫(kù)是信陽(yáng)市中心城區(qū)及周邊80萬(wàn)居民唯一一個(gè)賴以生存的“大水缸”。水質(zhì)潔凈透明，為二級(jí)優(yōu)質(zhì)軟質(zhì)水，被譽(yù)為“豫南明珠”、“中原第一湖”，是“河南省十大美湖”之一。然而，近年來(lái)，由于多方面的原因，這個(gè)信陽(yáng)“大水缸”的水質(zhì)不同程度地遭到破壞，水質(zhì)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。一是，周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)小企業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、居民生活污水和垃圾直接或間接排向庫(kù)區(qū)水體，“總磷”、“總氮”總量增加，控制水體富營(yíng)養(yǎng)化任務(wù)加重；二是，流域內(nèi)化肥、農(nóng)藥殘留量大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的污染壓力及涵養(yǎng)林地植被破壞造成的水土流失；三是，庫(kù)區(qū)周邊無(wú)序發(fā)展的農(nóng)家餐館和經(jīng)營(yíng)性島嶼上的生活廢水和垃圾直排入庫(kù)；四是，庫(kù)汊養(yǎng)魚施用化肥及農(nóng)用外掛船只排放石油類污染。

2.季節(jié)性肯達(dá)爾非參數(shù)趨勢(shì)檢驗(yàn)方法原理

選用季節(jié)性肯達(dá)爾非參數(shù)趨勢(shì)檢驗(yàn)方法。其原理是將歷年各月的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果后面的值高于前面的值記為“+”號(hào)，否則記為“－”號(hào)。然后再計(jì)算肯達(dá)爾統(tǒng)計(jì)量S，它等于正差值總數(shù)減去負(fù)差值總數(shù)。若S為一個(gè)正數(shù)，那么，后測(cè)量的數(shù)據(jù)傾向于比先測(cè)量的數(shù)據(jù)大；同樣，若S為一個(gè)負(fù)數(shù)，那么，后測(cè)量的數(shù)據(jù)傾向于比先測(cè)量的數(shù)據(jù)小。然后，用1式計(jì)算S的方差（該式考慮了可能存在的“結(jié)”值）：

g為“結(jié)的個(gè)數(shù)”，tp在第p個(gè)“結(jié)”的大小，n為系列年份個(gè)數(shù)。

再用2式計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Z：

正（負(fù)）的Z值意味著呈上升（下降）趨勢(shì)。若“無(wú)趨勢(shì)”的零假設(shè)H0為真，統(tǒng)計(jì)量Z將呈標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，因此，可用累計(jì)正態(tài)分布表判斷是否拒絕H0。當(dāng)在α顯著性水平下對(duì)上升或下降趨勢(shì)進(jìn)行雙側(cè)檢驗(yàn)時(shí)，如果Z的絕對(duì)值大于Z1-α/2，就拒絕H0，Z1-α/2由累計(jì)正態(tài)分布表查得。如果對(duì)立假設(shè)為“上升趨勢(shì)”（即單側(cè)檢驗(yàn)），那么，只要Z大于Z1-α就拒絕H0而接受對(duì)立假設(shè)。

3.南灣水庫(kù)水質(zhì)趨勢(shì)分析

3.1 水質(zhì)資料的選用

對(duì)南灣水庫(kù)庫(kù)內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇了2004-2009年6年的水質(zhì)序列進(jìn)行趨勢(shì)分析。

3.2 水質(zhì)參數(shù)的選擇

根據(jù)所掌握的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，對(duì)6個(gè)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)趨勢(shì)分析：DO、TN、TP、NH3-N、NO3-N、CODMn。

3.3 南灣水庫(kù)水質(zhì)趨勢(shì)分析

選用2004～2009年間的水質(zhì)數(shù)據(jù)，取顯著性水平α為0.1和0.01，即當(dāng)α≤0.01時(shí)，說(shuō)明檢驗(yàn)具有高度顯著性水平；當(dāng)0.0.1≤α≤0.1時(shí)，說(shuō)明檢驗(yàn)是顯著的。6個(gè)項(xiàng)目的趨勢(shì)分析結(jié)果如表1所示。

水質(zhì)濃度趨勢(shì)分析結(jié)果表明：南灣水庫(kù)在2004-2009年間，總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)和硝酸鹽氮等4項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的變化趨勢(shì)均不明顯，只有氨氮和溶解氧項(xiàng)目分別出現(xiàn)顯著上升和顯著下降趨勢(shì)，水質(zhì)狀況相對(duì)較為穩(wěn)定。