新通揚運河(泰州段)水質變化趨勢分析

王勝艷 陳小麗 劉國鈞

(江蘇省水文水資源勘測局泰州分局，江蘇 泰州 225300)

江河湖泊的水質變化趨勢是政府部門和科研人員普遍關心的環境問題之一[1]。水質監測數據通過趨勢統計分析后，可以更容易理解，同時可以更好地了解以往的水質管理措施是否取得理想的效果，以及是否需要進一步完善水環境保護措施，為決策者提供宏觀決策依據[2]。本文采用時間序列法和季節性Kendall檢驗法，對2010—2018年新通揚運河(泰州段)水質變化趨勢進行了分析，以進一步了解新通揚運河(泰州段)的水質情況。

1 研究區域概況

新通揚運河為人工河道，地跨揚州、泰州、南通3個地級市，涉及江都市、海陵區、姜堰市、海安縣的部分鄉鎮，西起江都市仙女鎮南芒稻河，東抵南通市海安縣海安鎮，在鳳山與通榆運河相交，全長約90km。新通揚運河是里下河地區“六縱六橫”骨干河網的重要組成部分，連接里下河地區南部兩個主要引排口門和3條輸水干線，是里下河地區引水、灌溉、排澇、通航的主要河道，是引江補給里下河地區、渠北地區、沿海墾區和通榆河北延供水的主要輸水河道。新通揚運河在泰州境內長37.4km，上接揚州，下通南通，承上啟下，因此，關注新通揚運河(泰州段)的水質變化趨勢具有重要的意義。

2 斷面布設及評價方法

2.1 斷面布設

新通揚運河(泰州段)自西向東共布設6個水質監測斷面，分別為董家大橋、鹵汀河口、泰州(新)、備戰橋(新)、姜堰(新)和白米，見圖1。其中董家大橋、鹵汀河口和泰州(新)位于海陵區，備戰橋(新)、姜堰(新)和白米位于姜堰區。根據新通揚運河地表水污染特點，確定溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(CODMn)、氨氮(NH3-N)和五日生化需氧量(BOD5)4項指標為分析項目。數據來源于江蘇省水環境監測中心泰州分中心2010—2018年逐月水質監測資料，其中備戰橋(新)斷面水質數據系列為2014—2018年。水質控制標準為《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)Ⅲ類水質，即水質濃度DO≤5mg/L，CODMn≤6mg/L，NH3-N≤1mg/L，BOD5≤4mg/L。

圖1 2010—2018年新通揚運河(泰州段)水質監測斷面位置

2.2 評價方法

本研究采用時間序列法，分析新通揚運河(泰州段)6個控制斷面2010—2018年水質變化情況；應用季節性Kendall檢驗法，分析近年來斷面水質濃度變化趨勢。

時間序列分析法是運用數理統計的方法，整理分析待評價的水質監測指標歷史數據系列，研究其變化趨勢。時間序列分析法能夠分析評價水質的歷史和現狀，一定程度上可以客觀地反映水質的變化，但因水質數據的缺失會對結果造成影響，因此需要長系列的較豐富的數據資料，在數據收集方面比較復雜[3-4]。

季節性Kendall檢驗是Mann-Kendall檢驗的一種推廣。它將歷年相同月或季的水質資料進行比較，計算其檢驗統計量和方差，然后計算各月或季的總統計量，通過總統計量與標準正態表的比較進行顯著性趨勢檢驗[5]。水質變化趨勢的顯著性由顯著性水平α確定，α≤0.01，變化趨勢高度顯著；0.01<α≤0.10，變化趨勢顯著；α>0.10，變化無趨勢[6]。

3 結果及分析

3.1 時間序列分析法水質變化趨勢分析

采用時間序列分析法對新通揚運河(泰州段)水質變化趨勢進行分析。新通揚運河(泰州段)6個監測斷面2010—2018年的主要水質指標DO、CODMn、NH3-N和BOD5的濃度變化情況見圖2。

圖2 2010—2018年新通揚運河(泰州段)主要水質指標年均值變化情況

DO濃度按年份分析，2010年達到或優于Ⅲ類標準的斷面占總體的60.0%，2011—2015年斷面水質不能完全穩定在Ⅲ類，2016—2018年6個斷面全部滿足Ⅲ類標準。從行政區域分析，上游海陵區的董家大橋、鹵汀河口和泰州(新)3個斷面DO濃度范圍為5.6～7.4mg/L，水質濃度變化不明顯，2010—2018年DO水質為Ⅱ～Ⅲ類；下游姜堰區的備戰橋(新)、姜堰(新)、白米斷面DO范圍為4.7～7.2mg/L，劣于海陵區斷面，其中備戰橋(新)、姜堰(新)斷面近年來DO濃度上升幅度明顯。

CODMn濃度按年份分析，2010—2011年達到或優于Ⅲ類標準的斷面占60.0%，2012—2018年6個斷面為Ⅱ～Ⅲ類。從行政區域分析，上游海陵區的3個斷面CODMn濃度范圍為2.9～4.1mg/L，為Ⅱ～Ⅲ類；下游姜堰區的監測斷面CODMn濃度范圍為3.7～7.1mg/L，劣于海陵區斷面，其中姜堰(新)斷面CODMn濃度下降幅度明顯。

NH3-N濃度按年份分析，2010—2011年達到或優于Ⅲ類標準的斷面占40.0%，其中姜堰(新)、白米斷面為Ⅴ～劣Ⅴ類；2012—2016年達到或優于Ⅲ類標準的斷面提升至66.7%；2017—2018年僅白米斷面為Ⅳ類，其余斷面均為Ⅱ～Ⅲ類。從行政區域分析，海陵區董家大橋、鹵汀河口斷面NH3-N濃度范圍為0.4～0.8mg/L，始終穩定保持在Ⅱ～Ⅲ類；海陵區的泰州(新)斷面和姜堰區的備戰橋(新)斷面NH3-N水質均由Ⅳ類提升至Ⅲ類；姜堰區的姜堰(新)、白米斷面水質均由劣Ⅳ類分別提升至Ⅲ類和Ⅳ類，NH3-N濃度下降幅度明顯。

BOD5濃度按年份分析，2010年達到或優于Ⅲ類標準的斷面占40.0%；2011—2013年，達到或優于Ⅲ類標準的斷面占60.0%；至2018年，達到或優于Ⅲ類標準的斷面提升至66.7%。從行政區域分析，海陵區的3個斷面BOD5濃度基本可以達到或優于Ⅲ類，下游姜堰區的備戰橋(新)斷面BOD5濃度保持在Ⅲ～Ⅳ類，姜堰區的姜堰(新)、白米BOD5濃度從Ⅴ類提升至Ⅳ類，各個斷面BOD5濃度均有不同幅度下降。

3.2 季節性Kendall檢驗法水質變化趨勢分析

運用季節性Kendall檢驗方法對新通揚運河(泰州段)水質變化趨勢進行分析。新通揚運河(泰州段)各斷面水質變化趨勢分析結果見表1。

表1 新通揚運河(泰州段)水質變化趨勢分析結果

a. DO在6個斷面中，上游海陵區的3個斷面均無明顯變化趨勢，下游姜堰區的備戰橋(新)、姜堰(新)斷面呈高度顯著上升趨勢，最下游的白米斷面無明顯變化趨勢，總體上DO質量呈變好趨勢。

b. CODMn在6個斷面中，董家大橋斷面呈顯著下降趨勢，姜堰(新)斷面呈高度顯著下降趨勢，其余4個斷面無明顯升降趨勢，總體上CODMn質量呈變好趨勢。

c. NH3-N在6個斷面中，董家大橋斷面無明顯升降趨勢，備戰橋(新)斷面呈顯著下降趨勢，其余4個斷面呈高度顯著下降趨勢，NH3-N質量呈變好趨勢。

d. BOD5在6個斷面中，泰州(新)斷面呈顯著下降趨勢，董家大橋、鹵汀河口斷面呈高度顯著下降趨勢，其余3個斷面無明顯升降趨勢，BOD5質量呈變好趨勢。

4 結 論

對新通揚運河(泰州段)水資源質量狀況進行分析評價，采用時間序列分析法和季節性Kendall檢驗法均需要大量的數據資料支撐，時間序列分析法可以很直接地體現污染物隨時間變化的規律狀況，但是趨勢分析評價較為繁瑣；季節性Kendall檢驗法不僅可以直接判斷河流水質各指標濃度的變化趨勢，還可以說明趨勢變化的程度，能夠很好地描述時間序列的趨勢特征。

根據時間序列法分析，新通揚運河(泰州段)DO、CODMn、NH3-N和BOD5水質濃度逐年好轉，上游水質優于下游，上游水質濃度年際變化較小，下游水質濃度變化幅度較明顯；根據季節性Kendall檢驗法分析，新通揚運河(泰州段)DO指標呈上升或無明顯趨勢斷面，無下降趨勢斷面；CODMn、NH3-N和BOD5指標呈下降或無明顯趨勢斷面，無上升趨勢斷面。因此，總體而言，新通揚運河(泰州段)水資源質量呈好轉趨勢。分析其原因，主要是因為新通揚運河(泰州段)上游受沿江高港樞紐、江都樞紐兩大跨流域調水工程運行影響，上游水質主要指標濃度較好且年際變化不大；新通揚運河自西向東途徑海陵區和姜堰區，區域內畜禽養殖業較發達、人口密度較大，受本地降水產流影響，沿途支流內的畜禽養殖和農村生活等面源污染物等匯入河道，下游水質較差；隨著近年來最嚴格水資源管理制度的實施、水生態文明城市建設、河長制及263環境整治專項行動等全面開展，政府注重并加強環保資金投入，水環境整治取得了積極成效，因此研究區域內水質濃度逐年好轉且下游水質改善明顯。

5 建 議

可采取以下措施進一步改善新通揚運河(泰州段)的水環境質量。嚴格入河排污口管理，強化住宅小區和農村污廢水接管，減少未接管污廢水排放量；大力推進生態農業，加快推進種養結合，積極轉變施肥方式，嚴格控制面源污染；優化工程調度，采取區域聯合調度、引排結合、生態補水等措施，發揮水利工程在改善水質中的作用，加快水體的流動，恢復、提高河流自凈能力；對主要支流實施疏浚整治和生態修復工程，提升支流水質；加強河道生態修復，加大河道整治力度，包括定期進行清淤、岸線整治、河流健康評估等；深化河長制管理工作，建立協調聯動機制，發揮全社會維護河道水生態環境的積極作用。