揚州市古運河水質變化趨勢分析

一、概述

古運河在揚州市的興起和發展過程中發揮著重要的作用，揚州城區多條河道與古運河相連接，承擔了揚州城區河網主要排水功能，古運河兩岸曾經有多家工業企業向河道排污，導致古運河水質污染嚴重，2010年水質多為V～劣V類。近年來，揚州市政府尤其重視生態環境治理，重點拆除或遷移古運河沿岸污染企業，同時實施沿岸生態護坡、水生植物凈化等工程；修建三灣濕地公園，恢復濕地環境，打造河濱生態；為防止揚州古城區及古運河受洪澇影響，新建瓜洲排澇泵站并于2019年開始運行。通過以上工程措施的實施，古運河環境顯著改善，水質得到提升，基本可達Ⅲ～Ⅳ類。

二、代表斷面及分析項目

1.代表斷面

選取古運河上具有代表性的3個監測斷面作為研究對象，分別為揚州閘下（32°25′22.8″，119°28′05″）、 三灣（32°19′35.6″，119°25′14.4″）、瓜洲閘上（32°15′16.0″，119°23′12.0″）。揚州閘下監測斷面位于古運河起始端，大運河交匯處下游約1km，主要水源為邵伯湖水，水源水質較好；三灣監測斷面位于揚子江路古運河大橋（古運河與儀揚運河交叉口東約0.5km），在揚州主城區下游，匯集古運河沿線揚州市區工業廢水、生活污水及支流來水，曾是污染比較嚴重的河段；瓜洲閘下監測斷面位于古運河終端，瓜洲閘上游0.27km，古運河入江口上游約1.8km。

2.分析項目

根據揚州市古運河水污染特性，選取溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷等4項指標進行水質變化趨勢分析。水質評價標準采用《地表水環境質量標準》（GB3838—2002）。

三、分析方法

分析方法采用季節性kendall檢驗法，該檢驗法的原理是將歷年相同月的水質資料進行比較。設有n年p月的水質觀測資料序列X為：

然后，進行統計，如果后面的值（時間上）高于前面的值記為“+”，否則記作“-”，相等賦予了“0”。如果“+”的個數比“-”的多，則為上升趨勢；相反，“-”的個數比“+”的多，則為下降趨勢；“+”和“-”的個數相等則為基本無趨勢。

1.對于p月份中第i月（i ≤p）的情況

令Si為第i月歷年水質監測值后面的數與前面的數之差的正負號之和，第i月內可以作比較的差值數據組個數為mi，則在零假設下，隨機序列Si（i=1，2，…，p）近似地服從正態分布，Si的均值（公式1）和方差（公式2）如下：

單因素分析結果顯示治療前低ADCtot值組患者的生存期長于高ADCtot值組患者(P=0.067，圖2)。射波刀治療后聯合口服S-1患者生存期長于未口服S-1患者(P=0.018)，差異有統計學意義。后期轉移后接受其他治療(譬如介入及靜脈化療等)的患者生存期長于未接受其他治療手段的患者(P=0.23)，胰腺體尾癌患者的生存期長于胰頭癌患者(P=0.261)，但差異均無統計學意義。裝有膽管支架與未裝膽管支架兩組患者的生存期差異無統計學意義(P=0.779)[7]。

均差：

方差：

當ni個非漏測值中有t個數相同，則

2.對于P月份總體情況

令

在零假設下，P月S的均值（公式6）和方差（公式7）為

均值：

方差：

當多年水質數據中有t個數據相同時，則有：

kendall發現，當n≥10時，S也服從正態分布，并且標準方差：

3.趨勢檢驗

肯達爾檢驗統計量t 定義為：t=S/m，由此在雙尾趨勢檢驗中，如果|Z|≤Zα/2，則接受零假設。這里FN(Zα/2)=α/2，FN為標準正態分布函數，即：

α為趨勢檢驗的顯著水平，α值為：

α值取為0.1和0.01顯著性水平。

表1 揚州市古運河揚州閘下監測斷面污染物趨勢檢驗結果表

表2 揚州市古運河三灣監測斷面污染物趨勢檢驗結果表

表3 揚州市古運河瓜洲閘上監測斷面污染物趨勢檢驗結果表

當α ≤0.01時，說明檢驗具有高度顯著水平；

當0.01 ≤α ≤0.1，說明檢驗是顯著的。

當α計算結果滿足上述兩個條件情況下，t為正時，則說明具有顯著（或高度顯著性）上升趨勢，t為負時，則說明具有顯著（或高度顯著性）下降趨勢，當t為0時，則無趨勢。

當α ＞0.1，說明檢驗無趨勢。

四、水質變化趨勢分析

水質變化趨勢分析資料采用江蘇省水文水資源勘測局揚州分局2011—2019年古運河例行水質監測資料，監測頻次為每月一次。經計算，3個監測斷面污染物趨勢檢驗結果見表1～表3。

1.揚州閘下水質變化趨勢分析

根據2011—2019年水質監測結果，揚州閘下斷面綜合水質評價由Ⅲ～Ⅴ類水質變為Ⅱ～Ⅲ類；水功能區達標率從2011年75.0%上升至2019年100%，2019年該斷面水質達到水功能區2020年保護目標。

根據季節性kendall檢驗結果（見表1），溶解氧和高錳酸鹽指數顯著水平α值均大于0.1，該兩項指標均無明顯升降趨勢；氨氮和總磷顯著水平α值均小于0.01，且濃度變化趨勢均為負，該兩項指標呈高度顯著下降趨勢。

2.三灣水質變化趨勢分析

根據2011—2019年水質監測結果，三灣斷面綜合水質評價由Ⅳ～劣Ⅴ類水質變為Ⅲ～Ⅴ類；從單項指標看，溶解氧由2011年的Ⅳ～劣Ⅴ類轉變為Ⅰ～Ⅲ類，氨氮由2011年的Ⅳ～劣Ⅴ類轉變為Ⅲ～Ⅴ類，高錳酸鹽指數2011年的Ⅲ～Ⅳ類轉變為Ⅱ～Ⅲ類，總磷由2011年的Ⅳ～劣Ⅴ類轉變為Ⅲ～Ⅳ類，4項污染指標均得到明顯好轉；水功能區達標率從2011年8.3%上升至2019年66.7%，該斷面水質達標率上升了58.4個百分點。

根據季節性kendall檢驗結果（見表2），溶解氧顯著水平α值為0，濃度變化趨勢為正，該指標具有高度顯著上升趨勢；氨氮、高錳酸鹽指數和總磷顯著水平α值為0，且濃度變化趨勢均為負，該三項指標呈高度顯著下降趨勢。該監測斷面水質有明顯好轉趨勢。

3.瓜洲閘上水質變化趨勢分析

根據2011—2019年水質監測結果，瓜洲閘上斷面綜合水質評價由Ⅳ～劣Ⅴ類水質變為Ⅲ～Ⅴ類；從單項指標看，溶解氧由2011年的Ⅳ～Ⅴ類轉變為Ⅰ～Ⅲ類，氨氮由2011年的Ⅳ～劣Ⅴ類轉變為Ⅲ～Ⅴ類，高錳酸鹽指數由2011年的Ⅲ～Ⅳ類轉變為Ⅱ～Ⅲ類，總磷由2011年的Ⅳ～劣Ⅴ類轉變為Ⅱ～Ⅴ類，4項污染指標均得到明顯好轉；水功能區達標率從2011年8.3%上升至2019年75.0%，該斷面水質達標率上升了66.7個百分點。

根據季節性kendall檢驗結果（見表3），溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數和總磷顯著水平α值均為0，變化趨勢同三灣斷面基本一致。該監測斷面水質亦呈明顯好轉趨勢。

五、結論

采用季節性kendall檢驗法對古運河3個水質監測斷面主要污染指標進行了趨勢檢驗分析。分析表明：隨著近幾年揚州市對古運河水污染治理力度的不斷加大，水體水質得到明顯改善。揚州閘下監測斷面水質良好，三灣和瓜洲閘上監測斷面水質均呈現顯著改善趨勢，古運河水功能區達標率從2011年16.7%上升至2019年83.3%，上升了66.6個百分點，水質基本達到水功能區2020年管理目標■