地表水水資源質量評價及水質變化趨勢研究

◎曾昱

（作者單位：湖南省邵陽水文水資源勘測中心）

引言：邵陽市位于湖南省西南部，地處資水上游，現轄邵東市、新邵縣、邵陽縣、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。全市國土面積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、邵陽地區流域水質評價

1.評價標準以及評價方法。水質評價項目要參照國家《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）來進行，在具體操作過程中需要遵照其中的單因子評價法來進行。所謂的單因子評價法就是指對每個評價指標和設定的評價標準實施對比分析，此種方法能夠得到不同評價因子的達標率、超標率、超標倍數等相應指標值，利用和水質狀況類別的對比來判定達標情況。

2.評價斷面以及評價參數。本次評價主要采取湘江、資水、沅江和紅柳江等作為代表性水質評價斷面，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 年水質監測資料對于水質實施相應的評價，具體的評價參數可以采取溶解氧、氨氮、砷化物、揮發酚、六價鉻等等參數。

3.水質狀況分析。經過多年的水質參數平均值分析可知，邵陽區域水質按照類別可以分成I——II 等不同類型。通過相應數據分析可知，湘江區域全年平均水質為I 類，汛期為I 類水質，非汛期為I 類水質。其他區域全年平均水質為I 類，汛期為I 類水質，非汛期為I 類水質。總的來說其水質保護能夠達到I 類，但是某些時間段的指標為II 類。這就表明邵陽地區的整體水質較為良好，污染相對較輕。從相應污染區域和相關分析可知，所產生的污染更多來自于本地的林區以及耕地等面源污染。

表1 水質分析評價成果表

二、邵陽區域水質變化趨勢分析研究

1.水質資料的選擇以及水質變化趨勢分析內容。第一，主要是以邵陽地區具有代表性的站點（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、白云水庫站、紅柳江流域代表站可選取長安營站）作為水質趨勢分析評價監控站點，采取2013 年—2019 年平均水質資料作為基礎來對水質變化趨勢進行分析。第二，要充分按照河流水質的發展情況，在充分考量到流域范圍內相關因素（包括地理環境、社會經濟發展等）對于人們生產生活影響的情況下，采取受到較為嚴重污染、具有典型性的高錳酸鹽指數、氨氮以及河流自然背景等等相應總硬度等等實施分析研究。

2.具體分析方法。第一，為了確保分析的準確性，本文采用現階段國際上較為先進、科學的季節性肯達爾法進行分析。此檢驗方法應用的總體流程為：對于往年的水質監測數據進行收集整理，計算出不同季節的Mann Kendall 檢驗統計量以及相應方差，之后對于不同季節統計量實施相加而得到總統計量，若是季節數充足就可以利用總統計和標準正態表之間的比較來檢驗統計顯著性趨勢。第二，季節性肯達爾檢驗的基本原理在于：對于以往各年相同時間段的水質資料實施對比，若是后續值要超出前值可以用“+”進行標記，否則可以用“-”進行標記。若是+號超過了-號數量，那么就表示為上升趨勢；若是-號數量超過+號數量，那么就表示為下降趨勢。若是+、-號數量相同則水質資料沒有顯示出上升、下降趨勢，那么就表示沒有變化趨勢。第三，正常情況下河流的流量變化周期是大體相同的，河流的水質組分濃度往往會受到流量周期性變化的影響，所以簡單的對汛期以及非汛期水質資料實施對比分析還不足夠。而通過季節性肯達爾檢驗方法則是對水質資料在不同年份的相同時間段進行比較分析，能夠有效避免受到季節性的影響。另外，在進行數據比較時僅僅考慮的是數據相對排列而沒有考慮其大小問題，所以可以防止受到水質資料中漏測值的影響，同時能夠最大程度降低奇異值對于水質趨勢分析的影響。第四，設定H0為季節性肯達爾檢驗法的隨機變量，不會和時間相關聯，同時也要設定全年水質資料具有同樣的概率分布。

①設定Si為每一年第i 月水質系列比較的正負號之和，Mi表示第i 月能夠進行比較的差值數據個數，具體為：

其中X 表示n 年p 月水質資料的觀測序列；ni表示第i 月水質系列中非漏測值個數。

②趨勢檢驗。a 為趨勢檢驗顯著性水平，可以表示為：

設定顯著性水平a 為0.1 以及0.01。如果a≤0.01，那么表明檢驗具有非常高的顯著性水平，若是0.01≤a≤0.1，那么表明檢驗具有顯著性。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，若是為負就表明存在下降趨勢，為零則表明無趨勢。

表2 邵陽區域河流水質趨勢分析成果表

從上表中能夠得知，邵陽區域河流的總硬度呈現出上升的趨勢，而其它方面的指標大體呈現下降趨勢，但是不顯著。之所以河流總硬度會上升，主要是受到此區域廢液排污的影響，受到自然因素（例如雨雪等）的影響以及河流流向綜合作用，污染物通過徑流擴散進入到河流當中，長此以往會造成總硬度升高。

三、存在的問題及分析

1.通過上述流域水質評價和水質變化趨勢分析能夠得知：邵陽區域河流的常年平均水質類別主要處在I—II 類范圍內，從該區域河流徑流變化規律來判定河流水質能夠受到人為因素影響最主要的是要考慮非汛期的水質。從水質評價表中能夠得知水質的枯水期大多處在I—II 類范圍內。汛期和非汛期每一個監測斷面水質相對枯水期交差，這就表明該區域河流會受到周邊污染源的一定污染。

2.從2013-2019 年所測評價結果的平均值來看，邵陽地區河流的水質相對較好，斷面水質指標都在水功能區水質目標之下，能夠有效滿足具體應用要求。某些水質相對較差的區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造成水質下降。

3.總的來說，邵陽區域地表水水質2013-2019 年間并沒有發生明顯變化，這些年的相應指標變動較小，不存在嚴重的超標問題，整體上能夠滿足該區域水質使用要求。

四、結束語

本文主要以邵陽地區為例進行了水資源質量評價，同時對于該區域的水質變化趨勢進行了分析，總的來說該區域水質變化相對較小，水質相對較好，可以滿足區域性水質使用要求。通過本文的介紹能夠對地表水資源質量評價和水質變化分析提供一定參考和幫助。