淮河干流阜陽段水質變化趨勢分析

應 玉

一、引言

淮河干流在阜陽境內長169km，流域面積9775km2，其主要有沙潁河、茨淮新河、谷河、潤河、大潤河、阜蒙新河、西淝河等支流，八里湖、焦崗湖等湖泊，唐垛湖、邱家湖、南潤段3 處行蓄洪區以及濛洼蓄洪區?；春邮歉逢柺兄匾恿鳎鼗磧砂豆まr業和人口相對集中，是阜陽重要的生活生產水源，其水環境質量對阜陽生產生活起著至關重要的作用。本文選取淮河豫皖省界王家壩斷面至魯臺子為典型分析河段，采用季節性Kendall 檢驗方法對其主要污染指標變化趨勢、流量調節下污染物情況進行分析，為區域水環境保護和污染防控工作提供科學依據。

二、方法與數據來源

（一）分析方法

季節性Kendall 檢驗方法是1982年由Hirsch 等人在Mann-Kendall 檢驗的基礎上提出的一種非參數趨勢檢驗法，該方法可以避免季節性變化、漏測、指標數值未檢出等因素的影響，進而判斷水質變化的趨勢程度。其原理是將歷年相同月或同季的數據進行比較，如果后面的值（在時間上）高于前面的值，記為“＋”號，否則記為“﹣”號，如果“＋”的數量大于“﹣”的數量，則判定為濃度呈上升趨勢，反之則為下降趨勢。如果“＋”的數量等于“﹣”的數量，則判定為無明顯升降趨勢。流量調節的季節性Kendall 檢驗是通過殘差分析，根據流量和濃度的相關關系來判斷污染源的變化。

應用PWQTrend2010 軟件，對淮河干流阜陽段水質變化趨勢進行分析，并通過流量調節檢驗，進一步了解污染源的變化情況。

（二）數據來源

采用季節性Kendall 檢驗法分析水質變化趨勢，數據系列一般選取5～12年為宜。數據系列過長會隱藏當前趨勢，過短則不能準確確定趨勢。因此數據序列選取2014—2021年。水質數據采用了安徽省水環境監測中心阜陽分中心淮河干流阜陽段王家壩、魯臺子主要控制斷面每月水質檢測數據，篩選氨氮（NH3-N）、高錳酸鹽指數（CODMn）、化學需氧量（CODCr）、總磷（TP）四個重要參數開展水質變化趨勢分析。流量數據采用安徽省阜陽水文水資源局王家壩、魯臺子站月均流量數據。

三、結果與討論

（一）水質變化趨勢

根據2014—2021年淮河干流阜陽段的王家壩、魯臺子水質斷面檢測數據，繪制污染物濃度變化過程，見圖1。王家壩、魯臺子水質斷面的NH3-N、CODMn、CODCr、TP 濃度均呈不同程度的降低，王家壩斷面TP 在2015年和2017年出現回峰，質量濃度數值略高于Ⅲ類水標準限值，其他污染物濃度值均在Ⅲ類水標準限制以下。TP 的超標主要因為汛期超標比例較高，通過對王家壩站點雨量資料分析，2015年和2017年王家壩站年降雨量分別為1219.4mm、1540.4mm，均高于多年平均值965.1mm，且汛期降水量相對集中?；春映练e物中TP 主要受到農業面源污染的影響，顆粒態磷隨降水和徑流攜帶的泥沙進入水體，使得汛期TP 濃度較高。2017年以后，TP 濃度顯著下降，可能是由于國家政策調整和水環境大力整治，淮河干流生源物質含量有所減少，富營養化程度降低。

圖1 淮河干流阜陽段的王家壩、魯臺子污染物濃度變化圖

從空間上分析，除2020年的CODMn、CODCr以外，王家壩斷面污染物濃度高于下游魯臺子斷面，說明王家壩至魯臺子區間來水對干流水質整體是起促進作用。

運用季節性Kendall 檢驗法對水質變化趨勢進行分析，結果見表1。王家壩斷面的NH3-N 和TP呈高度顯著下降，NH3-N 濃度以平均每年0.01mg/L的速率下降，TP 濃度以平均每年0.015mg/L 速率下降。魯臺子斷面NH3-N 和TP 分別呈顯著下降和高度顯著下降，NH3-N 濃度以平均每年0.001mg/L 的速率下降，TP 濃度以平均每年0.013mg/L速率下降。CODMn、CODCr濃度均為無顯著升降趨勢。按變化率大小排序TP ＞NH3-N ＞CODCr＞CODMn。

表1 淮河干流阜陽段水質變化趨勢分析結果表

（二）流量調節水質變化趨勢

為進一步判斷水質變化趨勢的原因，對2014—2021年王家壩和魯臺子月均流量與水質參數數據進行流量調節，水質變化趨勢分析成果見表2。經過流量調節后，NH3-N 水質參數在流量調節前后濃度變化趨勢發生了改變，王家壩斷面NH3-N 從高度顯著下降變為顯著下降，魯臺子斷面NH3-N 從顯著下降趨勢變為無明顯升降趨勢，說明NH3-N 的水質變化受流量及污染源的共同影響。CODMn、CODCr、TP水質參數與調節前濃度變化趨勢一致，說明流量不是引起其濃度變化趨勢的主要原因，水質的變化主要由于污染源變化而引起的。

表2 淮河干流阜陽段季節性Kendall 流量調節水質變化趨勢分析結果表

結合各斷面水質參數濃度與流量關系進行分析（見圖2）。一般情況下，點源污染物濃度會在流量稀釋作用下而降低。非點源污染會隨著降雨徑流進入河道中，影響河流中污染物的濃度。當面源污染物濃度小于河道本身的濃度時，會對水體產生稀釋作用，反之則增加河道水體中污染物的濃度質量。王家壩斷面CODMn、TP 的濃度隨流量的增大而增大，說明CODMn、TP 主要受非點源污染影響；而CODCr隨流量的增大濃度沒有明顯增高，說明其潛在的非點源污染較少。對于魯臺子斷面，CODMn濃度隨流量的增大而增大，說明CODMn主要受非點源污染影響，CODCr、TP 隨流量的增大濃度質量沒有明顯增高，說明其潛在的非點源污染較少。王家壩和魯臺子NH3-N 的濃度隨流量的增加呈下降的趨勢，說明NH3-N 主要受點源污染影響。

圖2 王家壩、魯臺子水質參數濃度與流量關系圖

四、結論與建議

（1）2014—2021年淮河干流阜陽段的王家壩、魯臺子水質斷面NH3-N、CODMn、CODCr、TP 濃度均呈不同程度的下降，水環境質量向好。

（2）從空間分析來看，上游王家壩斷面水質變化趨勢較大，污染物濃度基本上高于下游魯臺子斷面，說明王家壩至魯臺子區間來水對干流水質整體是起促進作用。

（3）季節性Kendall 檢驗結果表明：王家壩和魯臺子斷面NH3-N 和TP 呈不同程度的下降趨勢，CODMn、CODCr濃度均為無顯著升降趨勢。通過流量調節后，NH3-N 水質參數在流量調節前后濃度變化趨勢發生了改變，說明NH3-N 的水質變化受流量及污染源的共同影響。其他三種水質參數與調節前濃度變化趨勢一致，說明流量不是引起其濃度變化趨勢的主要原因，水質的變化主要由于污染源變化而引起的。

（4）結合水質參數濃度與流量關系分析，王家壩斷面CODMn、TP 主要受非點源污染影響，CODCr潛在的非點源污染較少。對于魯臺子斷面，CODMn主要受非點源污染影響，CODCr、TP 潛在的非點源污染較少。王家壩和魯臺子斷面NH3-N 的濃度隨流量的增加呈下降的趨勢，說明NH3-N 主要受點源污染影響。因此，王家壩斷面仍然是污染防控的重要斷面，同時還應加大對區域內非點源污染的控制，降低非點源污染對河流水質的影響■