基于季節(jié)性和流量調(diào)節(jié)的水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

基于季節(jié)性和流量調(diào)節(jié)的水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

1季節(jié)性kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)方法分析水質(zhì)變化的主要目的是了解和評(píng)估時(shí)間和空間的水中污染物的變化。其要求水質(zhì)數(shù)據(jù)具有系列性、代表性、完備性和較好的一致性,但由于水質(zhì)數(shù)據(jù)與流量、季節(jié)相關(guān),在一定評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)“漏測(cè)值”和“未檢出值”。故水質(zhì)數(shù)據(jù)的非正態(tài)分布特性使得傳統(tǒng)的處理正態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)學(xué)變得無能為力。針對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)序列的上述特性,美國地質(zhì)調(diào)查局在20世紀(jì)70年代末研制出了用于水質(zhì)變化趨勢(shì)分析的季節(jié)性Kendall(肯達(dá)爾)趨勢(shì)檢驗(yàn)方法。目前,美國在全國或州的河流水質(zhì)變化趨勢(shì)分析中也多采用此方法。20世紀(jì)80年代末,我國將季節(jié)性Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法引人國內(nèi),首先在淮河流域,繼而在1995年的全國水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)及隨后的2004年全國水資源綜合規(guī)劃中進(jìn)行了應(yīng)用。在2004年全國水資源綜合規(guī)劃中,全國統(tǒng)一采用了由中國水利水電科學(xué)研究院水環(huán)境研究所開發(fā)的季節(jié)性Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法(PWQTrend)評(píng)價(jià)軟件,使得應(yīng)用季節(jié)性Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法進(jìn)行水質(zhì)變化趨勢(shì)分析的工作在全國得以普及。2主要污染物的類型河南省海河流域漳衛(wèi)南水系污染特性是以化學(xué)需氧量、氨氮、高錳酸鹽為主要污染物。確定水質(zhì)變化趨勢(shì)分析項(xiàng)目為:化學(xué)需氧量、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)三項(xiàng)。3加號(hào)的個(gè)數(shù)比減號(hào)季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)的原理是將歷年相同月(季)的水質(zhì)資料進(jìn)行比較,如果后面的值(時(shí)間上)高于前面的值記為“+”號(hào),否則記作“-”號(hào)。如果加號(hào)的個(gè)數(shù)比減號(hào)的多,則可能為上升趨勢(shì);類似地,如果減號(hào)的個(gè)數(shù)比加號(hào)的多,則可下降趨勢(shì);如果加號(hào)的個(gè)數(shù)與減號(hào)的相等,則可能為無趨勢(shì)。4資料來源及趨勢(shì)分析為保證水質(zhì)數(shù)據(jù)具有系列性、代表性、完備性和較好的一致性,本研究采用了河南省內(nèi)衛(wèi)河干流及5條重要的支流的9個(gè)主要水功能區(qū)的6～7年(2005～2011年)水質(zhì)站資料進(jìn)行趨勢(shì)分析,詳見表1。5分析5.1流量調(diào)節(jié)濃度趨勢(shì)應(yīng)選擇在水質(zhì)項(xiàng)目濃度測(cè)定時(shí)a本文分析濃度變化趨勢(shì)和流量調(diào)節(jié)濃度變化趨勢(shì)兩方面的內(nèi)容,流量調(diào)節(jié)濃度變化趨勢(shì)分析從式(1)～式(7)中選擇流量與濃度相關(guān)性最好的一組進(jìn)行分析:式中:C——水質(zhì)項(xiàng)目濃度,mg/L;Q——流量,m3/s;5.2趨勢(shì)分類水質(zhì)站水質(zhì)變化趨勢(shì)分析結(jié)果可分為三類五級(jí)。三類為上升、下降和無趨勢(shì);五級(jí)為高度顯著上升、顯著上升、無趨勢(shì)、顯著下降和高度顯著下降。5.3水質(zhì)趨勢(shì)分析水質(zhì)站水質(zhì)變化趨勢(shì)的顯著性應(yīng)根據(jù)顯著性水平α確定:(1)α≤0.01,水質(zhì)變化趨勢(shì)高度顯著;(2)0.01<α≤0.1,水質(zhì)變化趨勢(shì)顯著;(3)α>0.1,水質(zhì)無變化趨勢(shì)。6趨勢(shì)分析的結(jié)果依據(jù)上述的方法及相關(guān)水質(zhì)資料分析河南省衛(wèi)河水系主要水功能區(qū)水質(zhì)趨勢(shì)結(jié)果見表2。7區(qū)域水質(zhì)趨勢(shì)分析7.1區(qū)域內(nèi)高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、需氧量、比指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)趨勢(shì)分析的河南省漳衛(wèi)南水系水質(zhì)站共計(jì)9個(gè)。高錳酸鹽指數(shù)上升站數(shù)為0個(gè),上升比例為0.0%;下降站數(shù)為5個(gè),下降比例為55.6%;無趨勢(shì)站數(shù)為4個(gè),無趨勢(shì)比例為44.4%。區(qū)域內(nèi)高錳酸鹽指數(shù)趨于改善。氨氮上升站數(shù)為0個(gè),上升比例為0.0%;下降站數(shù)為7個(gè),下降比例為77.8%;無趨勢(shì)站數(shù)為2個(gè),無趨勢(shì)比例為22.2%。區(qū)域內(nèi)氨氮趨于改善。化學(xué)需氧量上升站數(shù)為1個(gè),上升比例為11.1%;下降站數(shù)為3個(gè),下降比例為33.3%;無趨勢(shì)站數(shù)為5個(gè),無趨勢(shì)比例為55.6%。區(qū)域內(nèi)化學(xué)需氧量趨于改善。7.2水質(zhì)趨勢(shì)分析區(qū)域水質(zhì)變化趨勢(shì)分析結(jié)果以綜合指數(shù)WQTI表示。綜合指數(shù)WQTI應(yīng)按式(8)、式(9)計(jì)算:式中:WQTIUP———流域及區(qū)域水質(zhì)變化上升趨勢(shì)綜合指數(shù);WQTIDN———流域及區(qū)域水質(zhì)變化下降趨勢(shì)綜合指數(shù);TDNm———其他水質(zhì)項(xiàng)目下降趨勢(shì)比例;M———評(píng)價(jià)項(xiàng)目總數(shù)。河南省海河流域漳衛(wèi)南水系趨勢(shì)分析綜合指數(shù)WQTIUP為3.7,WQTIDN為55.6,區(qū)