季节性肯达尔检验法在南湾水库水质趋势分析中的应用

□程曼曼（河南省信阳水文水资源勘测局）

1.南湾水库概况

南湾水库是建国初期为治理淮河、发展水利而兴建的大型水利工程。以防洪、灌溉为主，兼顾发电、养殖、城市供水及旅游开发等综合利用。水库控制流域面积1100km2，多年平均降雨量1240mm、多年平均来水量4.78亿m3。水库现有防洪标准为万年一遇洪水，相应洪水位110.41m，库容13.4亿m3。水库目前年城市供水8000万m3。水库养殖水面4667hm2，年捕捞鲜鱼75万kg。

南湾水库是信阳市中心城区及周边80万居民唯一一个赖以生存的“大水缸”。水质洁净透明，为二级优质软质水，被誉为“豫南明珠”、“中原第一湖”，是“河南省十大美湖”之一。然而，近年来，由于多方面的原因，这个信阳“大水缸”的水质不同程度地遭到破坏，水质呈现下降的趋势。一是，周边乡镇小企业、养殖业、居民生活污水和垃圾直接或间接排向库区水体，“总磷”、“总氮”总量增加，控制水体富营养化任务加重；二是，流域内化肥、农药残留量大，产业结构带来的污染压力及涵养林地植被破坏造成的水土流失；三是，库区周边无序发展的农家餐馆和经营性岛屿上的生活废水和垃圾直排入库；四是，库汊养鱼施用化肥及农用外挂船只排放石油类污染。

2.季节性肯达尔非参数趋势检验方法原理

选用季节性肯达尔非参数趋势检验方法。其原理是将历年各月的水质数据进行比较，如果后面的值高于前面的值记为“+”号，否则记为“－”号。然后再计算肯达尔统计量S，它等于正差值总数减去负差值总数。若S为一个正数，那么，后测量的数据倾向于比先测量的数据大；同样，若S为一个负数，那么，后测量的数据倾向于比先测量的数据小。然后，用1式计算S的方差（该式考虑了可能存在的“结”值）：

g为“结的个数”，tp在第p个“结”的大小，n为系列年份个数。

再用2式计算检验统计量Z：

正（负）的Z值意味着呈上升（下降）趋势。若“无趋势”的零假设H0为真，统计量Z将呈标准正态分布，因此，可用累计正态分布表判断是否拒绝H0。当在α显著性水平下对上升或下降趋势进行双侧检验时，如果Z的绝对值大于Z1-α/2，就拒绝H0，Z1-α/2由累计正态分布表查得。如果对立假设为“上升趋势”（即单侧检验），那么，只要Z大于Z1-α就拒绝H0而接受对立假设。

3.南湾水库水质趋势分析

3.1 水质资料的选用

对南湾水库库内监测点选择了2004-2009年6年的水质序列进行趋势分析。

3.2 水质参数的选择

根据所掌握的水质监测资料，对6个水质指标进行水质趋势分析：DO、TN、TP、NH3-N、NO3-N、CODMn。

3.3 南湾水库水质趋势分析

选用2004～2009年间的水质数据，取显著性水平α为0.1和0.01，即当α≤0.01时，说明检验具有高度显著性水平；当0.0.1≤α≤0.1时，说明检验是显著的。6个项目的趋势分析结果如表1所示。

水质浓度趋势分析结果表明：南湾水库在2004-2009年间，总磷、总氮、高锰酸盐指数和硝酸盐氮等4项水质指标的变化趋势均不明显，只有氨氮和溶解氧项目分别出现显著上升和显著下降趋势，水质状况相对较为稳定。