杭州西湖风景区水质变化趋势及相关性研究

何晓丽，何 卿

(1.杭州市水文水资源监测总站，浙江 杭州 310009；2.杭州市园林绿化工程服务有限公司，浙江 杭州 310006)



杭州西湖风景区水质变化趋势及相关性研究

何晓丽1，何 卿2

(1.杭州市水文水资源监测总站，浙江 杭州 310009；2.杭州市园林绿化工程服务有限公司，浙江 杭州 310006)

以西湖湖区(湖心亭)、内西湖(西里湖)、西溪湿地内部河道(秋雪庵)、西溪湿地外部汇水口(蒋村港)4个监测点2014年全年监测数据均值作为评价对象，采用地表水环境质量标准中的单因子法，并选取高锰酸盐指数、氨氮和总磷三个指标，使用Spearman秩相关系数法对西湖风景区地表水水质进行分析，认为西湖风景区水质逐步呈现向好趋势，但游客行为会对水质产生一定影响，应适当控制机动游船数量，引导游客绿色游、生态游.

西湖风景区；水质变化趋势；Spearman秩相关系数法；Pearson相关性分析

西湖风景区，位于浙江省杭州市西部，景区范围包括我国著名的城市景观湖泊西湖及罕见的城中次生湿地西溪湿地，隶属于太湖流域杭州市区运河水系的运西片[1].随着西湖旅游资源的不断开发、范围的不断拓展，人类活动加剧，在不同程度的影响水质变化.

自2002年起，杭州市开始实施西湖综合保护工程，通过截污纳管、底泥疏浚和引钱塘江水入湖等[2-4]工程措施，对西湖的生态保护、环境优化进行了全方位的保护和整治.目前西湖有6个入水口、9个出水口，每天从钱塘江引入40万t水，钱塘江江水进出频繁，西湖水质明显提升，水体平均透明度已达65 cm.

1 西湖风景区水质现状分析

根据《浙江省水功能区、水环境功能区划分方案》(2005年12月)[5]，西湖风景区水功能属于杭州景观用水，目标水质为Ⅳ类(见表1，图1).

表1 2014年西湖风景区水质断面现状评价结果表

图1 西湖风景区水质监测断面分布图

分别选取外西湖监测点(湖心亭)、内西湖监测点(西里湖)、西溪湿地内部监测点(秋雪庵)、西溪湿地外部汇水口(蒋村港)作为监测对象，采用2014年全年监测数据均值作为评价对象，采用地表水环境质量标准中的单因子法[6]进行评价(见表1).评价结果表明：(1)2014年，西湖风景区全部监测断面年均水质均符合功能区水质要求，水质在Ⅲ～Ⅳ类间.(2)西湖测点溶解氧数值明显优于西溪湿地测点；西溪总磷数值略优于西湖；西湖景区高锰酸盐指数均处于Ⅱ类，水质较好.

2 水质趋势分析

西湖风景区作为杭州重要的旅游名片，水质监测工作开展较早，积累了多年水质资料.根据2005-2014年水质监测资料(其中蒋村港仅有2007-2014年数据)，选取主要水质指标高锰酸盐指数、氨氮和总磷进行趋势分析(见图2～图4).

《环境质量综合分析技术导则》中对地表水水质的多时段变化趋势和变化程度分析推荐使用Spearman秩相关系数法.该方法适用于单因素小样本数的相关检验，被广泛应用于水质变化趋势分析[7-12].

将秩相关系数rs的绝对值同Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp进行比较，|rs|>Wp则表明变化趋势有显著意义.rs为负值，表示下降或好转趋势，rs为正值表示上升或加重趋势；|rs|

各测点水质指标趋势检验结果(见表2).

表2 杭州市西湖风景区水质趋势分析表

2.1 高锰酸盐指数变化趋势

高锰酸盐指数可在一定程度上指示水体受有机污染的程度.对西湖区秋雪庵、蒋村港、西里湖、湖心亭这四个监测点2005-2014年高锰酸盐指数数据进行整合归纳成图，以分析10年来各监测点的变化趋势(见图2).

通过分析对比发现，10年间，西里湖测点高锰酸盐指数在2.20～3.77mg/L之间波动，最高值出现在2013年；而湖心亭则为2.89～3.91mg/L，变化范围略小于前者，最高值为2005年的3.91mg/L，以上两处测点高锰酸盐指数值从图中未见明显趋势，状态平稳.而秋雪庵和蒋村港的高锰酸盐指数值从最初监测值6mg/L附近逐年下降，其中秋雪庵监测点高锰酸盐指数在2005年和2009年出现两次明显的下降，蒋村港的高锰酸盐指数值则在2009-2010年间出现一次明显的下降，两个监测点在2010年后高锰酸盐指数值逐步稳定，近年控制在2.40～3.50mg/L之间.通过Spearman秩相关系数法进行趋势分析，得到相似结论：四处监测点rs为负值，表明高锰酸盐指数值均呈现下降趋势，其中西湖监测点两处|rs|Wp均呈现明显下降趋势，这和4个监测点高锰酸盐指数值的曲线变化趋势相符，且秋雪庵和蒋村港下降趋势更加显著，相关性也更强.

2.2 氨氮变化趋势

氨氮是水质评价重要指标，对水质类别起决定性作用.本文对4个监测点最近10年每年氨氮浓度数据进行了整理(见图3).

图2 2005-2014年杭州西湖区高锰酸盐指数变化趋势图

图3 2005-2014年杭州西湖区氨氮变化趋势图

图4 2005-2014年杭州西湖区总磷变化趋势图

监测初期，氨氮浓度都处于高位，尤其是秋雪庵和蒋村港两个监测点，其中蒋村港氨氮浓度在2007年达到了2.88 mg/L，而秋雪庵更是在2005年达到3.57 mg/L，两者均超过地表水环境质量标准Ⅴ类水质氨氮限值(2.00 mg/L).在2005-2010年间，各测点氨氮浓度都在逐步下降，其中秋雪庵和蒋村港的下降尤为明显，秋雪庵在2005-2006年间氨氮浓度大幅下降，之后保持平稳，蒋村港从2007-2011年呈现逐年大幅下降；2011-2014年间，四个监测点氨氮值稳定在一定区间内(0.13～0.82 mg/L)，达到水质Ⅰ～Ⅲ类标准.就2005-2014年总体而言，各测点rs均为负值，且|rs|>Wp，均达到0.9以上，表明氨氮数值下降极为显著.

2.3 总磷变化趋势

磷是水体中生物生长所必须的营养元素，总磷浓度是水体营养化程度的重要表征.西湖景区四个水质监测点，总磷浓度从监测初期至今，都呈现出一定程度的下降趋势(见图4).

从监测点数据来看，西湖的总磷较西溪湿地更为稳定，前者两个监测点西里湖和湖心亭总磷浓度波动幅度微弱，多年来稳定在0.03～0.10 mg/L；后者两个监测点则在起初几年波动幅度较大，在0.03～0.33 mg/L之间波动，蒋村港监测点总磷浓度在前期大幅下降后于2011年开始逐步稳定，并在0.10 mg/L上下波动，秋雪庵监测点总磷浓度在2005年出现大幅下降，之后处于平稳状态，波动幅度减弱.通过Spearman秩相关系数法进行趋势分析可以发现，四处监测点rs均为负值，证实总磷浓度呈下降趋势，其中西里湖和蒋村港两处|rs|>Wp呈明显下降趋势，其他两处则呈不显著下降.

3 地表水各指标之间的相关性分析

利用SPSS19.0统计分析软件中Pearson检验法可对各监测数据开展相关性分析[13,14].表3～表6为不同监测点地表水体中污染物指标之间的相关性关系.由表可知，不同测点地表水各污染物指标之间的相关性大小是不同的.

3.1 西湖监测点水质指标相关性

本文针对西湖两处监测点：西里湖和湖心亭，通过对各项指标的相关性分析(见表3、表4)发现，西湖两处监测点的pH与DO间均呈极显著正相关(p<0.01)，其中西里湖NH3-N与TP为极显著正相关，湖心亭DO与TN为极显著负相关.其余指标未见明显相关性.

表3 西里湖水体污染物指标的Pearson相关性分析

注：**P<0.01,极显著相关；*P<0.05,显著相关.

表4 湖心亭水体污染物指标的Pearson相关性分析

注：**P<0.01,极显著相关；*P<0.05,显著相关.

3.2 西溪湿地监测点水质指标相关性

对西溪湿地两个监测点秋雪庵和蒋村港的各项指标进行相关性分析(表5、表6).

秋雪庵监测点DO与NH3-N和TP，呈显著相关(p<0.05)；CODMn与NH3-N和TP，呈极显著正相关(p<0.01)；CODMn与TN，呈显著相关；NH3-N与TP和TN，呈极显著正相关；TP与TN呈极显著正相关(见表5).

表5 秋雪庵水体污染物指标的Pearson相关性分析

注：**P<0.01,极显著相关；*P<0.05,显著相关.

蒋村港监测点pH与DO，呈极显著正相关；CODMn与NH3-N、TP、TN，均呈极显著正相关；NH3-N与TP和TN，呈极显著正相关；TP与TN呈显著正相关(见表6).

表6 蒋村港水体污染物指标的Pearson相关性分析

注：**P<0.01,极显著相关；*P<0.05,显著相关.

4 结 论

(1)西湖风景区水质经过十余年的综合整治，逐步呈现向好趋势.2005-2010年间，各项水质指标下降趋势明显；2011年之后，水质指标稳定在一定区间内，且能够满足所在水功能区水质要求.

(2)水体中pH、DO、CODMn、NH3-N、TP、TN浓度之间均存在一定的相关性，由于水体性质和监测位置不同，相关性略有差异.

(3)河流水体(西溪湿地)的相关性要明显优于湖泊水体(西湖)，这与水体流动性密切相关.CODMn、NH3-N、TP、TN各指标间存在极显著的相关性，可由单项指标的变动指示水质整体的变化方向.

(4)西湖景区人为活动频繁，游客行为会对水质产生一定影响[15-16]，适当控制机动游船数量，引导游客进行绿色游、生态游，达到人与自然的和谐共存.

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Research on Water Quality Variation Trend and Correlation of West Lake Scenic Area

HE Xiao-li1, HE Qing2

(1.Hangzhou Monitoring Station of Hydrology and Water Resources, Hangzhou 310009, China;2.Hangzhou Landscaping Engineering Service CO., LTD., Hangzhou 310006; China)

The monitoring data of four monitoring points were taken as the evaluation objects in 2014, including Mid-lake Pavilion in West Lake, Xili Lake, Qiuxue Nunnery by XIxi Wetland internal lake and Jiangcun Harbor at Xixi Wetland external catchment mouth. The surface water quality in the West Lake Scenic Area is analyzed based on three indicators-permanganate index, ammonia nitrogen and total phosphorus, by adopting the approaches of single factor method of surface water environment quality standard and Spearman rank correlation coefficient method. The results show the water quality in the West Lake Scenic Area presents positive tendency, but the tourists behavior would be a certain influence on water quality. Therefore, it is necessary to limit the quantity of sightseeing boats and to advocate ecological tourism.

West Lake Scenic Area; water quality variation trend; Spearman rank correlation coefficient; Pearson correlation analysis

2015-06-11

何晓丽(1982-)，女，浙江杭州人，工程师，硕士研究生，主要从事水资源监测评价相关工作.

TV213.4

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1008-536X(2015)09-0038-05