淮河干流阜阳段水质变化趋势分析

应 玉

一、引言

淮河干流在阜阳境内长169km，流域面积9775km2，其主要有沙颍河、茨淮新河、谷河、润河、大润河、阜蒙新河、西淝河等支流，八里湖、焦岗湖等湖泊，唐垛湖、邱家湖、南润段3 处行蓄洪区以及濛洼蓄洪区。淮河是阜阳市重要河流，沿淮两岸工农业和人口相对集中，是阜阳重要的生活生产水源，其水环境质量对阜阳生产生活起着至关重要的作用。本文选取淮河豫皖省界王家坝断面至鲁台子为典型分析河段，采用季节性Kendall 检验方法对其主要污染指标变化趋势、流量调节下污染物情况进行分析，为区域水环境保护和污染防控工作提供科学依据。

二、方法与数据来源

（一）分析方法

季节性Kendall 检验方法是1982年由Hirsch 等人在Mann-Kendall 检验的基础上提出的一种非参数趋势检验法，该方法可以避免季节性变化、漏测、指标数值未检出等因素的影响，进而判断水质变化的趋势程度。其原理是将历年相同月或同季的数据进行比较，如果后面的值（在时间上）高于前面的值，记为“＋”号，否则记为“﹣”号，如果“＋”的数量大于“﹣”的数量，则判定为浓度呈上升趋势，反之则为下降趋势。如果“＋”的数量等于“﹣”的数量，则判定为无明显升降趋势。流量调节的季节性Kendall 检验是通过残差分析，根据流量和浓度的相关关系来判断污染源的变化。

应用PWQTrend2010 软件，对淮河干流阜阳段水质变化趋势进行分析，并通过流量调节检验，进一步了解污染源的变化情况。

（二）数据来源

采用季节性Kendall 检验法分析水质变化趋势，数据系列一般选取5～12年为宜。数据系列过长会隐藏当前趋势，过短则不能准确确定趋势。因此数据序列选取2014—2021年。水质数据采用了安徽省水环境监测中心阜阳分中心淮河干流阜阳段王家坝、鲁台子主要控制断面每月水质检测数据，筛选氨氮（NH3-N）、高锰酸盐指数（CODMn）、化学需氧量（CODCr）、总磷（TP）四个重要参数开展水质变化趋势分析。流量数据采用安徽省阜阳水文水资源局王家坝、鲁台子站月均流量数据。

三、结果与讨论

（一）水质变化趋势

根据2014—2021年淮河干流阜阳段的王家坝、鲁台子水质断面检测数据，绘制污染物浓度变化过程，见图1。王家坝、鲁台子水质断面的NH3-N、CODMn、CODCr、TP 浓度均呈不同程度的降低，王家坝断面TP 在2015年和2017年出现回峰，质量浓度数值略高于Ⅲ类水标准限值，其他污染物浓度值均在Ⅲ类水标准限制以下。TP 的超标主要因为汛期超标比例较高，通过对王家坝站点雨量资料分析，2015年和2017年王家坝站年降雨量分别为1219.4mm、1540.4mm，均高于多年平均值965.1mm，且汛期降水量相对集中。淮河沉积物中TP 主要受到农业面源污染的影响，颗粒态磷随降水和径流携带的泥沙进入水体，使得汛期TP 浓度较高。2017年以后，TP 浓度显著下降，可能是由于国家政策调整和水环境大力整治，淮河干流生源物质含量有所减少，富营养化程度降低。

图1 淮河干流阜阳段的王家坝、鲁台子污染物浓度变化图

从空间上分析，除2020年的CODMn、CODCr以外，王家坝断面污染物浓度高于下游鲁台子断面，说明王家坝至鲁台子区间来水对干流水质整体是起促进作用。

运用季节性Kendall 检验法对水质变化趋势进行分析，结果见表1。王家坝断面的NH3-N 和TP呈高度显著下降，NH3-N 浓度以平均每年0.01mg/L的速率下降，TP 浓度以平均每年0.015mg/L 速率下降。鲁台子断面NH3-N 和TP 分别呈显著下降和高度显著下降，NH3-N 浓度以平均每年0.001mg/L 的速率下降，TP 浓度以平均每年0.013mg/L速率下降。CODMn、CODCr浓度均为无显著升降趋势。按变化率大小排序TP ＞NH3-N ＞CODCr＞CODMn。

表1 淮河干流阜阳段水质变化趋势分析结果表

（二）流量调节水质变化趋势

为进一步判断水质变化趋势的原因，对2014—2021年王家坝和鲁台子月均流量与水质参数数据进行流量调节，水质变化趋势分析成果见表2。经过流量调节后，NH3-N 水质参数在流量调节前后浓度变化趋势发生了改变，王家坝断面NH3-N 从高度显著下降变为显著下降，鲁台子断面NH3-N 从显著下降趋势变为无明显升降趋势，说明NH3-N 的水质变化受流量及污染源的共同影响。CODMn、CODCr、TP水质参数与调节前浓度变化趋势一致，说明流量不是引起其浓度变化趋势的主要原因，水质的变化主要由于污染源变化而引起的。

表2 淮河干流阜阳段季节性Kendall 流量调节水质变化趋势分析结果表

结合各断面水质参数浓度与流量关系进行分析（见图2）。一般情况下，点源污染物浓度会在流量稀释作用下而降低。非点源污染会随着降雨径流进入河道中，影响河流中污染物的浓度。当面源污染物浓度小于河道本身的浓度时，会对水体产生稀释作用，反之则增加河道水体中污染物的浓度质量。王家坝断面CODMn、TP 的浓度随流量的增大而增大，说明CODMn、TP 主要受非点源污染影响；而CODCr随流量的增大浓度没有明显增高，说明其潜在的非点源污染较少。对于鲁台子断面，CODMn浓度随流量的增大而增大，说明CODMn主要受非点源污染影响，CODCr、TP 随流量的增大浓度质量没有明显增高，说明其潜在的非点源污染较少。王家坝和鲁台子NH3-N 的浓度随流量的增加呈下降的趋势，说明NH3-N 主要受点源污染影响。

图2 王家坝、鲁台子水质参数浓度与流量关系图

四、结论与建议

（1）2014—2021年淮河干流阜阳段的王家坝、鲁台子水质断面NH3-N、CODMn、CODCr、TP 浓度均呈不同程度的下降，水环境质量向好。

（2）从空间分析来看，上游王家坝断面水质变化趋势较大，污染物浓度基本上高于下游鲁台子断面，说明王家坝至鲁台子区间来水对干流水质整体是起促进作用。

（3）季节性Kendall 检验结果表明：王家坝和鲁台子断面NH3-N 和TP 呈不同程度的下降趋势，CODMn、CODCr浓度均为无显著升降趋势。通过流量调节后，NH3-N 水质参数在流量调节前后浓度变化趋势发生了改变，说明NH3-N 的水质变化受流量及污染源的共同影响。其他三种水质参数与调节前浓度变化趋势一致，说明流量不是引起其浓度变化趋势的主要原因，水质的变化主要由于污染源变化而引起的。

（4）结合水质参数浓度与流量关系分析，王家坝断面CODMn、TP 主要受非点源污染影响，CODCr潜在的非点源污染较少。对于鲁台子断面，CODMn主要受非点源污染影响，CODCr、TP 潜在的非点源污染较少。王家坝和鲁台子断面NH3-N 的浓度随流量的增加呈下降的趋势，说明NH3-N 主要受点源污染影响。因此，王家坝断面仍然是污染防控的重要断面，同时还应加大对区域内非点源污染的控制，降低非点源污染对河流水质的影响■