劉巧蓮

（山西省汾河水庫(kù)管理局，山西 太原 030006）

1 概況

汾河發(fā)源于山西省寧武縣管涔山，從忻州到運(yùn)城流經(jīng)6個(gè)市區(qū)，在運(yùn)城市萬(wàn)榮縣廟前村流入黃河，是黃河的第二大支流，全長(zhǎng)716km。汾河不僅對(duì)山西省的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活、氣候調(diào)節(jié)及周邊環(huán)境有重大影響，而且對(duì)黃河的水質(zhì)狀況有著重要影響。目前，汾河水體80%以上受到污染，60%的河段喪失了使用功能。

2 汾河水質(zhì)污染趨勢(shì)方程建立及分析

2.1 COD年度變化圖的建立

COD指標(biāo)作為綜合污染評(píng)價(jià)指標(biāo)具有很強(qiáng)的代表性，而河津大橋斷面是汾河匯入黃河前最后一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，因此，下文以2000年以來運(yùn)城市河津大橋斷面常年監(jiān)測(cè)的CODCr值作為研究指標(biāo)，采用數(shù)學(xué)模型對(duì)汾河水質(zhì)污染狀況趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。本文所采用的數(shù)據(jù)全部來自山西省環(huán)保廳官方網(wǎng)站公布的地表水質(zhì)量周報(bào)及地方環(huán)保局。對(duì)汾河河津大橋斷面CODCr值按年度進(jìn)行平均，得出2000—2011年斷面CODCr年度平均值。

將汾河河津大橋斷面CODCr年度平均值與對(duì)應(yīng)的時(shí)間年度點(diǎn)繪于以2000年作為第1年的直角坐標(biāo)系中，形成汾河河津大橋斷面CODCr平均值年度變化圖，時(shí)間綜合了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等多方面的因素，因此以時(shí)間作為自變量。以2000年作為第1年，其余年份依次排列，即自變量x=T-1999（x表示計(jì)算年度，T表示實(shí)際年份），并且將年度數(shù)值與淤積量數(shù)值視作不帶單位的無(wú)量綱量。如圖1所示。

2.2 一元回歸方程的建立

圖1 汾河河津大橋斷面CODCr平均值年度變化圖

采用最小二乘法建立以年度為自變量的一元回歸方程，并計(jì)算其相關(guān)系數(shù)R2，對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行比較，選擇擬合度最高的一元回歸方程作為其數(shù)學(xué)模型。經(jīng)計(jì)算，二項(xiàng)式回歸方程相關(guān)系數(shù)最高，因此選擇方程y=1.0699（T-1999）2-37.059x+331.22作為汾河河津大橋斷面CODCr值與年度變化趨勢(shì)數(shù)學(xué)模型，其相關(guān)系數(shù)R為0.9795，遠(yuǎn)大于0.01顯著水平上的相關(guān)性系數(shù)臨界值0.368（查相關(guān)系數(shù)臨界值表得），由此可見，因變量與自變量強(qiáng)相關(guān)。

2.3 汾河污染狀況趨勢(shì)分析

由圖1可以看出，隨著時(shí)間的推移，汾河河津大橋斷面COD濃度不斷下降，表明汾河污染在逐年減輕，且趨勢(shì)線斜率逐漸下降，表明COD濃度下降的速度逐漸減慢。

3 汾河水質(zhì)污染變化趨勢(shì)及原因分析

3.1 社會(huì)原因

汾河兩岸分布著山西省大量的工業(yè)和農(nóng)業(yè)，污染物排放量較大，汾河污染狀況非常嚴(yán)重。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們逐漸意識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性，逐漸轉(zhuǎn)向可持續(xù)發(fā)展道路，政府重視力度逐年增強(qiáng)，環(huán)境保護(hù)投入逐年增加，使得汾河污染程度逐年減輕。由此可見，該變化趨勢(shì)方程是合理的。

3.2 經(jīng)濟(jì)原因

改革開放以來，大力發(fā)展工業(yè)使得經(jīng)濟(jì)實(shí)力逐步增強(qiáng)的同時(shí)，環(huán)境污染也隨之而來，20世紀(jì)八九十年代環(huán)境污染日益嚴(yán)峻。2000年后，由于汾河污染防治的經(jīng)濟(jì)投入逐年增加，使得汾河的污染逐年減輕。

3.3 技術(shù)原因

生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，使得能源的消耗與環(huán)境污染物的排放逐漸減少；污染防治技術(shù)的進(jìn)步，使得污染防治的效率和效果不斷提高，在減少污染排放和提高污染防治效果的雙重作用下，汾河污染狀況逐年減輕。

3.4 自然原因

山西省屬干旱地區(qū)，降雨量少，汾河天然徑流量較小，河流環(huán)境容量小，自凈能力差，加之汾河兩岸污染物排放量很大，導(dǎo)致汾河污染非常嚴(yán)重，匯入黃河前已成為劣Ⅴ類水體。

4 汾河污染狀況趨勢(shì)預(yù)測(cè)

應(yīng)用上文建立的趨勢(shì)方程對(duì)之后5年（2012—2016年）汾河河津大橋斷面CODCr值進(jìn)行計(jì)算預(yù)測(cè)，計(jì)算得2012—2016年的CODCr值分別為30.3mg/L，22.1mg/L，16.1mg/L，12.2mg/L 和 10.4mg/L。

由計(jì)算結(jié)果可知，未來5年汾河的污染狀況會(huì)逐年減輕，隨著政府的日益重視、思想的轉(zhuǎn)變、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，汾河的水質(zhì)狀況會(huì)逐年改善。

5 結(jié)語(yǔ)

第一，通過對(duì)汾河水質(zhì)污染狀況隨年度變化的回歸方程選擇，得出了擬合度相對(duì)較好的汾河水庫(kù)淤積量趨勢(shì)方程；第二，從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、自然因素等方面定性分析說明該趨勢(shì)模型是合理的；第三，采用選擇出的數(shù)學(xué)模型方程對(duì)汾河未來5年河津大橋斷面CODCr值進(jìn)行預(yù)測(cè)，得出汾河水質(zhì)狀況逐年改善的預(yù)測(cè)結(jié)果。