牛傲冰，丁杰萍

（1.甘肅新美環(huán)境管理咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省生態(tài)環(huán)境科學設(shè)計研究院，甘肅 蘭州 730020）

1 概述

渭河是黃河的一級支流，發(fā)源于甘肅省渭源縣，由武山縣樺林鄉(xiāng)進入天水市，流經(jīng)武山縣、甘谷縣和麥積區(qū)，在麥積區(qū)牛背村進入陜西省寶雞市，天水市境內(nèi)全長約267 km，流域面積11 696 km2，年平均徑流量為53 727萬m3，洪水期最大流量為4 920 m3/s。

Mann-Kendall檢驗法作為一種非參數(shù)檢驗方法，被廣泛運用于降水、徑流、氣溫和水質(zhì)等要素時間序列的趨勢變化分析[1]。季節(jié)性Kendall 檢驗因具有不受河水流量周期性變化、漏測值和未檢出值影響的優(yōu)點，已廣泛運用到新興江、湘江、灤河等水域水質(zhì)的分析中[2]。該方法對數(shù)據(jù)分布規(guī)律無嚴格要求，受個別異常值干擾較小，且不需要做統(tǒng)計分析，適用于水文等非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，計算便捷[3]。

渭河水質(zhì)狀況直接影響著天水市渭河流域居民生活的幸福感，也對當?shù)匚磥淼陌l(fā)展起到重要的影響。本研究以渭河干流天水段樺林、北道橋和葡萄園3個監(jiān)測斷面2011—2019年水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)為樣本，運用季節(jié)性Kendall檢驗分析渭河干流水質(zhì)變化趨勢，為進一步推斷未來水質(zhì)變化情況，開展水污染的預(yù)防和治理提供參考，對渭河水環(huán)境保護和管理具有重要意義。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及指標篩選

分析所用數(shù)據(jù)均來自甘肅省國控斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)。選用渭河干流天水段樺林、北道橋和葡萄園3個斷面2011—2019年連續(xù)實測水質(zhì)數(shù)據(jù)。除去多數(shù)月份未檢出的指標，選用變化范圍較大的溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、化學需氧量、總磷、總氮、五日生化需氧量（BOD5）和揮發(fā)酚等8項指標作為分析指標。水質(zhì)監(jiān)測斷面分布示意如圖1。

圖1 渭河干流水質(zhì)監(jiān)測斷面位置示意圖

2.2 數(shù)據(jù)處理及方法

季節(jié)性Kendall檢驗的原理為將某一時段同期的水質(zhì)數(shù)據(jù)進行對比，如果后期的值高于前期的值，則標記為“+”號，如果后期的值低于前期，則標記為“-”號。若加號的數(shù)量多余減號，可能為上升趨勢;反之為下降趨勢。如水質(zhì)不存在變化趨勢，則正負號個數(shù)相同。季節(jié)性Kendall 檢驗時將同期的數(shù)據(jù)進行對比，從而避開了季節(jié)性的影響。此外，由于數(shù)據(jù)比較只對比相對排序，故能避免水質(zhì)數(shù)據(jù)缺失值的問題[2]。

本研究Mann-Kendall趨勢檢驗，基于2011—2019年各指標的月測值，通過R語言加載“trend”包計算得到不同斷面的Z值和p值。Z值小于0，表明水質(zhì)呈下降趨勢，相反Z值大于0，表明水質(zhì)呈上升趨勢；p≤0.01 或0.01＜p≤0.10 分別表明檢驗具有極顯著或顯著水平[4]。

3 結(jié)果與討論

3.1 2011—2019年水質(zhì)變化趨勢

依據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標準[5]，從水質(zhì)類別看（圖2），2011—2019年，樺林斷面變化幅度較大，呈先惡化后轉(zhuǎn)好最后趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，2012—2015年均出現(xiàn)超標現(xiàn)象，自2016年起好轉(zhuǎn)至II類并保持至2019年；北道橋斷面一直保持III類；葡萄園斷面2016年前均為III類，2017—2019年在II類和III 類之間浮動。2011—2019年渭河干流天水段水質(zhì)變化趨勢分析結(jié)果見表1。

圖2 2011—2019年三個監(jiān)測斷面水質(zhì)類別變化情況

表1 2011—2019年渭河干流天水段水質(zhì)變化趨勢分析結(jié)果

續(xù)表1

2011—2019年，渭河干流天水段三個水質(zhì)監(jiān)測斷面溶解氧呈顯著上升趨勢，除北道橋斷面氨氮和揮發(fā)酚無明顯變化趨勢外，其余監(jiān)測斷面高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、化學需氧量、總磷、總氮、五日生化需氧量、揮發(fā)酚等指標均呈顯著或極顯著下降趨勢，表明渭河干流天水段水質(zhì)在2011—2019年呈明顯好轉(zhuǎn)趨勢。

3.2 不同水期水質(zhì)變化情況

根據(jù)渭河干流天水段水文資料，選取1月、7月和11月分別為枯水期、豐水期和平水期代表進行不同水期水質(zhì)分析。由圖3可見，渭河干流天水段水質(zhì)，所有指標濃度均在枯水期最高，且除過總磷外，其余指標濃度值均呈現(xiàn)枯水期高于平水期高于豐水期，總磷為枯水期高于豐水期高于平水期。這說明渭河中污染物濃度受流量周期性變化的影響較大，枯水期河流自凈能力較差，豐水期隨著水量的增加，污染物被稀釋，濃度降低。在枯水期1月份，因氣溫較低，溶解氧飽和度高，而豐水期7月份，因氣溫較高，溶解氧飽和度較低。

圖3 渭河干流天水段不同水期水質(zhì)特征

3.3 2011—2019年天水市主要水污染物排放量變化情況

2011—2019年，天水市主要水污染物化學需氧量和氨氮排放量變化趨勢相同，且均呈降低趨勢，這與水質(zhì)轉(zhuǎn)好的趨勢保持一致（圖4）。其中，化學需氧量排放量從2011年的2.23萬t降到2019年的1.21萬t，減少了45.74%，氨氮排放量從2011年的0.28萬t降到2019年的0.19萬t，減少了32.14%，由此可見，渭河流域近年開展的污染物綜合治理對水體水質(zhì)的好轉(zhuǎn)起到重要作用[6]。

圖4 2011-2019年天水市主要水污染物排放量變化趨勢

“十二五”以來，天水市高度重視渭河水污染防治工作，嚴格控制水污染物排放大的項目建設(shè)，積極開展工業(yè)、生活、畜禽養(yǎng)殖水污染防治，推進污染減排各項工作，大力實施工程減排、結(jié)構(gòu)減排和監(jiān)管減排，建設(shè)了污水處理設(shè)施，總體上渭河水質(zhì)得到持續(xù)改善。尤其《天水市水污染防治工作方案（2015—2050年）》實施以來，市政府每年印發(fā)水污染防治年度實施方案，明確了各縣區(qū)、各部門工作任務(wù)?！笆濉币詠恚e極爭取各方資金，圍繞城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)、流域生態(tài)綜合治理、水源地保護等生態(tài)環(huán)境保護“十大工程”，推動渭河流域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善。

3.4 空間分布

從空間分布來看，2011—2019年水質(zhì)變化最顯著的為渭河上游的樺林斷面，其次為下游的葡萄園斷面，最后為北道橋斷面。

4 存在問題及展望

盡管近10年來，渭河干流天水段水質(zhì)得到持續(xù)改善，但也存在樺林、北道橋、葡萄園等斷面?zhèn)€別月份不能穩(wěn)定達標的現(xiàn)象，如樺林斷面2019年3月總磷，北道橋斷面2018年2月總磷及3月—4月、12月氨氮，葡萄園斷面2018年1月、2月、4月氨氮和4月總磷及2019年1月、3月氨氮均出現(xiàn)超標。“十四五”開局之年，站在機遇與挑戰(zhàn)并存的重要歷史時期，渭河流域水生態(tài)環(huán)境保護工作任重而道遠?！笆奈濉逼陂g，水污染防治工作將由污染治理為主向流域要素系統(tǒng)治理轉(zhuǎn)變，堅持以山水林田湖草沙系統(tǒng)治理，堅持精準、科學、依法治污，以水生態(tài)保護修復(fù)為核心，統(tǒng)籌水資源、水生態(tài)、水環(huán)境等要素，持續(xù)深入打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)。