應用季節性Kendall檢驗法分析衛河干流水質變化趨勢

□李仁杰 □王 宇 □張鳳華(新鄉水文水資源勘測局)

1.概況

衛河發源于山西省陵川縣奪火鎮，流經博愛縣、焦作市、修武縣、獲嘉縣、新鄉市、衛輝市、淇縣、滑縣、浚縣、湯陰縣、內黃縣、南樂縣至大北張出省，全長276km，流域面積14749km2。左岸支流有新河、峪河、石門河、百泉河、滄河、思德河、淇河、湯河、安陽河、共產主義渠等河道，右岸支流有大獅澇河、西孟姜女河、人民勝利渠、東孟姜女河、硝河等平原河道。

2.方法原理

季節性肯達爾檢驗的原理是將歷年相同月(季)的水質資料進行比較,如果后面的值(時間上)高于前面的值記為+號,否則記作-號。如果加號的個數比減號的多,則可能為上升趨勢；類似地,如果減號的個數比加號的多,則可能為下降趨勢；如果加號的個數與減號的相等,則可能為無趨勢。

3.水質參數的確定

河南省衛河重要水功能區污染特性是以化學需氧量、氨氮、高錳酸鹽為主要污染物。確定水質變化趨勢分析項目為：化學需氧量、氨氮、高錳酸鹽指數3 項。

4.水質資料和水質站的選取

由于近年來本區域經濟社會發展、污染物排放、水資源開發利用狀況及水文情勢等要素發生了較大改變，重大涉水政策出臺和行動的實施也對污染物減排和河流生態水量保障等方面產生了積極的影響，為保證水質數據具有系列性、代表性、完備性和較好的一致性，資料的選取顯得尤為重要，時間序列過長或過短都會影響趨勢結果的準確，過短往往不能確定是否存在趨勢或失真；過長則會產生一種趨勢掩蓋或抵消另外一種趨勢。經分析后，本文采用了區域內衛河干流4 個主要水功能區的6-7年（2005-2011年）水質站資料進行趨勢分析。（詳見表1）

表1 水功能區水質變化趨勢分析站點一覽表

5.分析方法

水質站水質變化趨勢分析采用季節性Kendall 檢驗方法。水質站水質變化趨勢分析包括水質站水質項目濃度變化趨勢分析和水質站水質項目流量調節濃度變化趨勢分析兩方面的內容。

流量調節濃度變化趨勢分析從式（1）-式（7）中選擇流量與濃度相關性最好的一組進行分析：

式中：C-水質項目濃度，mg/L；Q-流量，m3/s；a、b、c-系數。

水質站水質變化趨勢分析結果可分為3 類5 級。3 類為上升、下降和無趨勢；5 級為高度顯著上升、顯著上升、無趨勢、顯著下降和高度顯著下降。

水質站水質變化趨勢的顯著性應根據顯著性水平α 確定：α≤0.01，水質變化趨勢高度顯著；0.01＜α≤0.1，水質變化趨勢顯著；α＞0.1，水質無變化趨勢。

6.趨勢分析結果

6.1 衛河衛輝市排污控制區

水質代表斷面：汲縣（二）。

高錳酸鹽指數水質濃度高度顯著下降，氨氮水質濃度顯著下降，化學需氧量無明顯升降趨勢。

6.2 衛河衛輝市農業用水區

水質代表斷面：淇門水文站。高錳酸鹽指數水質濃度高度顯著下降，氨氮水質濃度高度顯著下降，化學需氧量高度顯著下降。

6.3 衛河浚縣農業用水區（三）

水質代表斷面：五陵水文站。高錳酸鹽指數水質濃度高度顯著下降，氨氮水質濃度高度顯著下降，化學需氧量顯著下降。

6.4 衛河濮陽市農業用水區（三）

水質代表斷面：元村水文站。

高錳酸鹽指數水質濃度高度顯著下降，氨氮水質濃度高度顯著下降，化學需氧量顯著下降。

水質項目流量調節濃度變化趨勢為：高錳酸鹽指數水質濃度無明顯升降趨勢，氨氮水質濃度無明顯升降趨勢，化學需氧量無明顯升降趨勢，見表2。

表2 水功能區水質變化趨勢分析成果表