季節性Kendall檢驗法分析水功能區水質因子變化趨勢探討

田海洋

確定河流水質變化情況、趨勢及其原因是區域內水資源評價、水資源演化趨勢預測的重要內容，是區域內水資源規劃研究的基礎性工作。在此，筆者以許昌市潁河干流重要水功能區作為研究對象，試用季節性Kendall檢驗法對水功能區水質監測因子作變化趨勢分析，研究水質變化規律及原因，定量評價區域水資源質量狀況及變化趨勢。

一、資料來源及分析方法

1.資料來源

根據《河南省水資源管理控制目標》，許昌市納入全省水功能區達標率目標考核的有9個二級水功能區（見表1），其中潁河干流有5個二級水功能區，且全部設有水質監測斷面，除襄城、許昌縣漁業用水區有斷流現象，資料不完整外，其余四個水功能區監測時間序列長、數據完整，本文選取四個水功能區為代表作趨勢分析。

一般情況下，用季節性Kendall檢驗判斷水質演變趨勢時，時間序列以6～10年為佳。本文采用許昌市潁河干流四個具有代表性的水功能區水質監測斷面，選取2006～2015年的水質監測數據作監測因子變化趨勢分析。由于許昌市屬于典型的有機污染，主要污染物有化學需氧量、五日生化需氧量、高錳酸鹽指數、氨氮等，根據許昌市的污染現狀，重點分析溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮以及總磷的濃度變化趨勢。

2.分析方法介紹

本文對水質因子演變趨勢的研究主要采用季節性Kendall檢驗法，該方法是一種僅考慮數據相對排列的非參數檢驗方法，其主要優點是隨機變量的基本概率分布并不處于重要的地位，季節性Kendall檢驗是Mann-Kendall檢驗的一種推廣。該檢驗方法的思路是利用多年收集的數據，分別計算各季節（或月份）的Mann-Kendall檢驗統計量S及方差var（S），再把各季節（或月份）的統計量相加，計算總統計量。如果季節數或月數足夠大，就可通過總統計量與標準正態表之間的比較來進行統計顯著性趨勢檢驗。

二、水質因子演變趨勢分析

1.潁河禹州農業用水區水質趨勢分析

對潁河禹州農業用水區監測斷面的水質趨勢檢驗結果表明：后屯斷面主要水質指標中，溶解氧、五日生化需氧量、氨氮、總磷的變化趨勢不明顯，而高錳酸鹽指數、化學需氧量則呈現為顯著下降趨勢。潁河禹州農業用水區各類污染物趨勢分析結果見表2。

2.潁河禹州飲用水水源區水質趨勢分析

對潁河禹州飲用水水源區監測斷面的水質趨勢檢驗結果表明：橡皮壩斷面主要水質指標中，溶解氧的變化趨勢不明顯，高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、氨氮呈現顯著上升趨勢，化學需氧量呈現為顯著下降趨勢，而總磷則呈現高度顯著下降趨勢。潁河禹州飲用水水源區各類污染物趨勢分析結果見表3。

3.潁河禹州襄城過渡區水質趨勢分析

對潁河禹州襄城過渡區監測斷面的水質趨勢檢驗結果表明：潁陽鎮公路橋斷面主要水質指標中，溶解氧、化學需氧量、五日生化需氧量及氨氮呈現無明顯升降趨勢，而高錳酸鹽指數和總磷則呈現高度顯著下降趨勢。潁河禹州襄城過渡區各類污染物趨勢分析結果見表4。

表1 許昌市潁河干流重要水功能區統計表

表2 許昌市潁河禹州農業用水區污染物趨勢檢驗結果表

表3 潁河禹州飲用水水源區污染物趨勢檢驗結果表

表4 潁河禹州襄城過渡區污染物趨勢檢驗結果表

表5 潁河許昌飲用水水源區污染物趨勢檢驗結果表

4.潁河許昌飲用水水源區水質趨勢分析

對潁河許昌飲用水水源區監測斷面的水質趨勢檢驗結果表明：化行斷面主要水質指標中，溶解氧、高錳酸鹽指數和五日生化需氧量的變化趨勢不明顯，氨氮呈現高度顯著上升趨勢，化學需氧量、總磷則呈現高度顯著下降趨勢。潁河許昌飲用水水源區各類污染物趨勢分析結果見表5。

三、結論

采用季節性Kendall檢驗法對許昌市潁河干流四個水功能水質因子進行了趨勢檢驗分析，分析結果為：四個水功能區的監測斷面水質趨勢檢驗中，后屯斷面、潁陽鎮公路橋斷面、化行斷面的水質整體呈現改善的趨勢；禹州市橡膠壩斷面的水質整體有惡化的趨勢，高錳酸鹽指數、五日生化需氧量及氨氮呈現增加趨勢，需要進一步采取有效措施，加強污染源控制，減少污染負荷，遏制水質惡化趨勢■