渾河流域水質(zhì)時(shí)間及空間演變趨勢(shì)規(guī)律分析

王宏宇

(遼寧天易通工程咨詢(xún)有限公司，遼寧 葫蘆島 125300)

1 概 述

渾河流域有4座大型水庫(kù)，其中一座是在渾河干流上，為大伙房水庫(kù)，另兩座在天子河干流上，分別為觀音閣水庫(kù)和葠窩水庫(kù)，另一座為湯河水庫(kù)建在太子河的支流上，流域內(nèi)有中型水庫(kù)15個(gè)，小型水庫(kù)122座，其中小一型水庫(kù)42座，各種河閘751個(gè)。

渾河干流上有一座渾河攔河閘[1]，始建建于1959年，主要功能為灌溉。渾河閘有32孔閘門(mén)，其中22孔，10孔為進(jìn)水閘，該閘為寬頂堰，孔高8.20m，寬10.0m，共22孔，底板高程31.50m，經(jīng)除險(xiǎn)加固工程措施修改為30.50m，閘總寬257.40m，形式為弧形鋼閘門(mén)，閘門(mén)高4.0m，寬10.0m，單扇閘門(mén)重量7.70T。其中攔河閘為一門(mén)一機(jī)固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，啟閉力為2×50kN，規(guī)模為大(2)型。

2 季節(jié)性 Kendall 檢驗(yàn)法的原理[2-4]

季節(jié)性 Kendall 檢驗(yàn)是 Mann-Kendall 檢驗(yàn)的一種推廣，它首先是由 Hirsch 及其同事于 1982 年提出的[5-6]。河流流量一年一度的周期性變化不同，水質(zhì)組分受流量周期性變化影響很大，汛期和非汛期的資料不具可比性，結(jié)節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)法把水質(zhì)資料在歷年相同月份間進(jìn)行比較，避免了季節(jié)性的影響。同時(shí)，數(shù)據(jù)比較只考慮相對(duì)排列而不考慮其差值大小[7-8]，避免了水質(zhì)資料中常見(jiàn)的漏測(cè)值問(wèn)題，時(shí)奇異值對(duì)水質(zhì)趨勢(shì)分析影響降到最低限度。

3 季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)法應(yīng)用[9-11]

渾河干流水質(zhì)監(jiān)測(cè)站由上游至下游分別有北口前、撫順、東陵大橋、渾河閘、黃臘坨、邢家窩棚等6個(gè)斷面。

3.1 時(shí)間變化趨勢(shì)分析

應(yīng)用Kendall季節(jié)性檢驗(yàn)法分析計(jì)算渾河干流6個(gè)斷面2011-2018年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，渾河COD濃度趨勢(shì)分析，見(jiàn)表1；渾河氨氮濃度趨勢(shì)分析，見(jiàn)表2。可以看出，渾河干流的COD濃度總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在多年COD濃度變化趨勢(shì)檢驗(yàn)中，東陵大橋、渾河閘、黃臘坨、邢家窩棚4個(gè)斷面的COD濃度均呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，占總體的66.7%。在多年氨氮濃度變化趨勢(shì)檢驗(yàn)中，渾河閘、黃臘坨、邢家窩棚的濃度呈高度顯著下降趨勢(shì)，占總體的50%，其余斷面無(wú)明顯升降趨勢(shì)。

表1 渾河COD濃度趨勢(shì)分析

表2 渾河氨氮濃度趨勢(shì)分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，從2016年至2018年，每月對(duì)撫順，黃蠟坨和刑家窩棚3個(gè)區(qū)域的水質(zhì)斷面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而對(duì)北口前，東陵大橋、渾河閘的斷面則每年進(jìn)行6次監(jiān)測(cè)，基本上每2個(gè)月監(jiān)測(cè)1次。渾河COD濃度逐月變化圖，見(jiàn)圖1；渾河氨氮濃度逐月變化圖，見(jiàn)圖2。

1)各斷面逐月COD、氨氮濃度在整體上均呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì)，北口前斷面水質(zhì)最優(yōu)，2016-2018年COD和氨氮的月均值均達(dá)到Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。

2)各斷面COD和氨氮年內(nèi)的峰值多出現(xiàn)在枯水期，水質(zhì)較差，超Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)；豐水期除黃蠟坨、刑家窩棚斷面的氨氮濃度超標(biāo)外，其他均在Ⅲ類(lèi)控制值范圍內(nèi)。

圖1 渾河COD濃度逐月變化圖

圖2 渾河氨氮濃度逐月變化圖

3.2 空間變化趨勢(shì)

渾河干流COD濃度沿程變化圖，見(jiàn)圖3；渾河干流氨氮濃度沿程變化圖，見(jiàn)圖4。由圖可以看出：①COD濃度的極大值在2016年出現(xiàn)在渾河閘斷面，2017年、2018年出現(xiàn)在刑家窩棚斷面；②2016年，COD濃度沿程先增大后降低，撫順、東陵大橋、渾河閘超出Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。2017年和2018年，COD濃度沿程呈現(xiàn)整體上升的趨勢(shì)，下游斷面黃蠟坨和刑家窩棚劣于Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 渾河干流COD濃度沿程變化圖

圖4 渾河干流氨氮濃度沿程變化圖

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)季節(jié)性 Kendall 檢驗(yàn)法，對(duì)渾河干流 2016—2018 年3a的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明：近3a，氨氮濃度沿程呈整體上升趨勢(shì)，除上游北口前斷面2016-2018年均優(yōu)于Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，東陵大橋2018年達(dá)到Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)外，其他斷面均超Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，且除2016年氨氮濃度極大值出現(xiàn)在黃蠟坨斷面外，2017年和2018年均出現(xiàn)在刑家窩棚斷面。由此有必要建議有效指導(dǎo)化學(xué)肥料和農(nóng)藥的使用，避免浪費(fèi)，減少土地退化的速度，減輕水土流失，減少源頭污染物的積累，從而減少農(nóng)業(yè)面源污染，促進(jìn)和指導(dǎo)水資源有效健康發(fā)展[12]。