長三角一體化生態綠色發展示范區主要河湖水質變化趨勢分析

房振南 金科 王雪姣 徐楓

摘要：建設長三角生態綠色一體化發展示范區是實施長三角一體化發展戰略的突破口。該區域河網密布，水質狀態直接影響著周邊百姓的生產生活。為了更好地保障示范區水環境安全，分析了主要河湖太浦河、淀山湖、元蕩、汾湖的水質現狀及變化趨勢。研究結果表明：經過近年來的治理，水質總體穩定向好，但湖泊的總氮和總磷仍然偏高;建議緊抓示范區建設契機，加強跨省市合作和分工，繼續加大水環境治理力度。

關鍵詞：水質變化;趨勢分析;Mann-Kendall趨勢檢驗;滑動[t]檢驗;長三角一體化示范區

中圖法分類號：X52文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.04.012

文章編號：1006 - 0081（2021）04 - 0068 - 07

太湖流域位于長江三角洲核心區域，水質型缺水問題較為突出，水環境問題長期受到關注。鐘晶晶等[1]研究分析了太湖流域上游入湖河流、下游出湖河流與太湖湖體間水質在不同觀測尺度上的關聯性。謝飛等[2]對新形勢下太湖流域水環境治理進行思考并提出了治理措施。陸一維等[3]探究了引水調度對無錫市運東片區水環境的改善效果。毛新偉等[4]對太湖、引江濟太以及主要入湖河流的水質進行對比分析，結果表明引江濟太有利于太湖水質的改善。

我國將長江三角洲區域一體化發展確定為國家戰略后，規劃要求推動跨界水體環境治理，促進跨界水體水質明顯改善，并出臺了《長江三角洲區域一體化發展規劃綱要》，指出要在太湖流域下游地區選取上海青浦、江蘇吳江、浙江嘉善等地聯合建設長三角生態綠色一體化發展示范區（以下簡稱“示范區”），作為實施長三角一體化發展戰略的先手棋和突破口。

《長三角生態綠色一體化發展示范區總體方案》中提出：“要加強生態環境綜合治理。以太浦河、淀山湖、元蕩、汾湖‘一河三湖為重點，大力推進周邊及沿岸地區工業點源污染治理、岸線綜合整治。落實最嚴格水資源管理制度，促進節水減排治污，提升水環境質量。”示范區因水而興，水與百姓生產生活息息相關，在新的歷史背景和要求下，為保障示范區水安全，有必要研究其“一河三湖”多年來的水質變化情況，并分析原因，從而把握發展趨勢，明確管理與治理方向，助力長三角一體化發展。

1 區域概況

示范區地處太湖流域下游，屬典型的平原河網，區內湖泊水系密布，相互連通，2 300 km2范圍內含水域面積約350 km2，水面率達15.2%。

骨干河道太浦河貫穿示范區中部，汾湖位于太浦河中段，淀山湖和元蕩位于太浦河北部。太浦河沿線支流共有96條，太浦河和支流、淀山湖、元蕩之間多通過小型河網及湖蕩連接，流態復雜。一般情況下河流流速約為0.1～0.2 m/s，洪水期流速約為0.3～0.5 m/s，流速較小，水動力不足。

示范區下游區域建有上海市金澤水源地和浙江省嘉善、平湖取水口，現狀供水人口超過800萬，遠期供水人口超過1 100萬，示范區水體質量直接影響到周邊百姓供水安全和生產生活的方方面面。

2信息監測斷面（點）布設及研究資料

根據《長三角生態綠色一體化發展示范區總體方案》，示范區內重點河湖包括太浦河、淀山湖、元蕩、汾湖等。

太浦河是連接太湖和黃浦江的主要通道，西起江蘇省吳江市橫扇鎮，東至上海市松江區練塘鎮入泖河，跨江蘇、浙江、上海三省（市），全長57.6 km[5]，是流域骨干河道，主要承泄太湖洪水和杭嘉湖澇水，并承擔太湖向下游兩省一市供水任務，對流域防洪、水資源配置、水環境保護和航運等具有重要作用[6]。近年來在太浦河干流自上而下布設太浦閘下、平望大橋、黎里東大橋、蘆墟大橋、金澤（省界斷面）、練塘等6個監測斷面（圖1）。本文收集了2012～2019年的監測數據。

汾湖位于太浦河中段，本文收集了1997～2014年的監測數據。

淀山湖是太湖流域洪澇水下泄通道之一，也是區域重要水資源蓄集涵養地[7]，水域面積62 km2（其中上海境內約47 km2，江蘇境內約15 km2），平均水深2.08 m，多年平均蓄水量為1.33億m3，換水周期29 d[8]。淀山湖內布設有淀山湖南40號、淀山湖中42號、淀山湖北41號、朝陽橋、千墩、汪洋湖、西旺港、西閘、向陽橋、燈標2、燈標4、湖北2、湖北3、湖北4、湖南2等15個監測點（圖2）。本文收集了2013～2019年的監測數據。

元蕩亦是太湖流域洪澇水下泄通道之一，也是區域重要水資源蓄集涵養地，水域面積12.9 km2，平均水深1.38 m，多年平均蓄水量為0.179億m3[9]。本文收集了2012～2019年的監測數據。

3 分析方法

3.1Mann-Kendall趨勢檢驗

Mann-Kendall非參數秩次相關檢驗法是提取序列變化趨勢最為有效的工具，被廣泛應用于氣象資料和水文序列變化趨勢的分析中[10-13]。Mann-Kendall檢驗不需要樣本遵從一定的分布，不受異常值的影響，且計算簡便。

如果順序統計檢驗曲線UFk和逆序統計檢驗曲線UBk在置信區間內出現交點，即為可能的突變點。但是使用Mann-Kendall檢驗法有時會檢測到多個突變點，有時會得出錯誤結論，因此，在檢驗中不能簡單地把順序序列和逆序序列的曲線交點當作是突變點，應當用其他突變檢驗方法進行驗證[14]。

3.2 滑動[t]檢驗

滑動[t]檢驗是考察兩組樣本平均值的差異是否顯著來檢驗突變。其基本思想是把序列中兩段子序列均值有無顯著差異，用來檢驗來自兩個總體均值有無顯著差異[15-17]。如果兩段子序列的均值差異超過了一定的顯著性水平，可以認為均值發生了質變，有突變發生。

4 分析討論

4.1 汾湖水質分析

汾湖位于太浦河干流中段，是示范區內具備長系列監測資料的典型湖泊，其變化趨勢能夠反映示范區水質變化的總體情況。采用1997～2014年的汾湖監測資料計算其溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷、總氮等主要水質指標的年均值（表1），并采用Mann-Kendall趨勢檢驗和滑動[t]檢驗來分析其趨勢和變化情況。

分別對汾湖的溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷、總氮年均濃度序列進行Mann-Kendall檢驗，可得到各自的[Zs]值，見表2。結果表明：總磷濃度呈顯著下降趨勢，通過了α=0.01的顯著性檢驗;溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮呈下降趨勢，總氮呈上升趨勢，但是其趨勢都不顯著，未通過α=0.1的顯著性檢驗。

分別以2，3，4 a為子序列長度對汾湖各指標年均濃度值進行滑動[t]檢驗，得到的總體趨勢相似（以4 a為子序列的成果見圖3～7）。可見，溶解氧濃度在2003～2010年呈下降趨勢，其余年份為上升趨勢，其趨勢都不顯著，其中突變點出現在2008年;高錳酸鹽指數濃度在2003～2006年呈下降趨勢，其余年份呈上升趨勢，其中2008年上升趨勢顯著，2004年和2008年都是突變點所在年份;氨氮濃度在2003～2007年呈下降趨勢，其余年份呈上升趨勢，其趨勢都不顯著，其中2005年和2008年是突變點所在年份;總磷濃度在2004～2005年呈下降趨勢，其余年份呈上升趨勢，其中2008，2009年上升趨勢顯著，2004年和2008年都是突變點所在年份;總氮濃度在2004～2007年及2010年都呈下降趨勢，其余年份呈上升趨勢，其中2005年下降趨勢顯著，2005年和2008年是突變點所在年份。

綜合來看，汾湖水質總體上呈好轉趨勢，歷史上曾出現過不顯著的變差，但是在2008年發生了顯著突變。究其原因，2007年太湖發生藍藻暴發，隨后太湖流域立即啟動了全流域的水環境綜合治理[18]，其成效于2008年開始顯現，汾湖所在的太浦河承接太湖來水，是受益最明顯的地區之一。

4.2 太浦河干流水質分析

太浦河為示范區的骨干河道、東西走廊，承接東太湖（為太湖各湖區中水質最好的湖區）的來水，通過干支流流入示范區水系內部。太浦河干流及兩岸范圍內有入河排污口14處，主要集中在太浦河中上段之間，詳見圖8。

2012～2019年太浦河干流主要水質指標年均濃度變化（圖9）顯示：總磷濃度始終為Ⅱ類但略有波動，其余水質指標持續好轉;溶解氧濃度從Ⅱ類好轉為Ⅰ類，高錳酸鹽指數濃度從Ⅲ類好轉為Ⅱ類，氨氮、總磷濃度基本保持在Ⅱ類。與2012年相比，氨氮和總氮濃度值明顯降低，其中氨氮濃度降低64.4%。

2019年，太浦河干流綜合水質類別為Ⅱ類，其中溶解氧濃度為7.71 mg/L（Ⅰ類）、高錳酸鹽指數濃度為3.93 mg/L（Ⅱ類）、氨氮濃度為0.16 mg/L（Ⅱ類）、總磷濃度為0.079 mg/L（Ⅱ類）、總氮濃度為1.60 mg/L。

在各監測斷面主要水質指標年均濃度中，除黎里東大橋斷面高錳酸鹽指數為Ⅲ類外，其余均達到或優于Ⅱ類。太浦河水質沿程逐漸變差，溶解氧和氨氮在黎里東大橋均由Ⅰ類下降至Ⅱ類;高錳酸鹽指數全程在4.0 mg/L左右波動，在黎里東大橋由Ⅱ類下降為Ⅲ類，到金澤又好轉為Ⅱ類;總磷濃度沿程逐漸升高，但各斷面水質均為Ⅱ類;總氮濃度也是沿程逐漸升高，詳見圖10。

綜合來看，太浦河干流近年來水質除總磷有波動外（類別未變，始終為Ⅱ類），總體呈持續好轉的趨勢，這和近年來太湖流域水環境綜合治理實施后，上游東太湖水質穩定向好有緊密關系。但太浦河干流沿程水質逐漸變差，至黎里東大橋后有所好轉，這主要與兩岸的排污口集中在上游，而下游多為湖蕩地區有關。

4.3 淀山湖水質及富營養化狀態分析

淀山湖與太浦河干流由湖蕩相通，是上海最大的淡水湖泊。

從2013～2019年淀山湖主要水質指標年均濃度變化看，均呈好轉趨勢，如圖11所示。溶解氧濃度保持在Ⅰ類;氨氮濃度保持在Ⅱ類;高錳酸鹽指數濃度由Ⅲ類好轉為Ⅱ類;總磷濃度由Ⅴ類好轉為Ⅳ類;總氮濃度依然較高，一直處于劣Ⅴ類，但從數據看，有下降趨勢。與2013年相比，總磷好轉60.8%，氨氮好轉50.8%，總氮好轉26.7%，高錳酸鹽指數好轉20.8%。

2019年，淀山湖綜合水質類別為劣Ⅴ類（總氮為定類指標），其中溶解氧濃度為8.05 mg/L（Ⅰ）類），高錳酸鹽指數濃度為3.74 mg/L（Ⅱ類），氨氮濃度為0.31 mg/L（Ⅱ類），總磷濃度為0.08 mg/L（Ⅳ類），總氮濃度2.28 mg/L（劣Ⅴ類）。對照《太湖流域水環境綜合治理總體方案（2013年修編）》確定的2020年濃度控制目標[19]，2019年總氮偏差一個類別，其他指標均已達標（表3）。

2019年，淀山湖營養狀態指數為56.6分，為輕度富營養。近年來，淀山湖營養狀態指數總體呈下降趨勢，2016年為最高值，之后下降趨勢顯著（圖12）。

綜合來看，淀山湖水質近年來逐漸好轉，原因是自2013年開始實施新一輪的水環境綜合治理以來，淀山湖附近區域先后實施了岸線整治、河道疏浚、構建生態廊道、污水處理廠擴建等一系列工程措施，有效改善了淀山湖及周邊區域的水環境，除總氮外，已提前達到了《太湖流域水環境綜合治理總體方案（2013年修編）》確定的2020年水質目標。

4.4 元蕩水質及富營養化狀態分析

元蕩位于淀山湖、太浦河之間，與兩者相連通。從2012～2019年元蕩主要水質指標濃度變化看（如圖13所示），除溶解氧以外，其余主要水質指標均呈波動中好轉趨勢。與2012年相比，除溶解氧、高錳酸鹽指數水質類別未發生變化外，氨氮、總磷、總氮均好轉了一個水質類別;從監測數據看，除溶解氧稍微變差外，高錳酸鹽指數好轉21.4%，氨氮好轉48.3%，總磷好轉17.8%，總氮好轉30.8%。

2019年，元蕩年平均水質類別為Ⅴ類（總氮為定類指標），其中溶解氧濃度為8.49 mg/L（Ⅰ類），高錳酸鹽指數濃度為4.08 mg/L（Ⅲ類），氨氮濃度為0.15 mg/L（Ⅰ類），總磷濃度為0.083 mg/L（Ⅳ類），總氮濃度為1.71 mg/L（Ⅴ類），詳見圖13。

2019年，元蕩營養狀態指數為60.8分，為中度富營養。近年來，元蕩營養狀態指數整體呈下降趨勢。2012～2014年呈下降趨勢，2014年為最小值，之后有上升趨勢，但2016年以來總體穩定，詳見圖14。

綜合來看，元蕩近年來水質總體呈好轉但略有波動，主要是2013年實施了元蕩圍網養殖拆除及生態修復等工程，但整治力度仍需進一步加強。

5結論與建議

5.1 結 論

（1）長三角一體化生態綠色發展示范區主要河湖水質變化情況分析表明：該區域骨干河道太浦河水質較好，近年來基本穩定在Ⅱ類;主要湖泊中總磷和總氮濃度較高，其他指標均優于Ⅲ類。

（2）汾湖長系列資料可在一定程度上說明太浦河的歷史水質變化情況：總體呈變好趨勢，特別是從2008年之后水質好轉趨勢明顯，水環境綜合治理是主要推手之一。

（3）從太浦河沿程水質看，其水質指標呈逐漸變差趨勢，但近年來均沒有劣于Ⅲ類。

（4）淀山湖水質和富營養狀態近年來呈持續好轉趨勢，氨氮、總磷、總氮濃度均大幅下降，但總磷和總氮依然較高。對照《太湖流域水環境綜合治理總體方案（2013年修編）》確定的2020年濃度控制目標，2019年總氮仍偏差一個類別，其他指標均已達標。

（5）元蕩水質近年來呈持續好轉趨勢，氨氮、總氮濃度均大幅下降，但總磷和總氮依然較高，富營養狀態近年來有所波動，但相比2012年已有大幅好轉。

5.2建 議

（1）太浦河承接東太湖來水，汾湖承接太浦河來水，近年來在全流域水環境綜合治理后，太浦河和汾湖水質明顯改善，但太浦河干流沿程水質逐漸變差，建議進一步加強繼續太浦河兩岸加強污染治理力度和排污口的監管力度，減少進入水體的污染物質，提升水環境質量，同時繼續做好太湖供排水，保持太浦河清水走廊。

（2）淀山湖與元蕩水系連通，近年來水質均整體好轉。但對照《太湖流域水環境綜合治理總體方案（2013年修編）》確定的2020年水質目標仍有部分指標未達標。建議加強水污染防治、水環境治理等方面的跨省市合作工作，加強監測和分析，采取精準有效的措施，進一步提升省際邊界水體水質。

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（編輯：唐湘茜）

Analysis on water quality variation trend of main rivers and lakes in integrated demonstration area on ecologically friendly development in Yangtze River Delta

FANG Zhennan1， JIN Ke1，WANG Xuejiao2， XU Feng3

（1. Bureau of Hydrology（Information Center） of Taihu Basin Authority， Shanghai 200434， China;? 2. Shanghai Lantai Information

Consulting Co.Ltd.， Shanghai 200434， China;? 3. Monitoring Center of Hydrology and Water Resources of Taihu Basin，Wuxi 214024， China ）

Abstract：The construction of the demonstration area on ecologically friendly development in the Yangtze River Delta is the first move and breakthrough in the implementation of the integrated development of Yangtze River Delta. The area is densely covered by river networks， and its water quality directly affects the productions and lives of the surrounding people. In order to better guarantee the safety of the water environment in the demonstration area， this paper analyzes the water quality status and trends of its main river and lakes：the Taipu River， Dianshan Lake， Yuandang Lake， and Fenhu Lake. The results show that water quality is well improved by surrounding rehabilitation in recent years ， however the total nitrogen and total phosphorus of the lakes are still relatively high. It is suggested to seize the opportunity of the construction of the demonstration area， strengthen trans-provincial cooperation and division of labor， and continue to increase the intensity of governance.

Key words：water quality variation; trend analysis; Mann-Kendall test; Moving t-Test Technique;Yangtze River Delta integration demonstration area