季节性Kendall检验法分析水功能区水质因子变化趋势探讨

田海洋

确定河流水质变化情况、趋势及其原因是区域内水资源评价、水资源演化趋势预测的重要内容，是区域内水资源规划研究的基础性工作。在此，笔者以许昌市颍河干流重要水功能区作为研究对象，试用季节性Kendall检验法对水功能区水质监测因子作变化趋势分析，研究水质变化规律及原因，定量评价区域水资源质量状况及变化趋势。

一、资料来源及分析方法

1.资料来源

根据《河南省水资源管理控制目标》，许昌市纳入全省水功能区达标率目标考核的有9个二级水功能区（见表1），其中颍河干流有5个二级水功能区，且全部设有水质监测断面，除襄城、许昌县渔业用水区有断流现象，资料不完整外，其余四个水功能区监测时间序列长、数据完整，本文选取四个水功能区为代表作趋势分析。

一般情况下，用季节性Kendall检验判断水质演变趋势时，时间序列以6～10年为佳。本文采用许昌市颍河干流四个具有代表性的水功能区水质监测断面，选取2006～2015年的水质监测数据作监测因子变化趋势分析。由于许昌市属于典型的有机污染，主要污染物有化学需氧量、五日生化需氧量、高锰酸盐指数、氨氮等，根据许昌市的污染现状，重点分析溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮以及总磷的浓度变化趋势。

2.分析方法介绍

本文对水质因子演变趋势的研究主要采用季节性Kendall检验法，该方法是一种仅考虑数据相对排列的非参数检验方法，其主要优点是随机变量的基本概率分布并不处于重要的地位，季节性Kendall检验是Mann-Kendall检验的一种推广。该检验方法的思路是利用多年收集的数据，分别计算各季节（或月份）的Mann-Kendall检验统计量S及方差var（S），再把各季节（或月份）的统计量相加，计算总统计量。如果季节数或月数足够大，就可通过总统计量与标准正态表之间的比较来进行统计显著性趋势检验。

二、水质因子演变趋势分析

1.颍河禹州农业用水区水质趋势分析

对颍河禹州农业用水区监测断面的水质趋势检验结果表明：后屯断面主要水质指标中，溶解氧、五日生化需氧量、氨氮、总磷的变化趋势不明显，而高锰酸盐指数、化学需氧量则呈现为显著下降趋势。颍河禹州农业用水区各类污染物趋势分析结果见表2。

2.颍河禹州饮用水水源区水质趋势分析

对颍河禹州饮用水水源区监测断面的水质趋势检验结果表明：橡皮坝断面主要水质指标中，溶解氧的变化趋势不明显，高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮呈现显著上升趋势，化学需氧量呈现为显著下降趋势，而总磷则呈现高度显著下降趋势。颍河禹州饮用水水源区各类污染物趋势分析结果见表3。

3.颍河禹州襄城过渡区水质趋势分析

对颍河禹州襄城过渡区监测断面的水质趋势检验结果表明：颍阳镇公路桥断面主要水质指标中，溶解氧、化学需氧量、五日生化需氧量及氨氮呈现无明显升降趋势，而高锰酸盐指数和总磷则呈现高度显著下降趋势。颍河禹州襄城过渡区各类污染物趋势分析结果见表4。

表1 许昌市颍河干流重要水功能区统计表

表2 许昌市颍河禹州农业用水区污染物趋势检验结果表

表3 颍河禹州饮用水水源区污染物趋势检验结果表

表4 颍河禹州襄城过渡区污染物趋势检验结果表

表5 颍河许昌饮用水水源区污染物趋势检验结果表

4.颍河许昌饮用水水源区水质趋势分析

对颍河许昌饮用水水源区监测断面的水质趋势检验结果表明：化行断面主要水质指标中，溶解氧、高锰酸盐指数和五日生化需氧量的变化趋势不明显，氨氮呈现高度显著上升趋势，化学需氧量、总磷则呈现高度显著下降趋势。颍河许昌饮用水水源区各类污染物趋势分析结果见表5。

三、结论

采用季节性Kendall检验法对许昌市颍河干流四个水功能水质因子进行了趋势检验分析，分析结果为：四个水功能区的监测断面水质趋势检验中，后屯断面、颍阳镇公路桥断面、化行断面的水质整体呈现改善的趋势；禹州市橡胶坝断面的水质整体有恶化的趋势，高锰酸盐指数、五日生化需氧量及氨氮呈现增加趋势，需要进一步采取有效措施，加强污染源控制，减少污染负荷，遏制水质恶化趋势■