大连市地表水时空分布特征及其影响因素.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：大连市地表水时空分布特征及其影响因素胡岚岚，贾刚，张连宇，徐洁（辽宁省大连生态环境监测中心，辽宁大连 ）摘要：（目的）分析大连市地表水时空分布特征及其影响因素，为流域水生态管控规划提供依据。（方法）采用斯皮尔曼秩次相关法检验特征指标质量浓度的时间变化趋势。（结果）年大连地区主要河流水质总体稳定，大部分河流历年水质以优为主，监测断面的氨氮、化学需氧量基本稳定在类及以上水平，个别年份偶有升高。氨氮 年前上升（），之后明显下降（），化学需氧量总体稳定（），总氮呈明显上升趋势（）。（结论）氨氮：复州河上游较高，大沙河、庄河、登沙河下游较高；化学需氧量：条河流均下游较高；总氮：庄河、登沙河、复州河下游较高，碧流河上游较高。关键词：氨氮；化学需氧量；总氮；变化趋势；河流中图分类号：；文献标识码：文章编号：（），（，）：（），（）（），（），（）（），（）（），：；随着我国社会经济的快速发展，流域水环境治理成为我国水利发展的迫切需求 。大连市位于千山余脉南延部分的丘陵地带，三面环海，境内均为独自汇入黄、渤海的中小型河流。全市河流多数属季节性河流，冬春两季流量较小且多数断流。随着社会经济发展的加快和气候变化影响的加剧，大连地区独特的水系形态和地形地貌，使得水资源、水环境问题凸显，流域水质受农业面源和水土流失影响较大 。本文剖析了近十年来大连地区主要河流的水质时空分布特征，对改善河流水质并采取有效的管控措施提供参考。材料与方法 数据资料本文选取大连地区集水面积在 以上的 条河流，全流域共设 个重点水质监测断面，主要监测的水质特征指标为氨氮（）、化学需氧量（）、总氮（），采用国家 地表水环境质量标准（）作为考核标准。碧流河、英那河、大沙河、复州河、庄河、登沙河等 条河流在流域上、下游均设置水质沿程监测断面，并在流域下游的城子坦、英那河入海口、麦家、复州湾大桥、三台子、小于屯、登化设置河流水质考核断面。本文选取了影响流域水质的三项特征指标，对时间变化规律和沿程空间变化趋势进行了分析。数据来源为 年的水质监测数据，监测频率为每月或每季度 次。各断面监测次数最多为 次，最少为 次，平均为 次。资料的起始最早为 年，除城子坦等国家考核断面和白堡子等省级考核断面外，其余 的断面的资料均截止到 年，平均资料年限为 年。如表 、图 所示。表 数据来源和基本情况序号河流名称河长 流域面积 沿程断面入海断面碧流河 盖州桥、茧场、城子坦城子坦英那河 新甸、三架山、白堡子、万泰、英那河入海口英那河入海口大沙河 乐甲、元台、麦家麦家复州河 松树高屯、蔡房身大桥、复州湾大桥、三台子复州湾大桥、三台子 年 月云南化工 第 卷第 期 ，表（续）序号河流名称河长 流域面积 沿程断面入海断面庄河 瓦房、徐家屯、小于屯小于屯登沙河 三家子、杨家、登化登化图 主要河流监测断面分布状况 分析方法采用单因素方差法进行均值比较，斯皮尔曼秩次相关法检验浓度的时间变化趋势。斯皮尔曼秩次相关检验法的原理是检验序列的趋势变化与其时间顺序是否有关，若序列按某种趋势排列的顺序（秩）与时间顺序（时序）越接近，则说明序列的趋势变化越明显 。在分析序列 与时序 的相关关系时，用其秩次（即把序列 从小到大排列时 所对应的序号）代表。仍为时序（，），秩次相关系（）计算式如（）所示。（）式中：为序列长度；。显然，秩次 与时序 相近时 越小，秩次相关系数越大，变化趋势越显著。以显著性检验的 值作为判定标准，表示趋势平稳，表示上升或下降趋势显著，表示上升或下降趋势极其显著。统计检验过程在 中实现。结果分析 特征指标总体结果 年，大连市主要河流以氨氮和化学需氧量评价，碧流河、英那河、大沙河、庄河历年水质均为优，复州河、登沙河历年水质以良好为主。英那河、庄河总氮质量浓度明显低于其他河流（见图 ）。0.000.300.600.901.201.500.004.008.0012.0016.0020.00-!8E!+!COD!+BF/(mg/L)!/!COD!+BF/(mg/L)图 年大连市主要河流监测指标质量浓度各条河流沿程均设置监测断面。由 年历年均值浓度变化看出（图 ）：大连地区重点河流氨氮质量浓度在 年呈明显上升趋势（），在 年呈明显下降趋势（）；在 年后氨氮质量浓度明显优于类标准。化学需氧量总体稳定（），历年浓度均优于类标准。总氮呈明显上升趋势（）。特征指标时间变化趋势 年，大连市各条主要河流特征指标长时间序列质量浓度变化总体呈稳定或下降趋势，见图。年 月云南化工 第 卷第 期 ，1y=0.274x+10.62R=0.26805101520/(mg/L)2013-2022L!F/B(pU0.05)y=0.330 x+2.318R=0.7830246810/(mg/L)2013-2022!9B(pU0.01)11y=-0.036x+0.642R=0.35500.20.40.60.811.2/(mg/L)2013-2022!KB(pU0.05U201320142015201620172018201920202021202220132014201520162017201820192020202120222013201420152016201720182019202020212022图 年大连市主要河流氨氮、化学需氧量、总氮质量浓度变化趋势y=-0.008x+0.144R=0.2870.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 2013201420152016201720182019202020212022BF/(mg/L)2013-2022KB(p0.05)(a)-!CODcry=0.090 x+4.033R=0.1470.00 2.00 4.00 6.00 8.00 20132014201520162017201820192020202120222013-2022B/(p0.05)(a)-!y=-0.008x+0.146R=0.6870.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 20132014201520162017201820192020202120222013-2022KB9(p0.05)(b)8E!CODcry=-0.053x+3.110R=0.1050.00 2.00 4.00 6.00 8.00 20132014201520162017201820192020202120222013-2022B/(p0.05)(b)8E!y=0.012x+0.213R=0.2750.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 20132014201520162017201820192020202120222013-2022B/(p0.05)(c)!y=1.135x+4.051R=0.8450.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20132014201520162017201820192020202120222013-2022B9(p0.01)(c)!CODcry=0.422x+2.449R=0.7860.00 2.00 4.00 6.00 8.00 20132014201520162017201820192020202120222013-2022B9(p0.01)(c)!y=-0.148x+1.842R=0.3990.00 1.00 2.00 3.00 4.00 20132014201520162017201820192020202120222013-2022KB9(p0.05)(d)!CODcry=0.698x+1.900R=0.8150.00 3.00 6.00 9.00 12.00 20132014201520162017201820192020202120222013-2022B9(p0.05)(e)!y=0.381x+6.924R=0.2240.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20132014201520162017201820192020202120222013-2022B/(p0.05)(e)!CODcry=0.622x-0.341R=0.8030.00 2.00 4.00 6.00 8.00 20132014201520162017201820192020202120222013-2022B9(p0.01)(e)!y=-0.073x+1.083R=0.2570.00 0.50 1.00 1.50 2.00 20132014201520162017201820192020202120222013-2022KB(p0.05)(f)+!CODcry=0.204x+4.741R=0.1560.00 2.50 5.00 7.50 10.00 20132014201520162017201820192020202120222013-2022B/(p0.05)(f)+!0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022-!8E!0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 2013201420152016201720182019202020212022BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)BF/(mg/L)(f)+!-!8E!2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022-!8E!+!2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022图 年大连市主要河流水质特征指标质量浓度变化趋势其中，氨氮浓度碧流河、英那河、大沙河、复州河、庄河、登沙河均呈稳定或下降趋势，英那河（）、复州河（）呈明显下降趋势（），碧流河（）、登沙河（）呈下降趋势（）；化学需氧量质量浓度总体较为稳定，除大沙河（）呈明显上升趋势（年 月云南化工 第 卷第 期 ，）外，其余均无明显变化（）；总氮质量浓度碧流河（）、英那河（）、登沙河（）较为稳定（），大沙河、复州河、庄河上升趋势显著（），应引起重视。大连市主要河流水质秩次相关系数（）变化趋势见表。表 大连市主要河流水质秩次相关系数（）变化趋势主要河流（）（）（）碧流河 英那河 大沙河 复州河 庄河 登沙河 特征指标空间变化趋势从图 来看，氨氮浓度复州河上游较高，大沙河、庄河、登沙河下游较高；登沙河登化断面、杨家断面氨氮质量浓度分别达到类和水标准；复州河蔡房身大桥断面位于河流中游，由于接纳了上游污水处理厂来水，氨氮达到类水标准；除碧流河较为稳定、复州河蔡房身大桥断面水质特殊外，其他所有的河流均呈现沿程氨氮质量浓度逐步增加的趋势，各断面浓度均控制在类标准以内。化学需氧量浓度 条河流均下游较高；登沙河、复州河化学需氧量整体浓度值偏大，只在上游三家子和松树高屯断面达到了类水标准；在登化、杨家断面和蔡房身大桥断面达到了类水标准，污染较为严重；各条河流化学需氧量呈现明显差异的特点，整体来说，庄河、英那河、碧流河的质量浓度较低。总氮质量浓度庄河、登沙河、复州河下游较高，碧流河上游较高，在登沙河杨家断面出现最高值；除庄河外，各条河流沿程变化趋势都不显著，且总氮浓度处于高位，显示出与大连地区整体地下水总氮较高、渗流明显关系较为密切。00.050.10.150.20.250.3,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8/(mg/L)-!-!/B5L!/0246810121416,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8-!L!F-!/B0246810,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8-!-!/B00.050.10.150.20.250.3*+8E!*+8E!*+8E!*+8E!*+8E!8E!-!/B048121620*+8E!*+8E!*+8E!*+8E!*+8E!8E!L!F-!/B048*+8E!*+8E!*+8E!*+8E!*+8E!8E!-!/B00.10.20.30.40.50.60.7*S*S*S*S*S*S*S*S*S*S!-!/B0510152025*S*S*S*S*S*S*S*S*S*S!L!F-!/B0246810*S*S*S*S*S*S*S*S*S*S!-!/B012345678P#P#P#P#P#P#P#P#P#P#!-!/B5L!/0510152025303540P#P#P#P#P#P#P#P#P#P#!L!F-!/B051015P:C#P:C#P:C#P:C#P:C#P:C#P:C#P:C#P:C#P:C#!-!/B00.40.81.21.6*!-!/B051015202530*!L!F-!/B048*!-!/B5L!/5L!/5L!/20222021202020192018201720162015201420132022202120202019201820172016201520142013202220212020201920182017201620152014201320222021202020192018201720162015201420135L!/20222021202020192018201720162015201420135L!/20222021202020192018201720162015201420135L!/202220212020201920182017201620152014201320222021202020192018201720162015201420135L!/5L!/20222021202020192018201720162015201420135L!/202220212020201920182017201620152014201320222021202020192018201720162015201420135L!/20222021202020192018201720162015201420135L!/5L!/202220212020201920182017201620152014201320222021202020192018201720162015201420135L!/2022202120202019201820172016201520142013/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)/(mg/L)图 年大连市主要河流沿程浓度变化趋势 年 月云南化工 第 卷第 期 ，讨论近十年来，大连地区 条主要河流水质总体好转，尤其是 年以来的水质明显改善，水质优良比例达到 ，这与大连地区开展的河流治理保护工作密切相关。“十三五”期间，大连市围网封闭饮用水水源地一级保护区 处，建设 座城镇污水处理厂，设计处理能力达到 万 ；乡级以上饮用水水源地规范化建设 个。碧流河水库水源保护区生态恢复治理恢复湿地面积 万，建设生态隔离缓冲带 米。生态恢复滨海湿地面积 公顷、修复岸线 公里，大连市河流水环境质量稳定向好。大连地区主要河流流域三项特征指标的时空变化分析表明，氨氮问题主要集中在流域下游。主要原因为流域中下游林草、湿地等植被较少，水源涵养能力不足，尤其是大沙河、庄河、登沙河河道上拦河闸坝、过水路面等涉河建筑物加剧了水动力条件的不足。化学需氧量多年来保持稳定，这是由于流域生物物种丰富度、平衡性高，流域水体自净能力和水生态系统的自我修复能力较高，水生态系统的碳资源承载能力较强，河流生态系统稳定。总氮问题较为突出，十年来多条河流浓度均呈上升趋势，主要原因：一是受自然条件限制，大连地区常年降水量不足，流域上游均有水库蓄水，主河道水量较少，水体流动性差，氮源消解能力明显不足；二是水环境管理亟待向精细化管控转变，应着力提高监管效能。目前大沙河、复州河、庄河在流域环境监管上，城镇生活污水治理还存在“漏点”，农业面源污染未得到完全控制 ，工业污染源尚不能稳定达标排放。结论）大连地区主要河流近十年水质总体稳定。大部分河流历年水质以优为主，监测断面氨氮、化学需氧量基本稳定在类及以上水平，个别年份偶有升高。氨氮 年前上升，之后明显下降，化学需氧量总体稳定，总氮呈明显上升趋势。）各条主要河流近十年来特征指标各有变化。氨氮浓度以总体下降为主，其中英那河、复州河下降明显，碧流河、登沙河有所下降。化学需氧量浓度总体较为稳定，大沙河明显上升，其余无变化。总氮浓度总体稳中有升，其中碧流河、英那河、登沙河较为稳定，大沙河、复州河、庄河上升明显应引起重视。）各条主要河流特征指标沿程空间变化各异。氨氮浓度复州河上游较高，大沙河、庄河、登沙河下游较高。化学需氧量浓度 条河流均下游较高。总氮浓度庄河、登沙河、复州河下游较高；碧流河上游较高。建议加强上游的面源污染治理，从源头控制氮的来源。参考文献：何大伟，陈静生 我国实施流域水资源与水环境一体化管理构想 中国人口资源与环境，（）：王星，李占斌，李鹏，等 陕西省丹汉江流域面源污染现状及防治对策 水土保持通报，（）：蒋艳，彭期冬，骆辉煌，等 淮河流域水质污染时空变异特征分析 水利学报，（）：地表水环境质量标准：吕琳莉，刘湘伟，周红梅，等 雅鲁藏布江中下游年径流变化趋势分析 人民黄河，（）：汪浩，瞿素莲 温岭市饮用水源地水质现状分析及预测研究 环境与可持续发展，（）：徐建锋，尹炜，闫峰陵，等 农业源头流域景观异质性与溪流水质耦合关系 中国环境科学，（）：翟敏婷，辛卓航，韩建旭，等 河流水质模拟及污染源归因分析 中国环境科学，（）：收稿日期：基金项目：辽宁省生态环境厅 年辽宁省生态环境科研计划项目（辽环科字 第 号）。作者简介：胡岚岚（），女，安徽安庆人，硕士，工程师，主要从事水生态环境质量监测工作。