南寧市折流區(qū)廣西平南縣折流鎮(zhèn)欽江水質(zhì)時(shí)空變化研究

南寧市折流區(qū)廣西平南縣折流鎮(zhèn)欽江水質(zhì)時(shí)空變化研究

永江是西江水系的一條支流，流經(jīng)烏魯木齊。它不僅是南寧綜合生活用水的來(lái)源，也是城市規(guī)劃一流景觀的主要道路。此外，它也是城市生產(chǎn)和生活廢水的排放場(chǎng)所。污染趨勢(shì)日益嚴(yán)重。南寧市是廣西壯族自治區(qū)的首府,是全區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技、教育和信息中心,位于廣西南部偏西。隨著南寧市以及上游左、右江流域內(nèi)崇左、百色兩市的城市建設(shè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,其城市工業(yè)生產(chǎn)和居民生活廢污水大部分直接排入江河,對(duì)邕江水體的水質(zhì)影響很大。因此,研究邕江水體的水質(zhì)時(shí)空變化規(guī)律,對(duì)科學(xué)管理、保護(hù)邕江水資源,促進(jìn)南寧市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及提高人民的生活水平有積極的意義。1部分飲用水源邕江上源于市郊江西鄉(xiāng)同江村三江坡的左右江匯合處,下至南寧市與橫縣交界的道莊村,全長(zhǎng)116.4km;流域面積約7.3萬(wàn)km2,邕江南寧水文站多年平均徑流量380億m3。年平均流量1330m3/s,最大流量2.1萬(wàn)m3/s(1881年調(diào)查值),最小流量83.0m3/s(1999年實(shí)測(cè)值),多年平均含沙量0.235kg/m3,平均侵蝕模數(shù)129t/km2。南寧市的飲用水源主要取自邕江,共有5個(gè)水廠,自上而下,分別為陳村水廠、西郊水廠、中堯水廠、河南水廠、凌鐵水廠,日取水量為94萬(wàn)t。邕江飲用水源河段共有心圩江、朝陽(yáng)溪、亭子沖、竹排沖、水塘江5大排污口。這5大排污口原是南寧市區(qū)的5條內(nèi)河,它們依次分布于邕江兩岸。近年來(lái),隨著南寧市人口的不斷增多、經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,用水量、排污量的不斷增加,這5條內(nèi)河已成為接納工業(yè)及生活廢污水的5大排污溝,它們排放的污水對(duì)邕江水質(zhì)產(chǎn)生了不同程度的影響。邕江主要取水口及排污口分布見(jiàn)圖1,5大排污口的主要參數(shù)見(jiàn)表1。2好的數(shù)據(jù)分析,立足于網(wǎng)絡(luò)地理,檢驗(yàn)了好的分析發(fā)現(xiàn)隨著城市建設(shè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類活動(dòng)對(duì)邕江水質(zhì)的影響越來(lái)越大。分析邕江水體的水質(zhì)年際變化有何規(guī)律,是變優(yōu)或者變劣,對(duì)制定邕江的水資源保護(hù)對(duì)策起重要的參考作用。根據(jù)積累的邕江水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料,對(duì)布設(shè)在邕江的具有10年以上長(zhǎng)系列實(shí)測(cè)水質(zhì)成果資料的南寧水文站(南寧站)、豹子頭、蒲廟三個(gè)水質(zhì)站采用季節(jié)性肯達(dá)爾(Kendall)檢驗(yàn)方法對(duì)水質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析和檢驗(yàn)。季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)方法適用于數(shù)據(jù)值有隨季節(jié)性變化規(guī)律的多年趨勢(shì)分析。設(shè)有n年p月的水質(zhì)資料觀測(cè)序列XX=[X11X12?X1pX21X22?X2p?Xn1Xn2?Xnp]式中X11,…,Xnp為年均水質(zhì)濃度觀測(cè)值。對(duì)于p月中第i月(i≤P)情況,則有Si=n-1∑k=1n∑j=k+1G(Xij-Xik)Μi=n-1∑k=1n∑j=k+1|G(Xij-Xik)|=ni(ni-1)2G(Xij-Xik)={1當(dāng)(Xij-Xik)＞00當(dāng)(Xij-Xik)=0-1當(dāng)(Xij-Xik)＜0Var(s)=118{n(n-1)(2n+5)-g∑p=1[tp(tp-1)(2tp+5)]}式中:Si為第i月歷年水質(zhì)系列相比較的正負(fù)號(hào)之和;Mi為第i月可以作比較的差值數(shù)據(jù)組個(gè)數(shù);ni為第i月水質(zhì)系列中非漏測(cè)值個(gè)數(shù)。若S為一個(gè)正數(shù),那么后測(cè)數(shù)據(jù)傾向于比先測(cè)數(shù)據(jù)大;同樣,若S為一個(gè)負(fù)數(shù),那么后測(cè)數(shù)據(jù)傾向于比先測(cè)數(shù)據(jù)小。正(負(fù))的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Z值意味著呈上升(下降)趨勢(shì)。若“無(wú)趨勢(shì)”的零假設(shè)為真,統(tǒng)計(jì)量Z將呈標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。G等于正差值數(shù)減去負(fù)差值數(shù),若S為一個(gè)正數(shù),那么后測(cè)數(shù)據(jù)傾向于比先測(cè)數(shù)據(jù)大;同樣,若S為一個(gè)負(fù)數(shù),那么后測(cè)數(shù)據(jù)比先測(cè)數(shù)據(jù)小。Var(s)考慮了可能存在的“結(jié)”值(相同的數(shù)值個(gè)數(shù)),式中g(shù)為“結(jié)”的個(gè)數(shù),tp為在第p個(gè)“結(jié)”的大小。再用此式計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Z:Ζ={s-1√Var(s)s＞00s=0s+1√Var(s)s＜0在趨勢(shì)檢驗(yàn)中,如果Z≤Zα/2,則接受檢驗(yàn)。這里FN(Zα/2)=α/2,為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù),α為趨勢(shì)檢驗(yàn)的顯著性水平。取顯著性水平α為0.1和0.01。當(dāng)α≤0.01時(shí),說(shuō)明檢驗(yàn)具有高度顯著性水平,當(dāng)0.01<α≤0.1時(shí),說(shuō)明檢驗(yàn)是顯著的,當(dāng)α計(jì)算結(jié)果滿足上述情況,如果S為正,則說(shuō)明具有顯著(或高度顯著)上升趨勢(shì)。查表可知,當(dāng)Z≥2.576,說(shuō)明檢驗(yàn)具有高度顯著性水平;當(dāng)1.645≤Z<2.576,說(shuō)明檢驗(yàn)具有顯著水平;當(dāng)Z<1.645,檢驗(yàn)趨勢(shì)不明顯;當(dāng)Z=0,檢驗(yàn)無(wú)趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)邕江南寧站、豹子頭、蒲廟三個(gè)監(jiān)測(cè)斷面1990～2003年共14年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析篩選,選擇能夠代表邕江污染特點(diǎn)的4項(xiàng)參數(shù):NH3-N、CODMn、BOD5、DO作為趨勢(shì)分析參數(shù)。基礎(chǔ)資料的選用方法為每年1～12月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理,可得出三個(gè)監(jiān)測(cè)斷面年度的水質(zhì)變化趨勢(shì)結(jié)果,見(jiàn)表2。由于資料年限的系列長(zhǎng)度完全符合季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)方法的要求,所選擇的檢驗(yàn)參數(shù)反映了邕江河段歷年的水質(zhì)污染特點(diǎn)、并代表了邕江的主要污染物,因此認(rèn)為分析檢驗(yàn)結(jié)果是可信的。如果考慮到邕江各時(shí)期水質(zhì)變化的特點(diǎn),同樣的應(yīng)用季節(jié)性肯達(dá)爾檢驗(yàn)方法,按非汛期(每年1～3月,10～12月)、汛期(4～9月)對(duì)其進(jìn)行水質(zhì)趨勢(shì)分析,結(jié)合年度分析結(jié)果,可得到如下結(jié)論:①南寧站:汛期CODMn和BOD5均為上升不明顯、DO顯著下降;非汛期CODMn為顯著上升、BOD5高度顯著上升、DO顯著下降;年度CODMn和BOD5均為顯著上升、DO顯著下降。②豹子頭:汛期、非汛期、年度CODMn和BOD5均為高度顯著上升、DO顯著下降。③蒲廟:汛期CODMn和BOD5均為顯著上升、DO下降不明顯;非汛期、年度CODMn和BOD5均為高度顯著上升、DO高度顯著下降。綜上所述,三個(gè)斷面水質(zhì)趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果的共同點(diǎn)是:CODMn和BOD5均為顯著上升或高度顯著上升、DO為顯著下降或高度顯著下降。檢驗(yàn)結(jié)果表明,邕江水質(zhì)為有機(jī)污染型呈逐年下降趨勢(shì),下游蒲廟段的下降趨勢(shì)比上游顯著,這一結(jié)果與邕江中下游近幾年來(lái)頻繁出現(xiàn)的水污染事件狀況相吻合。造成這種狀況的主要和直接原因是城市點(diǎn)源污染,也就是大量工業(yè)和生活污水的污染;汛期則主要表現(xiàn)為面源污染,與此同時(shí)汛期充沛的水量也稀釋了點(diǎn)源污染,使得下游蒲廟段水質(zhì)的下降趨勢(shì)趨緩。3回收率對(duì)南寧站河段水質(zhì)評(píng)價(jià)的影響為了研究邕江水體水質(zhì)沿河道水質(zhì)空間變化規(guī)律,對(duì)南寧站、豹子頭、蒲廟三個(gè)斷面1996～2002年共21站年的監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析,每個(gè)斷面選定的污染物參數(shù)和水質(zhì)時(shí)間趨勢(shì)分析一樣,即DO、NH3-N、BOD5、CODMn四個(gè)容易超標(biāo)且對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)有較大影響的項(xiàng)目,按其監(jiān)測(cè)值從大到小進(jìn)行排列并計(jì)算頻率。Ρ=mn+1×100％式中:P為累積頻率;n為總檢測(cè)數(shù);m為從大到小的累積頻數(shù)。計(jì)算各污染物等于某濃度的累積頻率P,并繪出它們的經(jīng)驗(yàn)頻率曲線(見(jiàn)圖2,僅繪出豹子頭的DO頻率曲線)。由圖2可查出相應(yīng)污染物在各種頻率下的濃度值,得出各種頻率下的水質(zhì)狀況或某種污染物某一濃度出現(xiàn)的機(jī)率,以此代表不同污染強(qiáng)度的污染范圍情況。根據(jù)GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,對(duì)邕江三個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的各評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),得出三個(gè)斷面的水質(zhì)評(píng)價(jià)頻率統(tǒng)計(jì)及均值綜合評(píng)價(jià),見(jiàn)表3。表3是用不同水質(zhì)級(jí)別出現(xiàn)的頻率作的評(píng)價(jià)計(jì)算,可以反映邕江河段不同水質(zhì)出現(xiàn)機(jī)會(huì)的情況。當(dāng)用累積頻率50%為界限,即有一半的出現(xiàn)機(jī)會(huì)時(shí),南寧站斷面為Ⅱ類,豹子頭及蒲廟斷面皆為Ⅳ類。用均值來(lái)綜合評(píng)價(jià),南寧站斷面為Ⅲ類,豹子頭及蒲廟分別為Ⅴ、Ⅳ類。從表3中可以看出,南寧站斷面只有27%的機(jī)會(huì)是受到污染的(Ⅲ類),而豹子頭及蒲廟斷面則分別有48%及60%以上的機(jī)會(huì)是污染的水質(zhì)。因此,根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)法對(duì)邕江河段進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià),可以得出以下結(jié)論:南寧站河段水質(zhì)尚好,影響其水質(zhì)的主要污染物為CODMn;豹子頭及蒲廟的水質(zhì)已受到污染,分別為Ⅴ、Ⅳ類,影響豹子頭河段的主要污染物為NH3-N、DO及CODMn,豹子頭直接受上游5大排污口的影響,水質(zhì)表現(xiàn)為Ⅴ類,影響蒲廟河段的主要污染物為NH3-N、DO,水體經(jīng)過(guò)豹子頭后,由于自凈的作用,水質(zhì)表現(xiàn)為Ⅳ類。邕江南寧市區(qū)的水體水質(zhì)沿河道變化趨勢(shì)如圖3所示。4污染帶檢測(cè)結(jié)果排污口排出的污染物在邕江近岸附近水體中擴(kuò)散、稀釋、沉淀、降解等遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,不僅受污染物特性、排污方式影響,而且與河流流速、流量、水面寬等水文因素有關(guān)。南寧市區(qū)的5大排污口對(duì)河段的水質(zhì)影響巨大,因此有必要對(duì)各個(gè)排污口附近污染物分布規(guī)律進(jìn)行研究。排污口的廢水進(jìn)入邕江后,在入口處至下游形成一條明顯區(qū)別于河水的有色污染帶,如朝陽(yáng)溪、亭子沖、水塘江的廢水進(jìn)入邕江后,河流相應(yīng)的河面形成了一條長(zhǎng)約500m、寬約50m的黑褐色污染帶。通過(guò)監(jiān)測(cè)分析可知,朝陽(yáng)溪形成了一條長(zhǎng)約1000m,寬60m的污染帶,亭子沖內(nèi)有一條長(zhǎng)為500m,寬為50m的污染帶,水塘江則形成一條長(zhǎng)700m,寬50m的污染帶。對(duì)照GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),三條污染帶的水質(zhì)類別為Ⅳ～劣Ⅴ類。超標(biāo)項(xiàng)目是:pH值、DO、NH3-N、BOD5、CODMn、FN、Hg、石油類。其中DO、NH3-N、CODMn在污染帶全部出現(xiàn)超標(biāo)。各污染帶NH3-N綜合污染指數(shù)普遍較高,其次是DO、BOD5、CODMn。圖4就是朝陽(yáng)溪、亭子沖、水塘江三個(gè)排污口形成的污染帶水質(zhì)評(píng)價(jià)概況圖。5南寧站與寬砂口、生態(tài)站比較通過(guò)對(duì)邕江南寧市區(qū)段三個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面系列監(jiān)測(cè)資料的分析可知,邕江南寧市區(qū)段的水體水質(zhì)有逐年變劣的趨勢(shì),為有機(jī)污染型的下降趨勢(shì),主要表現(xiàn)為CODMn、BOD5逐漸上升,而DO逐年下降。在空間上,南寧站水質(zhì)優(yōu)于下游的豹子頭、蒲廟兩站,為Ⅱ～Ⅲ類,而豹子頭、蒲廟兩站由于受到上游五大排污口的影響,水質(zhì)較劣,分別為Ⅴ、Ⅳ類。由于邕江水質(zhì)受制