貴州省夜郎湖水庫富營養(yǎng)化趨勢研究

孟凡麗

1 水庫自然環(huán)境概況

夜郎湖水庫建于1989年，位于黔中地區(qū)西部的普定縣境內，屬三岔河流域，行政區(qū)劃隸屬貴州省安順市;夜郎湖流域面積為5 871 km2，占三岔河流域面積的80.8%，壩址以上河長240 km。水面面積21.6 km2，庫長42 km，湖面最寬處2.5 km，最窄處60 m，總庫容4.2×108m3，正常蓄水3.77×108m3，調節(jié)庫容2.67×108m3，死庫容1.1×108m3，年均過水量38×108m3，現(xiàn)有電站裝機容量7.5×104kW，夜郎湖水庫具有飲用、發(fā)電、農灌、旅游、養(yǎng)殖、工業(yè)用水等功能。

2 水庫水質狀況

2.1 水庫水質現(xiàn)狀評價方法及評價結果

水質評價采用單項指標超標率統(tǒng)計和綜合污染指數(shù)計算兩種方法，所用水質監(jiān)測數(shù)據(jù)引自《貴州省環(huán)境質量報告書》［1］。

(1)單項指標:

按照GB 3838—2002標準中水環(huán)境功能區(qū)監(jiān)測分析要求，在2001—2010年所監(jiān)測的各項指標中，除總氮、總磷和石油類3項外，其它各項均低于GB 3838—2002標準中Ⅲ類水環(huán)境功能區(qū)的標準限值，其中，總氮指標超標倍數(shù)最高達4倍。在2005—2010年枯、豐、平各期，所監(jiān)測的各項指標均符合GB 3838—2002標準中Ⅲ類水環(huán)境功能區(qū)的標準限值，水質處于良好狀態(tài)。

(2)綜合污染指數(shù):

綜合污染指數(shù)計算公式:

式中:P——污染指數(shù);

n——參評項目數(shù);

Pi=Ci/Ci0

其中Ci、Ci0分別為第i項污染物實測濃度與相應的評價標準值，單位均為mg/L。

通過計算夜郎湖水庫2001—2010年的綜合污染指數(shù)，按照水質污染程度劃分列表對各年度進行評價，結果見表1。

表1 夜郎湖水庫2001—2010年度綜合污染指數(shù)評價結果

由表1看出，2001—2010年度夜郎湖水庫水質綜合污染指數(shù)在0.415～0.635間變化，有三個年度污染級別為中度污染，其余年份均為輕度污染。

2.2 水庫富營養(yǎng)化評價

2.2.1 評價方法

水庫的富營養(yǎng)化評價采用修正卡森營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，湖庫綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式如下［2］:

式中:TLI(∑)—綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);

Wj—第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關權重;

TLI(j)—代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以chl-a作為基準參數(shù)，則第j種參數(shù)歸一化的相關權重計算公式為:

式中:rij—第j種參數(shù)與chl-a的相關系數(shù); m—評價參數(shù)的個數(shù)。

采用0～100系列連續(xù)數(shù)值進行湖庫營養(yǎng)狀態(tài)分級。其營養(yǎng)狀態(tài)級別分為:貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)、輕度富營養(yǎng)、中度富營養(yǎng)、重度富營養(yǎng)等五級，湖庫營養(yǎng)狀態(tài)水質類別與評分值對應關系見表2。

表2 湖庫營養(yǎng)狀態(tài)水質類別與評分值對應表

2.2.1 評價結果

因監(jiān)測資料缺少葉綠素和透明度兩個監(jiān)測項目，本文根據(jù)葉綠素、透明度與總磷的關系［3］，計算葉綠素和透明度兩個指標數(shù)值，再進行評價，2001—2010年夜郎湖水庫綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化情況見圖1。

圖1 夜郎湖水庫2001—2010年綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化

2001—2010年夜郎湖水庫總體水質處于“良好”水平，綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)介于31.3～38.8之間，均為中營養(yǎng)化水平;從單項營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)方面來看，總氮單項營養(yǎng)狀態(tài)值達到重度營養(yǎng)級別的有兩年，表明其水質已經受到含氮污染物的重度污染;總磷單項營養(yǎng)狀態(tài)值均在中營養(yǎng)級別范圍內，水質受到含磷污染物的影響較小。

3 水庫富營養(yǎng)化趨勢研究

3.1 研究方法

衡量環(huán)境污染變化趨勢最常用的方法是Daniel的趨勢檢驗.它使用了spearman秩相關系數(shù)法［4］。首先列出時間周期Y1，Y2，Y3，……，YN和它們的相應值X(即年均值C1，C2，C3，……，CN)，由小至大排列，統(tǒng)計檢驗用的秩相關系數(shù)按下式計算:

式中:rs——秩相關系數(shù);

di——變量Xi和變量Yi的差值;

Xi——周期i～N濃度值由小至大排列的序號;

Yi——按時間排列的序號。

計算后，將秩相關系數(shù)的絕對值同spearman秩相關系數(shù)統(tǒng)計表(顯著水平為0.05)中的臨界值Wp進行比較。如果 rs＞Wp則表明變化趨勢有顯著意義，如果是負值，則表明為下降趨勢。

3.2 研究結果

根據(jù)公式(4)、(5)對夜郎湖水庫2001—2010年綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)進行趨勢研究計算，得出秩相關系數(shù)為0.297，由此看出，近10年來夜郎湖水庫綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈上升趨勢，但無顯著意義，這與富營養(yǎng)化狀態(tài)評價結果顯示的夜郎湖水庫2001—2010年富營養(yǎng)化多為中營養(yǎng)狀態(tài)相吻合。

4 結語

(1)2001—2010年度夜郎湖水庫水質處于良好狀態(tài)，其綜合污染指數(shù)在0.415～0.635間變化，有三個年度污染級別為中度污染，其余年份均為輕度污染;

(2)2001—2010年夜郎湖水庫總體水質處于“良好”水平，綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)介于31.3～38.8之間，均為中營養(yǎng)化水平;

(3)采用spearman秩相關系數(shù)法分析知，近10年來夜郎湖水庫綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈上升趨勢，但無顯著意義，這與富營養(yǎng)化狀態(tài)評價結果顯示的夜郎湖水庫2001—2010年富營養(yǎng)化多為中營養(yǎng)狀態(tài)相吻合。

［1］貴州省環(huán)境保護廳.貴州省環(huán)境質量報告書［R］.貴陽: 2001-2010.

［2］國家環(huán)境保護總局.中國湖泊富營養(yǎng)化及其防治研究［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2001.

［3］金相燦，屠清瑛.湖泊富營養(yǎng)化調查規(guī)范(第二版)［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社，1990.

［4］孫山澤等.概率與統(tǒng)計(第二版)［M］.北京:科學出版社，2002.