何曉麗，何 卿

(1.杭州市水文水資源監(jiān)測(cè)總站，浙江 杭州 310009；2.杭州市園林綠化工程服務(wù)有限公司，浙江 杭州 310006)

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杭州西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)變化趨勢(shì)及相關(guān)性研究

何曉麗1，何 卿2

(1.杭州市水文水資源監(jiān)測(cè)總站，浙江 杭州 310009；2.杭州市園林綠化工程服務(wù)有限公司，浙江 杭州 310006)

以西湖湖區(qū)(湖心亭)、內(nèi)西湖(西里湖)、西溪濕地內(nèi)部河道(秋雪庵)、西溪濕地外部匯水口(蔣村港)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2014年全年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值作為評(píng)價(jià)對(duì)象，采用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的單因子法，并選取高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷三個(gè)指標(biāo)，使用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法對(duì)西湖風(fēng)景區(qū)地表水水質(zhì)進(jìn)行分析，認(rèn)為西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)逐步呈現(xiàn)向好趨勢(shì)，但游客行為會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生一定影響，應(yīng)適當(dāng)控制機(jī)動(dòng)游船數(shù)量，引導(dǎo)游客綠色游、生態(tài)游.

西湖風(fēng)景區(qū)；水質(zhì)變化趨勢(shì)；Spearman秩相關(guān)系數(shù)法；Pearson相關(guān)性分析

西湖風(fēng)景區(qū)，位于浙江省杭州市西部，景區(qū)范圍包括我國(guó)著名的城市景觀湖泊西湖及罕見的城中次生濕地西溪濕地，隸屬于太湖流域杭州市區(qū)運(yùn)河水系的運(yùn)西片[1].隨著西湖旅游資源的不斷開發(fā)、范圍的不斷拓展，人類活動(dòng)加劇，在不同程度的影響水質(zhì)變化.

自2002年起，杭州市開始實(shí)施西湖綜合保護(hù)工程，通過(guò)截污納管、底泥疏浚和引錢塘江水入湖等[2-4]工程措施，對(duì)西湖的生態(tài)保護(hù)、環(huán)境優(yōu)化進(jìn)行了全方位的保護(hù)和整治.目前西湖有6個(gè)入水口、9個(gè)出水口，每天從錢塘江引入40萬(wàn)t水，錢塘江江水進(jìn)出頻繁，西湖水質(zhì)明顯提升，水體平均透明度已達(dá)65 cm.

1 西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀分析

根據(jù)《浙江省水功能區(qū)、水環(huán)境功能區(qū)劃分方案》(2005年12月)[5]，西湖風(fēng)景區(qū)水功能屬于杭州景觀用水，目標(biāo)水質(zhì)為Ⅳ類(見表1，圖1).

表1 2014年西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)斷面現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果表

圖1 西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面分布圖

分別選取外西湖監(jiān)測(cè)點(diǎn)(湖心亭)、內(nèi)西湖監(jiān)測(cè)點(diǎn)(西里湖)、西溪濕地內(nèi)部監(jiān)測(cè)點(diǎn)(秋雪庵)、西溪濕地外部匯水口(蔣村港)作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，采用2014年全年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值作為評(píng)價(jià)對(duì)象，采用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的單因子法[6]進(jìn)行評(píng)價(jià)(見表1).評(píng)價(jià)結(jié)果表明：(1)2014年，西湖風(fēng)景區(qū)全部監(jiān)測(cè)斷面年均水質(zhì)均符合功能區(qū)水質(zhì)要求，水質(zhì)在Ⅲ～Ⅳ類間.(2)西湖測(cè)點(diǎn)溶解氧數(shù)值明顯優(yōu)于西溪濕地測(cè)點(diǎn)；西溪總磷數(shù)值略優(yōu)于西湖；西湖景區(qū)高錳酸鹽指數(shù)均處于Ⅱ類，水質(zhì)較好.

2 水質(zhì)趨勢(shì)分析

西湖風(fēng)景區(qū)作為杭州重要的旅游名片，水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作開展較早，積累了多年水質(zhì)資料.根據(jù)2005-2014年水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料(其中蔣村港僅有2007-2014年數(shù)據(jù))，選取主要水質(zhì)指標(biāo)高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷進(jìn)行趨勢(shì)分析(見圖2～圖4).

《環(huán)境質(zhì)量綜合分析技術(shù)導(dǎo)則》中對(duì)地表水水質(zhì)的多時(shí)段變化趨勢(shì)和變化程度分析推薦使用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法.該方法適用于單因素小樣本數(shù)的相關(guān)檢驗(yàn)，被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)變化趨勢(shì)分析[7-12].

將秩相關(guān)系數(shù)rs的絕對(duì)值同Spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表中的臨界值Wp進(jìn)行比較，|rs|>Wp則表明變化趨勢(shì)有顯著意義.rs為負(fù)值，表示下降或好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，rs為正值表示上升或加重趨勢(shì)；|rs|

各測(cè)點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo)趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果(見表2).

表2 杭州市西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)趨勢(shì)分析表

2.1 高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢(shì)

高錳酸鹽指數(shù)可在一定程度上指示水體受有機(jī)污染的程度.對(duì)西湖區(qū)秋雪庵、蔣村港、西里湖、湖心亭這四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2005-2014年高錳酸鹽指數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合歸納成圖，以分析10年來(lái)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化趨勢(shì)(見圖2).

通過(guò)分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)，10年間，西里湖測(cè)點(diǎn)高錳酸鹽指數(shù)在2.20～3.77mg/L之間波動(dòng)，最高值出現(xiàn)在2013年；而湖心亭則為2.89～3.91mg/L，變化范圍略小于前者，最高值為2005年的3.91mg/L，以上兩處測(cè)點(diǎn)高錳酸鹽指數(shù)值從圖中未見明顯趨勢(shì)，狀態(tài)平穩(wěn).而秋雪庵和蔣村港的高錳酸鹽指數(shù)值從最初監(jiān)測(cè)值6mg/L附近逐年下降，其中秋雪庵監(jiān)測(cè)點(diǎn)高錳酸鹽指數(shù)在2005年和2009年出現(xiàn)兩次明顯的下降，蔣村港的高錳酸鹽指數(shù)值則在2009-2010年間出現(xiàn)一次明顯的下降，兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在2010年后高錳酸鹽指數(shù)值逐步穩(wěn)定，近年控制在2.40～3.50mg/L之間.通過(guò)Spearman秩相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行趨勢(shì)分析，得到相似結(jié)論：四處監(jiān)測(cè)點(diǎn)rs為負(fù)值，表明高錳酸鹽指數(shù)值均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中西湖監(jiān)測(cè)點(diǎn)兩處|rs|Wp均呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，這和4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)高錳酸鹽指數(shù)值的曲線變化趨勢(shì)相符，且秋雪庵和蔣村港下降趨勢(shì)更加顯著，相關(guān)性也更強(qiáng).

2.2 氨氮變化趨勢(shì)

氨氮是水質(zhì)評(píng)價(jià)重要指標(biāo)，對(duì)水質(zhì)類別起決定性作用.本文對(duì)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)最近10年每年氨氮濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理(見圖3).

圖2 2005-2014年杭州西湖區(qū)高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢(shì)圖

圖3 2005-2014年杭州西湖區(qū)氨氮變化趨勢(shì)圖

圖4 2005-2014年杭州西湖區(qū)總磷變化趨勢(shì)圖

監(jiān)測(cè)初期，氨氮濃度都處于高位，尤其是秋雪庵和蔣村港兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中蔣村港氨氮濃度在2007年達(dá)到了2.88 mg/L，而秋雪庵更是在2005年達(dá)到3.57 mg/L，兩者均超過(guò)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ類水質(zhì)氨氮限值(2.00 mg/L).在2005-2010年間，各測(cè)點(diǎn)氨氮濃度都在逐步下降，其中秋雪庵和蔣村港的下降尤為明顯，秋雪庵在2005-2006年間氨氮濃度大幅下降，之后保持平穩(wěn)，蔣村港從2007-2011年呈現(xiàn)逐年大幅下降；2011-2014年間，四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)氨氮值穩(wěn)定在一定區(qū)間內(nèi)(0.13～0.82 mg/L)，達(dá)到水質(zhì)Ⅰ～Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn).就2005-2014年總體而言，各測(cè)點(diǎn)rs均為負(fù)值，且|rs|>Wp，均達(dá)到0.9以上，表明氨氮數(shù)值下降極為顯著.

2.3 總磷變化趨勢(shì)

磷是水體中生物生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)元素，總磷濃度是水體營(yíng)養(yǎng)化程度的重要表征.西湖景區(qū)四個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，總磷濃度從監(jiān)測(cè)初期至今，都呈現(xiàn)出一定程度的下降趨勢(shì)(見圖4).

從監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)看，西湖的總磷較西溪濕地更為穩(wěn)定，前者兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)西里湖和湖心亭總磷濃度波動(dòng)幅度微弱，多年來(lái)穩(wěn)定在0.03～0.10 mg/L；后者兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)則在起初幾年波動(dòng)幅度較大，在0.03～0.33 mg/L之間波動(dòng)，蔣村港監(jiān)測(cè)點(diǎn)總磷濃度在前期大幅下降后于2011年開始逐步穩(wěn)定，并在0.10 mg/L上下波動(dòng)，秋雪庵監(jiān)測(cè)點(diǎn)總磷濃度在2005年出現(xiàn)大幅下降，之后處于平穩(wěn)狀態(tài)，波動(dòng)幅度減弱.通過(guò)Spearman秩相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行趨勢(shì)分析可以發(fā)現(xiàn)，四處監(jiān)測(cè)點(diǎn)rs均為負(fù)值，證實(shí)總磷濃度呈下降趨勢(shì)，其中西里湖和蔣村港兩處|rs|>Wp呈明顯下降趨勢(shì)，其他兩處則呈不顯著下降.

3 地表水各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

利用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件中Pearson檢驗(yàn)法可對(duì)各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開展相關(guān)性分析[13,14].表3～表6為不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)地表水體中污染物指標(biāo)之間的相關(guān)性關(guān)系.由表可知，不同測(cè)點(diǎn)地表水各污染物指標(biāo)之間的相關(guān)性大小是不同的.

3.1 西湖監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性

本文針對(duì)西湖兩處監(jiān)測(cè)點(diǎn)：西里湖和湖心亭，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性分析(見表3、表4)發(fā)現(xiàn)，西湖兩處監(jiān)測(cè)點(diǎn)的pH與DO間均呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)，其中西里湖NH3-N與TP為極顯著正相關(guān)，湖心亭DO與TN為極顯著負(fù)相關(guān).其余指標(biāo)未見明顯相關(guān)性.

表3 西里湖水體污染物指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

注：**P<0.01,極顯著相關(guān)；*P<0.05,顯著相關(guān).

表4 湖心亭水體污染物指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

注：**P<0.01,極顯著相關(guān)；*P<0.05,顯著相關(guān).

3.2 西溪濕地監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性

對(duì)西溪濕地兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)秋雪庵和蔣村港的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析(表5、表6).

秋雪庵監(jiān)測(cè)點(diǎn)DO與NH3-N和TP，呈顯著相關(guān)(p<0.05)；CODMn與NH3-N和TP，呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)；CODMn與TN，呈顯著相關(guān)；NH3-N與TP和TN，呈極顯著正相關(guān)；TP與TN呈極顯著正相關(guān)(見表5).

表5 秋雪庵水體污染物指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

注：**P<0.01,極顯著相關(guān)；*P<0.05,顯著相關(guān).

蔣村港監(jiān)測(cè)點(diǎn)pH與DO，呈極顯著正相關(guān)；CODMn與NH3-N、TP、TN，均呈極顯著正相關(guān)；NH3-N與TP和TN，呈極顯著正相關(guān)；TP與TN呈顯著正相關(guān)(見表6).

表6 蔣村港水體污染物指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析

注：**P<0.01,極顯著相關(guān)；*P<0.05,顯著相關(guān).

4 結(jié) 論

(1)西湖風(fēng)景區(qū)水質(zhì)經(jīng)過(guò)十余年的綜合整治，逐步呈現(xiàn)向好趨勢(shì).2005-2010年間，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)下降趨勢(shì)明顯；2011年之后，水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定在一定區(qū)間內(nèi)，且能夠滿足所在水功能區(qū)水質(zhì)要求.

(2)水體中pH、DO、CODMn、NH3-N、TP、TN濃度之間均存在一定的相關(guān)性，由于水體性質(zhì)和監(jiān)測(cè)位置不同，相關(guān)性略有差異.

(3)河流水體(西溪濕地)的相關(guān)性要明顯優(yōu)于湖泊水體(西湖)，這與水體流動(dòng)性密切相關(guān).CODMn、NH3-N、TP、TN各指標(biāo)間存在極顯著的相關(guān)性，可由單項(xiàng)指標(biāo)的變動(dòng)指示水質(zhì)整體的變化方向.

(4)西湖景區(qū)人為活動(dòng)頻繁，游客行為會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生一定影響[15-16]，適當(dāng)控制機(jī)動(dòng)游船數(shù)量，引導(dǎo)游客進(jìn)行綠色游、生態(tài)游，達(dá)到人與自然的和諧共存.

[1] 周黔生,鄭培鑫.西湖的水資源與旅游資源[J].水資源保護(hù).1997(1):42-46.

[2] 朱軍政,韓曾萃.西湖總磷濃度對(duì)引水配置布局的響應(yīng)[J].水文,2013,33(5):34-38.

[3] 馬玖蘭.西湖引流錢塘江水9年后的水質(zhì)分析[J].環(huán)境污染與防治,1996,18(5):30-33.

[4] 謝長(zhǎng)永,徐同凱,黃瑞建,等.杭州西溪濕地區(qū)域尺度內(nèi)水質(zhì)的比較分析[J].杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,10(3):241-247.

[5] 俞建軍,伍遠(yuǎn)康,汪小泉,等.浙江省水功能區(qū)、水環(huán)境功能區(qū)劃分方案[R].杭州:浙江省水利廳,浙江省環(huán)境保護(hù)局,2006.

[6] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.GB 3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2002.

[7] 吳 江,趙 翔.梁輝水庫(kù)水質(zhì)變化趨勢(shì)分析及對(duì)策研究[J].中國(guó)資源綜合利用,2010,28(8):48-51.

[8] 吉冬青,文 雅,魏建兵,等.流溪河流域景觀空間特征與河流水質(zhì)的關(guān)聯(lián)分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(2):246-253.

[9] 張殷俊,陳 爽,相景昌.河流近域土地利用格局與水質(zhì)相關(guān)性分析——以巢湖流域?yàn)槔齕J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2011,20(9):1054-1061.

[10] 黃金良,李青生,洪華生,等.九龍江流域土地利用/景觀格局-水質(zhì)的初步關(guān)聯(lián)分析[J].環(huán)境科學(xué),2011,32(1):64-72.

[11] 趙 鵬,夏北成,秦建橋,等.流域景觀格局與河流水質(zhì)的多變量相關(guān)分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2012,32(8):2331-2341.

[12] 蔣承文,祝聲金.郁 江、黔江和潯江廣西桂平段水質(zhì)變化趨勢(shì)分析[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2014,33(5):30-32.

[13] 喬明葉,周 進(jìn),任金亮.皮爾遜Ⅲ型曲線在灤河水質(zhì)歷時(shí)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].人民黃河,2012,34(5):61-62,65.

[14] 劉秀花,黃興國(guó).基于皮爾遜Ⅲ型曲線的渭河水質(zhì)歷時(shí)評(píng)價(jià)研究[J].排水學(xué)報(bào),2004,23(6):49-51.

[15] 王國(guó)新,王如松,毛春紅.杭州西溪國(guó)家濕地公園不良旅游行為及其對(duì)景區(qū)環(huán)境的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2009,20(6):1423-1430.

[16] 廖凌娟,黃 娜,吳鵬舉.濕地植物覆蓋度與水質(zhì)凈化關(guān)系的研究[J].廣東林業(yè)科技,2014,30(3):30-34.

Research on Water Quality Variation Trend and Correlation of West Lake Scenic Area

HE Xiao-li1, HE Qing2

(1.Hangzhou Monitoring Station of Hydrology and Water Resources, Hangzhou 310009, China;2.Hangzhou Landscaping Engineering Service CO., LTD., Hangzhou 310006; China)

The monitoring data of four monitoring points were taken as the evaluation objects in 2014, including Mid-lake Pavilion in West Lake, Xili Lake, Qiuxue Nunnery by XIxi Wetland internal lake and Jiangcun Harbor at Xixi Wetland external catchment mouth. The surface water quality in the West Lake Scenic Area is analyzed based on three indicators-permanganate index, ammonia nitrogen and total phosphorus, by adopting the approaches of single factor method of surface water environment quality standard and Spearman rank correlation coefficient method. The results show the water quality in the West Lake Scenic Area presents positive tendency, but the tourists behavior would be a certain influence on water quality. Therefore, it is necessary to limit the quantity of sightseeing boats and to advocate ecological tourism.

West Lake Scenic Area; water quality variation trend; Spearman rank correlation coefficient; Pearson correlation analysis

2015-06-11

何曉麗(1982-)，女，浙江杭州人，工程師，碩士研究生，主要從事水資源監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)相關(guān)工作.

TV213.4

A

1008-536X(2015)09-0038-05