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门头沟区地表水水质现状评价及趋势分析 安长生 北京市门头沟区环境监测站， 北京 102300 摘要 北京市城市总体规划将门头沟区确定为生态涵养发展区， 加强生态建设成为实现这一定位的重要途径。因此， 了解水质现状及发展趋势尤为重要。为此， 以实测资料为基础， 对门头沟区河流水质、 水库水质以及河流底质现状进 行分析， 同时采用季节性肯达尔检验法进行水质变化趋势分析。结果表明 门头沟区河流现状水质较好， 6 个监测点 中达到Ⅱ类地表水水质标准的有 5 个， Ⅱ类水体河长达105. 5 km， 占监测总河长的 88. 5 ; 而 2004 年对河流底质的评 价结果表明 河流底质状况较好， 5 个监测断面有 3 个达到一级标准。用季节性肯达尔检验法对 7 个地表水水质监测 点 19932000 年的监测资料的趋势分析表明， 水体的总硬度和总氮出现上升趋势， 溶解氧、 总镉和挥发酚有下降趋 势， 其他评价项目变化趋势不明显。 关键词 门头沟区; 水质; 现状; 肯达尔; 趋势分析 SURFACE WATER QUALITY UATION AND DEVELOPMENT TRENDS ANALYSIS OF MENTOUGOU DISTRICT IN BEIJING An Changsheng Beijing Mentougou Environmental Monitoring Station，Beijing 102300， China AbstractIn the overall urban planning of Beijing，Mentougou District is orientated to the eco-conserving division. Analyzing the present situation and the trend of the water quality is one of the important thing. According to the monitoring series，the present situations of the rivers，the reservoirs and the river bottom are analyzed. Meanwhile，the trend of the water quality is studied. In the 6 monitoring sites，there are 5 that con to the Ⅱ grade of surface water quality standard. The river water quality in 2000 is generally in a good condition. But the situation of the river bottom is relatively in a good condition. Among the 5 monitoring profiles there are 3 at the best level. In this study，the materials from 1993 to 2000 of the 7 surface water monitoring sites are analyzed by using the seasonal Kendall test . The results show that the total hardness and the TN are increasing;the dissolved oxygen，the total cadmium and volatile phenol show the decreasing trend;others are not significant. KeywordsMentougcu District;water quality;present status;Kendall;trend analysis 1概述 近年来， 基于对首都可持续发展整体考虑， 北京 城市总体规划将门头沟区确定为生态涵养发展区， 围 绕这一功能定位， 门头沟区委、 区政府明确了自身担 负的生态涵养使命， 把加强生态建设作为融入首都经 济发展的重要途径，做出了创建国家生态区的决定， 努力将门头沟区建成首都坚实的生态屏障和市民休 闲游憩的理想空间。但是长期以来的矿山开采， 给门 头沟留下了诸多的后遗症， 较为突出的就是局部地区 生态环境脆弱， 水土流失、 采空区、 砂石坑、 裸露山体 等生态破坏现象较为严重， 生态治理和修复的任务十 分艰巨 ［ 1］。门头沟区作为京西重要的水源区， 由于 受干旱影响， 水资源量呈逐年下降趋势， 使北京水资 源供需矛盾日益突出， 有效利用水资源， 弄清水环境 的现状及发展趋势显得尤为重要。付慧英等 2007 年 对北京市门头沟区农村生活饮用水自备水的水源水 水质进行了调查评价， 结果显示 门头沟区农村自备 生活饮用水源的水合格率较低， 仅为 76. 3 ［ 2］。陆 尚旭 利 用 季 节 性 肯 达 尔 Kendall检 验 法， 根 据 19961998 年的实测水质资料对河池地区江河的水 质变化趋势进行分析 ［ 3］。张茹等采用季节性肯达尔 检验法， 对柴河水库 20012005 年的水质变化趋势 511 环境工程 2010 年 8 月第 28 卷第 4 期 进行了分析 ［ 4］。本文以实际监测资料为基础， 进行 水质现状分析， 同时采用季节性肯达尔检验法进行水 质变化趋势分析。 2研究区概况 门头沟区位于北京市西南部， 属太行山脉北端。 地理坐标为东经 11525′00 到 11610′07， 北纬 39 48′34到 4010′37。东与海淀区， 石景山区相接， 西 与河北省涞水县， 涿鹿县毗连， 南与本市房山区， 丰台 区接壤， 北与河北省怀来县及本市昌平区为邻， 全区 地势西北高、 东南低， 东灵山海拔高程为2 303 m， 百 花山海拔高程为1 991 m。永定河谷出山一带海拔高 程 为 76 m，相 对 高 差 为 2 227 m。 全 区 总 面 积 1 455 km2。其中山区面积为1 433. 17 km2， 占总面积 的 98. 5 。平原面积21. 83 km2， 占总面积的 1. 5 。 门头沟全区分属 3 个水系。永定河水系最大， 境 内面 积 1 368. 03 km2，其 中 官 厅 山 峡 段 面 积 为 1 291 km2， 分别占全区总面积的 88. 7 ; 大清河水系 次之， 区内面积73. 2 km2， 占全区总面积的 5 ; 再次 为北运河水系， 所占面积13. 83 km2， 约占全区总面积 的 1 。 3季节性肯达尔检验的方法和原理 季节性肯达尔检验的原理是将历年相同月 季 的水质资料进行比较， 后面的值 时间 高于前面的 值， 记“ ” 号， 反之， 记“ － ” 号， 如果“ ” 号的个数 比 “ － ” 号的个数多， 则水质为上升趋势， 反之， 为下 降趋势， 如果相等则为无趋势。 季节性肯达尔检验的零假设 H0为随机变量， 与 时间独立。假定全年的水质资料具有相同的概率分 布。设有 n 年 p 月的水质资料观测序列 X 为 X X11X12X1p X21X22X2p Xn1Xn2X                 np 式中X11 Xnp 月水质浓度观测值。 趋势检验的显著性水平 α 见式 1 。 α 1 2 槡π ∫ ∞ Zc e － 1 2t2dt 1 式中Zc S － 1 Var S 槡 S 0 0S 0 S 1 Var S 槡 S 0        ; S  n－1 i 1Σ n j i1sgn x j － xi ; Var S [ n n － 1 2n 5－Σ t t t － 1 2t 5 ] 18 。 取显著性水平 α 为 0. 1 和 0. 01。当 α≤0. 01 时， 说明检验具有高度显著性水平， 当 0. 01≤α≤0. 1 时说明检验是显著的， 当 α 计算结果满足上两条情况 下， 如果 S 为正， 则说明具有显著性上升趋势; 反之， 说明有显著性下降趋势， S 为 0， 则无趋势。 4地表水水质现状分析 4. 1河流水质现状分析 2000 年对永定河的青白口、 雁翅、 落坡岭和下苇 甸监测点以及清水河的清水、 青白口监测点进行了 6 次监测， 监测的时间分别为 1 月、 4 月、 6 月、 8 月、 10 月和 12 月。监测项目共设 15 项， 分别为 水温、 pH、 溶解氧、 高锰酸钾指数、 氨氮、 氰化物、 氟化物、 挥发 酚、 砷、 汞、 铬、 镉、 铜、 铅、 锌。评 价 标 准 采 用 GB 3838 － 2002地表水环境质量标准 ， 评价方法采用 单指标评价法。结果见表 1， 由监测结果可知， 2000 年河流水质现状较好。根据各监测点的河流控制长 度可知， 2000 年监测总河长公里119. 2 km， 其中Ⅱ类 水体河长105. 5 km， 占监测总河长的 88. 5 ， Ⅲ类水 体河长13. 7 km， 占监测总河长的 11. 5 。永定河监 测长度91. 2 km， 其中Ⅱ类水体河长77. 5 km， 占永定 河监测总河长的 85 ， Ⅲ类水体河长13. 7 km， 占永 定河监测总河长的 15 。清水河水体都达到了Ⅱ类 地表水水质标准， 结果见表 2。 表 1水质监测站检测结果 监测站全年汛期非汛期 永定河青白口站ⅡⅡⅡ 永定河雁翅站ⅢⅢⅢ 永定河落坡岭站ⅡⅡⅢ 永定河下苇甸站ⅡⅡⅡ 清水河清水站ⅡⅡⅡ 清水河青白口站ⅡⅡⅡ 4. 2河流现状底质污染评价 针对污染较严重的河流， 2004 年进行了河流底 质检测， 共布置 5 个监测断面。评价项目选用总铬、 总砷、 总铜、 总锌、 总铅、 总镉、 总汞和有机质 TOC 等 9 项。采用国家标准 GB 15618 － 1995 土壤环境质量 标准 判别底质是否超标。TOC 的污染判别值采用 611 环境工程 2010 年 8 月第 28 卷第 4 期 表 22000 年门头沟区河流水质分类现状 评价Ⅱ类Ⅲ类 三级区时段 河长 km 河长 km 点评价河长 的百分数 / 河长 km 点评价河长 的百分数 / 永定河全年91. 277. 58513. 715 汛期91. 277. 58513. 715 非汛期91. 264. 670. 826. 629. 2 清水河全年282810000 汛期28281000 非汛期281864. 31035. 7 中国土壤元素背景值 中的“有机质” 的区域“顺序 统计量” 的 95 含量值再乘以系数 0. 6 作为相应区 域的 TOC 判定值; 其他评价项目的污染判别采用中 国土壤元素背景值 中相应的“顺序统计量” 的 95 含量值作为相应项目的判定值。评价结果见表 3。 由评价结果可知， 河流底质状况较好， 5 个监测 断面有 3 个达到一级标准; 但是对于水库和拦河闸， 如三家店拦河闸和珠窝水库， 由于蓄水导致水体流动 缓慢， 水质受到一定的污染， 因此河流底质中个别指 标受到相应的污染。 5水质变化趋势分析 水质变化趋势分析采用季节性肯达尔检验法进 行水质变化趋势的短系列分析。水质变化趋势分析 选用的数据为 7 个地表水水质监测点 19932000 年 的监测资料， 指标选用总硬度、 高锰酸盐指数、 5 日生 化需氧量、 氨氮、 溶解氧、 挥发酚、 总隔、 氯化物和硫酸 盐。7 个地表水水质监测点分别为 永定河青白口、 雁翅、 落坡岭、 下苇甸、 三家店和清水河清水、 青白口。 评价结果见表 4。评价结果表明 除总硬度和总氮有 上升趋势、 溶解氧、 总隔和挥发酚有下降趋势外， 其他 评价项目变化趋势不明显。 表 3门头沟区河流、 湖泊 水库 底质污染现状评价 mg/kg 测点编号MTG-CJW- 01MTG-CJW- 02MTG-CJW- 03MTG-CJW- 04MTG-CJW- 05 测点位置斋堂水库入口向阳口珠窝发电厂北太子墓村浮桥三家店拦河闸 测评内容测值类别测值类别测值类别测值类别测值类别 总铬82. 0Ⅰ89. 5Ⅰ101. 2Ⅰ85. 8Ⅰ27. 0Ⅰ 铜27. 9Ⅰ23. 8Ⅰ34. 3Ⅰ24. 7Ⅰ44. 0Ⅰ 锌80. 1Ⅰ62. 0Ⅰ90. 2Ⅰ67. 8Ⅰ202. 0Ⅱ 铅21. 6Ⅰ23. 5Ⅰ48. 1Ⅰ22. 4Ⅰ106. 0Ⅰ 镉0. 18Ⅰ0. 17Ⅰ0. 33Ⅲ0. 21Ⅰ﹤ 0. 1Ⅰ 汞0. 070Ⅰ0. 030Ⅰ0. 080Ⅰ0. 050Ⅰ1. 132Ⅲ 砷4. 28Ⅰ10. 40Ⅰ9. 10Ⅰ4. 99Ⅰ9. 39Ⅰ TOC3. 16 104Ⅰ1. 84 104Ⅰ2. 74 104Ⅰ2. 26 104Ⅰ1. 19 104Ⅰ 总氮0. 26Ⅰ0. 25Ⅰ0. 34Ⅰ0. 38Ⅰ0. 65Ⅰ 总磷1 104Ⅰ858Ⅰ909Ⅰ796Ⅰ680Ⅰ 评价结果一级一级三级一级三级 表 4地表水水质变化趋势表 个 评价项目进行水质变化统计结果 分析的监测站数 上升站数下降站数 无变化站数 总硬度7610 高锰酸盐指数7331 5 日生化需氧量7 331 氨氮7430 溶解氧7160 挥发性酚7160 总隔7250 氯化物7340 硫酸盐7430 6结论 2000 年对永定河的青白口、 雁翅、 落坡岭和下苇 甸水质监测点以及清水河的清水、 青白口水质监测点 进行了 6 次监测， 结果表明 2000 年河流水质现状较 好， 在所有的监测点中， 达到Ⅱ类地表水水质标准的 测点 5 个。根据各监测点的河流控制长度可知， 2000 年 监 测 总 河 长 119. 2 km，其 中 Ⅱ 类 水 体 河 长 105. 5 km， 占监测总河长的 88. 5 。针对污染较严 重的河流， 2004 年进行了河流底质监测， 共布置 5 个 监测断面， 结果表明河流底质较好， 5 个监测断面有 3 个达到一级标准。 711 环境工程 2010 年 8 月第 28 卷第 4 期 采用季节性肯达尔检验法对 7 个地表水水质监 测点 19932000 年的监测资料趋势分析显示 总硬 度和总氮有上升趋势; 溶解氧、 总隔和挥发酚有下降 趋势外， 其他评价项目变化趋势不明显。 通过对河流和底质的分析可以看出， 总体河流水 质较好， 个别指标出现一定的变化， 水质受到一定程 度的污染， 随着时间的推移， 河流底质也受到相应的 污染。针对这种情况， 提出水资源保护措施 1 工业污染控制措施。由于门头沟水环境容量 小， 要制定和落实好相应的政策措施， 调整工业布局， 优化产业结构， 从 根本 上 解 决 门 头 沟 结 构 性 污 染 问题。 2 农业污染控制措施。对于农村面源污染实行 科学、 合理、 平衡施肥方法， 提高氮肥利用率， 控制氮 肥用量， 推广和发展长效碳铵和以碳铵为主的化肥， 提倡施用农家肥， 减少氮的排放， 减轻水体富营养化 程度。 3 加强城镇污水处理设施建设。提出城镇污水 处理设施建设的措施、 规模和布局， 包括城镇污水处 理厂、 居民小区污水处理设施、 排污管网的改造等; 清 污分流、 导污以及入河排污口整治和严格控制设置排 污口等。 4 提高水环境容量和水体自净能力的工程措 施， 对于江河湖库等水域， 要加强管理、 科学调度， 提 高水体的水环境承载能力。 5 建立排污动态控制制度。由于水量的年际和 季节性特征， 导致了环境容量的不稳定性。季节性的 环境容量变化导致了季节性的水污染， 当然年际的水 量变化也会产生这个问题。因此， 根据环境容量的季 节性变化， 动态地控制入河排污量是十分必要的。 参考文献 ［1 ］ 杨玉峰. 门头沟， 为首都而修复生态 访北京市门头沟区区 长刘云广［J］ . 专访，2007 5 15- 16. ［2 ］ 付慧英， 刘慧生. 北京市门头沟区农村生活饮用水水质卫生调 查［J］ . 环境与健康杂志， 2009， 26 4 360. ［3 ］ 陆尚旭. 河池地区江河水质趋势分析及其污染防治对策［J］ . 广西水利水电， 1999 4 39- 42. ［4 ］ 张茹， 宓永宁， 郭海军. 柴河水库水质演变趋势分析［J］ . 人民 黄河， 2009 4 68- 69. 作者通信处安长生102300北京市门头沟区剧场东街 11 号区 环境监测站 2010 － 01 － 04 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 57 页 3 管 路 阻 损。直 管 段 长 度 为 35. 4 m， 压 损 为 100. 64 kPa， 阀门和管件当量长度为16. 51 m， 压损为 46. 91 kPa， 总压损为147. 55 kPa。 4 初步确定调节阀的压降。选取压降比 S 0. 3， 计算调节阀的压降 ΔPV 63. 23 kPa 9. 17 psi 。 5 计算流量系数 CV 61. 65。 6 查手册选用阀门口径 DN40， 开度90时流量系 数 CV 77. 3。 7重 新 核 算 压 降 比 S 0. 21，实 际 可 调 比 RS 13. 7。 按照如上方法计算和选用的调节阀， 在工程实际 应用中， 具有良好的控制效果， 能满足不同烟气负荷 下所需工艺水流量的调节要求。 参考文献 ［1 ］ 陆德民. 液体调节阀的压降估算和流量特性选择［J］ . 世界仪 表和自动化， 2002 2 32- 35. ［2 ］ 尤克强. 调节阀设计计算选型导则 二 ［J］ . 中国仪器仪表， 2000 2 33- 35. 作者通信处徐世利250014山东省济南市经十路 15982 号海 兰德大厦七层 E- mailzchxsl 163. com 2009 － 12 － 07 收稿 811 环境工程 2010 年 8 月第 28 卷第 4 期