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长江水质演变趋势研究

12、水文地质与水科学 > 专题8：长江流域水循环与长江大保护

为了实现水资源的合理开发、有效保护、综合治理和科学管理，我国采用水功能区划管理对水资源实行保护。水功能区划实行十多年来，取得了不错成就的同时，也存在一些不足。评估水功能区划的具体成效，以及目前对我国江河湖库正起着什么样的作用，是一项非常具有研究价值和深远意义的课题，可以为我国进一步实施水功能区划和水资源、水环境、水生态管理提供参考价值和科学依据。本文基于对水功能区划的认识，提出归趋点猜想，即水功能区内的水质未来将趋于一个逐渐向其控制目标之下的某处靠近并最终在其上下波动的平衡态。为了验证这一猜想，同时评估水功能区划在我国的实施效果，本文以长江干流为研究对象，分别进行基于大数据分析的长江水质时间演变归趋点研究和基于遥感反演的长江水质空间演变归趋点研究。本论文主要完成以下几方面内容：
（1）基于对水功能区划的认识，提出归趋点猜想，即：在时间上，各断面水质趋于水质控制目标，并最终在水质控制目标之下某处作小幅度上下波动，在这个过程中，如果断面水质优于控制目标，该断面水质将会下降，如果劣于控制目标，该断面水质将会改善；在空间上，与水功能区水质控制目标存在明显分区域聚集现象一样，长江干流水质将呈现出分区聚集现象，并最终与水质目标分区范围保持一致。
（2）搜集和整理长江干流水质资料。本文从5个途径，通过数据挖掘收集了长江干流92个监测断面的多项水质指标实测数据；并对数据进行整理、统计和分析；对长江干流水质的评价结果表明：长江干流TP污染最严重，其次是Pb、氨氮、Hg、CODMn、石油类、DO和BOD5，长江干流综合水质不断改善并趋于向Ⅱ~Ⅲ类均匀化，与长江干流水功能区水质目标基本为Ⅱ~Ⅲ类保持一致。
（3）对收集到的长江干流水质数据，采用时间序列分析方法，对其进行现状和趋势分析评价。趋势分析结果表明：长江干流水质总体趋势不断变好，尤其是Ⅲ类区域，水质改善明显；采用DF检验方法检验水质时间序列平稳性，得出大部分站点平稳，说明时间上水质将不断趋于平稳；采用ARIMA模型预测水质归趋点，发现其在长江干流空间上存在分区，进一步研究发现这些分区的转折点与水功能区水质目标转折点大部分保持一致，也从空间上论证了长江干流水质正不断向水功能区目标靠近。