濟(jì)南市臘山分洪河道水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

張魯寧，鄭永華，曹岳陽(yáng)

（濟(jì)南市臘山分洪工程管理站，山東 濟(jì)南 250000）

濟(jì)南市臘山分洪工程位于濟(jì)南市西城區(qū)，東起興濟(jì)河京滬鐵路橋，西至北店子入黃河口，全長(zhǎng)16.85 km，分洪流域面積159.5 km2，是小清河干流綜合治理的三大骨干工程之一。該水利工程的運(yùn)行一方面可提高小清河干流的防洪能力，減輕市區(qū)洪水壓力，另一方面還可改善河道景觀，促進(jìn)河道生態(tài)建設(shè)。隨著防洪度汛工作的有效開展，河道的生態(tài)功能卻急劇惡化，為提高河道環(huán)境管理水平，進(jìn)一步推進(jìn)水污染治理工作，選取目前常用的既能得出評(píng)價(jià)斷面的水質(zhì)類別，又能反映河流整體污染程度的模糊綜合評(píng)價(jià)法和綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)河道進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1 樣品采集與分析

參考河流監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)原則結(jié)合實(shí)際情況，自西向東布設(shè)宋莊閘（斷面1）、物流大道橋（斷面2）、陡溝排水口（斷面3）、陡溝排水口上游 10 m（斷面 4）、臘山湖公園（斷面 5）、大澗溝（斷面 6）及樞紐閘（斷面7）7個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，參照地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（HJ/T91-2002）進(jìn)行樣品采集及測(cè)定。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 模糊綜合評(píng)價(jià)法

較之傳統(tǒng)水質(zhì)評(píng)價(jià)方法，模糊綜合評(píng)價(jià)法處理模糊邊界問題更加準(zhǔn)確、客觀。模糊綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)步驟如下：

1）根據(jù)選定評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立評(píng)價(jià)因子集U：

其中：m為評(píng)價(jià)因子個(gè)數(shù)，xi為評(píng)價(jià)因子。

2）由 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），建立評(píng)價(jià)集V如下：

3）計(jì)算隸屬度rij，建立模糊關(guān)系矩陣R假設(shè)參與水質(zhì)評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)因子有m個(gè)，水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由n個(gè)級(jí)別組成，這樣就由構(gòu)成了水質(zhì)評(píng)價(jià)因子與水質(zhì)類別的模糊關(guān)系矩陣R：

4）權(quán)重向量的計(jì)算（超標(biāo)比法）

對(duì)于一般的偏小型分布指標(biāo)（如COD）：

對(duì)于偏大型分布指標(biāo)（如DO）：

式中：Ii是權(quán)重值，無量綱數(shù)，ci是評(píng)價(jià)因子xi的監(jiān)測(cè)值，si表示評(píng)價(jià)因子xi各類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值的均值。

進(jìn)行歸一化處理：

由此即得到了權(quán)重集：

5）建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型：

bj=max（b1，b2，b3，b4，b5），即為評(píng)價(jià)水體的水質(zhì)級(jí)別應(yīng)該為第j類。

2.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法能夠?qū)～V類水、劣V類水不黑臭、劣V類水黑臭進(jìn)行全面、科學(xué)合理的定性與定量評(píng)價(jià)。

1）綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)（Iwq）的組成及其計(jì)算如下式所示：

式中：m 為評(píng)價(jià)因子的數(shù)目;P1′，P2′， …，Pm′分別為第1，2，…，m個(gè)水質(zhì)因子的單因子水質(zhì)指數(shù)；X3是參與評(píng)價(jià)的水質(zhì)指標(biāo)中，劣于水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)的單項(xiàng)指標(biāo)數(shù)目；X4為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類比的比較結(jié)果，根據(jù)X2是否為0計(jì)算方法不同，為1～2位有效數(shù)字。

2）水質(zhì)級(jí)別判定。通過綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)（Iwq）X1.X2，判定綜合水質(zhì)級(jí)別方法見表1。

表1 基于Iwq的綜合水質(zhì)級(jí)別判定

2.3 數(shù)據(jù)處理

結(jié)合水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，通過對(duì)采集水樣的特征分析，結(jié)合濟(jì)南市臘山分洪河道主要污染物和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)資料情況，選擇COD、NH3-N、總磷3個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。臘山分洪河道2015年7個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見表2。

表2 各斷面水質(zhì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) mg/L

3 結(jié)果與討論

3.1 評(píng)價(jià)結(jié)果

1）模糊綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)結(jié)果見表3、表4。

表3 各斷面評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

表4 各斷面等級(jí)

2）綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。

3）評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比見表6。

3.2 討論

1）根據(jù)臘山分洪河道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)結(jié)果，多數(shù)監(jiān)測(cè)斷面存在不同程度的污染，水質(zhì)整體不容樂觀。兩種評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，7個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中6個(gè)結(jié)果一致，其中4個(gè)隸屬V類，均判定為重污染；從上游到下游（斷面7→斷面1）水污染負(fù)荷有逐漸增大的趨勢(shì)（其中斷面7由興濟(jì)河匯入，斷面6由大澗溝匯入，斷面3由陡溝匯入），表明各河段接納沿途污染物量略高于沿途水體自凈量。

2）斷面6（大澗溝）至斷面5（臘山湖公園）段護(hù)坡采用草皮護(hù)坡，公園南岸無堤防。該段水質(zhì)整體較好，表明生態(tài)治理措施對(duì)河道水質(zhì)的污染負(fù)荷有較好的削減效果。

3）通過分析各斷面評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)可知，2015年臘山分洪河道的主要污染因子為氨氮，COD和總磷的污染權(quán)重相當(dāng)。

4）當(dāng)綜合水質(zhì)為I～V類水情形時(shí)，兩種評(píng)價(jià)方法結(jié)果基本一致，可見這兩種方法均適用于臘山分洪河道的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)價(jià)法注意到了實(shí)際界限的模糊性，充分考慮了每個(gè)評(píng)價(jià)因子對(duì)綜合水質(zhì)級(jí)別的貢獻(xiàn)，并按權(quán)重進(jìn)行分配，評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確、客觀。但在對(duì)劣V類水進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，模糊綜合評(píng)價(jià)法無法定量細(xì)化水質(zhì)狀況，結(jié)論偏保守。綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法在對(duì)河道綜合水質(zhì)進(jìn)行定性、定量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，對(duì)劣V類的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并判別河道水體是否黑臭，對(duì)于河道水環(huán)境的整治效果給出了判別依據(jù)，但卻無法給出不同污染物對(duì)水質(zhì)的影響。

表5 臘山分洪河道各斷面綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)及綜合水質(zhì)級(jí)別

表6 兩種水質(zhì)評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比表

[1] 何平，徐玉裕，周侶艷，汪凌佳，葉輝，余海霞.杭州市區(qū)主要河道水質(zhì)評(píng)價(jià)及評(píng)價(jià)方法的選擇[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版)，2014，（3）：324-330.

[2] 陳奕，許有鵬.河流水質(zhì)評(píng)價(jià)中模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法的應(yīng)用與比較[J].四川環(huán)境，2009，1(28):94-98.