潮白河流域河道水環境改善效果評價方法分析

趙金香，趙 旭，趙夢舟

(1.北京市潮白河管理處，北京 101300;2.北京市密云水庫管理處，北京 101512;3.北京市京密引水管理處，北京 101400)

我國地域遼闊，土地廣袤，自然環境優越，水資源十分充足，境內河流數量也較多。但是由于自然環境、地勢、河流方向、土壤關聯度等因素的影響，不同區域河流的水質存在極大的差異[1]。地勢平緩低洼，防護結構深度較低的河流，通常上下游的河道會呈現出縱橫交織，河湖相連的狀態，河道內部由于外力作用以及風力侵蝕等影響，會產生大量的沉積砂石，阻礙水流的暢通[2]。而地勢高、河道深的河流，雖然沉積泥沙量較小，但是在高速發展的現代化背景之下，各種工廠所排放的生活污水會造成水資源的污染，促使水環境日益惡化，逐漸成為可持續發展社會目標實現的重要阻礙因素之一[3]。水質評估是水環境改善過程中極為關鍵的一項工作，對于后續的河流維護以及防護結構的建設均存在直接的影響。本文以潮白河作為分析的主要目標對象，對潮白河流域河道水環境改善效果評價方法作出分析和研究[4]。

考慮到最終分析結果的可靠性與精準性，本文會以較為真實的潮白河流域環境作為測定基礎，在獲取數據信息的同時，結合實際的建設標準，構建更為靈活、多變的評估方式[5]。從多個方向，提取河流在水環境改善過程中存在的相關問題，通過實際的改善效果，制定更具針對性的評估方案，在綜合處理的背景下，獲取一個連通性的評價結果，結合特殊的方式完成分析與研討。在確保潮白河水環境改善效果的同時，也可以通過評估的結構對改善方案作出調整，進一步細化、延伸河流的評估范圍，為后續的處理建設提供理論依據。

1 潮白河流域河道水環境改善效果評價方法

1.1 基礎評價指標體系構建

河流水質的評價是一項極為繁瑣且嚴密的工作，評價過程中會涉及不同的關聯指標以及外部因素，均會對最終的評價結構造成影響[6]。因此，構建科學合理的指標體系是確保評價結果精準性、可靠性的重要方式之一。本文對潮白河的評價指標體系劃分為以下4個部分，分別是內部結構評價、水動力評價、水質評價以及外部河道評價。

評價的層級是多方向、多目標的，在評價體系之中，每一個指標和評價目標均會起到指引的作用[7]，潮白河首先是對河網以及內部的結構作出改善，可以獲取出河流的連通系數，并計算河網優化調度的實際數值。隨后，在基礎是水動力的標準之上，核定對應的水環境指標；舉例來說：污染濃度、單項水質等。結合基礎的評價結構，劃定對應的評價范圍，獲取頻率，分析河道的評價范圍以及覆蓋層級，進一步完善整體評價體系的應用效果，為后續的評價工作奠定更為堅實的基礎條件。

1.2 連通評價結構設計

所謂連通評價結構，主要指的是區域性的評價方式，一般被應用在大型河流或者河流分支的水環境評估工作之中。可以先計算出目標流域的單元評估權重值，具體如下。

(1)

式中，L—單元評估權重；e—評估限制值。

通過上述計算，可以得出實際的單元評估權重。然后，將目標河流的水環境改善數據添加在評價的結構之中，從而形成實時的評價結果。構建連通評價標準，分層級對評估權重加權，逐步形成大面積的評價環境，在這種區域進行評價[8]。需要注意的是，可以盡量排除存在的誤差值，此時得出的評價結果也是模糊性的，僅供后續評價處理參考數據。

1.3 雙向階段式水環境改善效果評價模型構建

與傳統的評價模型不同的是，雙向階段式評價相對更加靈活、多變，在面對復雜的河道環境時，可以更為精準的測算，確保最終評價結果的真實可靠。在基礎計算模型之中，添加上述連通評價結構，形成基礎的評價環境，此時，根據評價的區域性需求，設定雙階向的評估模型結構，如圖1所示。

圖1 雙向階段式評價模型結構圖

根據圖1，可以完成對雙向階段式評價模型結構的設計。多層級、多目標的階梯式評價模式，可以更好地分解水環境中存在的細節問題。

與此同時，還可以做到均衡測定，形成穩定、多角度評價的結果。雙向評價實際上是階段式評價模型的一種升級，可以進一步擴展延伸水質的評價范圍，在實際的處理過程中，降低評價誤差的出現概率，消除外部因素對于評價結構的影響，完成模型的構建。但是這部分需要注意的是，雙向階梯式的評價模型的引導評價目標一般是多個，不同方向、區域均需要設定獨立的動態評價目標，隨著潮白河的變化，作出評價模式的改變，進而更好地劃分評價層級，完善優化評價模型的內部功能。

1.4 水動力分層評價矩陣建立

在完成對雙向階段式水環境改善效果評價模型的構建之后，接下來，需要建立水動力分層評價矩陣[9]。這部分主要是先獲取潮白河的基礎水動力范圍，結合評價模型的劃定情況，建立層級目標評價矩陣，計算出水動力負數[10]：

D=(2w-1)+3n

(2)

式中，D—水動力負數；w—水面率，%；n—預設終值。

通過上述計算，可以得出實際的水動力負數。此時的水動力負數比在0.5以下，表明環境較好，在合理的安全范圍之內，反之，如果此時的水動力負數比在0.5以上，表明環境較差，需要進一步改善和處理。

在預設的分層矩陣之中，隨著水動力數值的變化，更改各個層級的評價標準，獲得不同的評價結果。另外，為了降低矩陣的評價誤差，可以采用評價模型，先計算出單向區域的評價值，通過水利工程的調度，將潮白河河道雙向水流逐漸調整為單向水流，不僅可以增加流域內污水的排出量，還有利于增加評價結果的精準度。再加上水動力分層評價矩陣的限制，可以更好地確保測定結果的真實可靠性。

1.5 比照評價實現河道水環境改善效果評價

完成對水動力分層評價矩陣的建立之后，接下來，需要采用比照評估的方式來最終實現潮白河流域河道水環境改善效果評價。可以在建設初期與末期分別設定不同的評價標準，最終也可以得出不同的評價結果。

采用評價模型，計算出評價的差異范圍，此時，將前后得出的兩個評價結果相減，得出的差值在預設的范圍之內，表明評價的結果可靠，具有較強的應用價值；反之，如果得出的差值并未在預設的范圍之內，表明評價的結果存在誤差，不能作為后續建設評價的參考數據以及信息，需要進行重新測定。比照評價法的覆蓋影響范圍較大，所以在應用的過程中并不會受到過大的限制，可以確保評估結果。

2 實例分析

2.1 G河流水質改善效果及評價現狀

G河流位是潮白河的一個分支，分支河流數量較多，水網密布，如圖2所示。

圖2 G河流現狀呈現圖示

河道治理與截污工程的設定僅僅起到了基礎性的作用，G河流部分流域的水功能區水質達標率仍然較低。工程完工之后，依據國際化的標準，對改善效果作出評價和核驗。采用單一采樣評估的方式，將G河流分別劃定為不同的測試階段，每一個測試階段均是獨立的，所采集的樣本也分開測驗。但是最終所得出的評估結果卻并不可靠，不具備研究價值，反而為后續的評估工作造成了阻礙，營造出較為糟糕的評價環境。

2.2 G河流評價水質改善效果評價實證

經過上述對G河流水質改善效果及評價現狀的分析之后，接下來，根據特定的標準，實現更為具體、完整的評價。首先，需要獲取G河流的單向引水距離，選擇MIKE11的水動力模塊與對流擴散模塊形成評價的基礎層級模塊，隨后，根據水質的變化情況，計算出修正系數：

(3)

式中，H—修正系數；S—擴散距離,m;d—極限評估差值。

通過上述計算，可以得出實際的修正系數。隨后，獲取基礎性的水環境變化數據以及信息，測定在水質變化的過程中，階段式評估均值如下式：

(4)

式中，B—階段式評估均值；w—水中污染物濃度，mg/L;m—降解系數;f—源匯濃度,mg/L。

通過上述計算，最終可以得出實際的階段式評估均值。將其作為G河流評估的基礎標準。根據G河流的特征以及水環境的優化實況，提取優化過程中存在的問題，同時構建對應的評價結構，如圖3所示。

圖3 G河流評價結構圖

根據圖3，可以完成對G河流評價結構的設計與調整。此后，結合雙向評估模型，計算出對應的評價權重，如式5：

(5)

式中，K—評價權重;t—水質差值。

通過上述計算，最終可以得出實際的評價權重值，結合此時其他的評估數據，與國際化的評價的標準相比照，獲取最終的評價誤差，見表1。

表1 實例分析結果對比表

根據表1，可以完成對測試結果的分析：與基礎性的水環境改善效果評估方法相對比，本文所設計的雙向階段式水環境改善效果評估測試組最終得出的評價誤差比率相對較小，表明在實際測定的過程中，差異值較小，評級的精準性更高一些，具有實際的應用價值。

3 結語

本文提出對潮白河流域河道水環境改善效果評價方法，采用動態的處理方式，分層級多目標評價，能夠降低水環境改善效果評價誤差，可以比照特定的評估標準，獲取可靠、精準的評估結果。但是由于河流水質容易受到多種因素的影響，可能會使水環境改善效果評價結果受到影響。因此，在未來的研究中還需要擴大對影響水環境因素的研究，為河流的細化改善奠定更為堅實的基礎。