基于模糊綜合評價法的安徽省渦河流域地表水水質評價

李松虎

（亳州市水行政監察支隊，安徽 亳州 236800）

0 引言

水質是影響流域水資源開發利用的關鍵指標，也是制約水環境健康發展的重要因素。近年來，水質評價方法主要聚焦于單因子評價法、綜合污染指數法、水質指數法、模糊綜合評價法、內梅羅指數法等。內梅羅指數法具有計算過程簡潔且同時兼顧標準指數的最高值和平均值的特點，模糊綜合評價法通過計算各評價指標的權重，綜合評價得出水質計算結果。渦河是引江濟淮工程的主要輸水線路之一，水質直接影響到調水水質的安全，迫切需要開展安徽省渦河地表水水質評價方面的研究。為此，本次研究以安徽省渦河流域為對象，采用內梅羅指數法和模糊綜合評價法開展地表水水質評價，以期為科學管理和高效開發利用渦河水資源提供技術支撐。

1 水質評價方法

1.1 內梅羅指數法

內梅羅指數法在水質單因子評價的基礎上進行綜合評價，水質評價主要依據原樣測試結果，在監測點每個水質測試項目的評價結果基礎上，根據監測點每項因子的P 值確定評分，最后確定監測點水質級別，計算公式如下：

其中：Pmax為單項因子評分值最大值；P 為單項因子評分值的平均值；n 為項數。按照綜合污染指數將評價結果分為5 類，分別為優秀（0～1）、良好（1～2）、輕度污染（2～3）、中度污染（3～5）、重度污染（>5）。

1.2 模糊綜合評價法

模糊評價首先要確定評價的對象，即評價因子。評價集反映的是評價結果的不同類別，本研究目的是對監測站位的水質類別進行評價，因此根據地表水水質標準，評價集可表示為V={Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ}。然后，通過建立評價因子的隸屬函數，可以計算得到各評價因子對每一類水質的隸屬度，并由此構建評價矩陣。本研究采用“降半梯形分步法”將實際監測數據與水質標準結合起來。對于數值越大污染越嚴重的指標可按公式計算相應等級的隸屬度。

將各個監測站位的各評價因子帶入相應的隸屬度計算公式進行計算，可以得到各監測站位的不同評價因子對各級水質標準的隸屬度，由此建立每個監測站位的評價矩陣R：

本研究各項評價因子的權重值采用污染因子貢獻率法進行計算。污染因子貢獻率的計算公式為：

2 研究區概況

渦河位于淮河的中游，是淮河的第二大支流，也是淮北平原區的重要河道，它的水路以西北至東南的方向延伸。流域的大多數區域為暖溫帶大陸性季風氣候。由于渦河流域降雨量季節性變化十分明顯，所以河川徑流量也有較大的年內變化，屬于季節性河流。

為確保研究結果的準確性，本次選用了檢測資料較為完備的亳州十八里橋、蒙城閘上等6 個站點。選取氨氮、總磷、揮發酚、高錳酸鹽等17 種指標進行水質評價。

3 水質評價結果分析

3.1 模糊綜合評價法評價結果

模糊綜合評價法中采用污染因子貢獻率法計算出各項評價因子的權重值如表1 所示。

表1 模糊綜合評價權重表（單位：mg/L）

由表1 可知總磷、氨氮、高錳酸鹽、五日生化需氧量、化學需氧量、溶解氧、氟化物7 種指標的權重值較高，對評價結果的影響較大。六價鉻、銅、鋅、鎘、鉛、砷、硒、氰化物8 種指標的權重值較小，對評價結果的影響較小。

將由隸屬度函數計算出的評價矩陣R 與權重向量相乘得出各站點不同時期的模糊向量，由此可知渦河流域不同站點水質評價結果差別較大，其中亳州十八里橋、小洪河古井鎮和小洪河入渦河口三個站點水質最差，亳州十八里橋在檢測期間幾乎一直保持在Ⅲ、Ⅳ類水水平，僅有少數情況為Ⅰ、Ⅱ類水。

3.2 內梅羅指數法的評價結果

使用內梅羅指數法計算得出的亳州十八里橋、蒙城閘上、懷遠縣邵許電灌站、懷遠三橋、小洪河入渦河口5 個站點豐平枯各時期的綜合污染指數變化如圖1。

圖1 內梅羅指數法評價結果圖

由圖1 可知，蒙城閘上、懷遠縣邵許電灌站和懷遠三橋三個站點的綜合污染指數一直保持較低水平，綜合污染指數值幾乎均在2 以下，水質等級在優秀與良好之間波動。亳州十八里橋、小洪河入渦河口兩個站點的綜合污染指數在2011—2013 年期間保持較高水平，輕度污染率和中度污染率較高。2013—2021 年份綜合污染指數較低，水質等級均保持于優秀或良好。小洪河古井鎮的綜合污染指數相較于其他站點較高，尤其在2014—2018 年期間，水質一直保持在中度污染與重度污染水平之間，水質極差。

3.3 評價結果對比分析

內梅羅指數法考慮了所有的水質指標，但沒有根據不同水質指標對水質情況影響大小的不同而給予不同的權重值，且內梅羅指數法受最差的水質指標影響較大。模糊綜合評價法采用了模糊數學的思想，建立模糊綜合評價模型，并且根據不同指標對水質的影響作用不同賦予不同的權重值，相對內梅羅指標評價結果，其計算結果的可靠度更高。

4 結論

本研究主要對渦河流域進行了水質評價。從多個站點中選擇了檢測資料完備的亳州十八里橋、蒙城閘上、懷遠縣邵許電灌站、懷遠三橋、小洪河古井鎮、小洪河入渦河口6 個站點，并對這6 個站點的17 種水質指標進行了分析處理，然后采用內梅羅指數法、模糊綜合評價法進行計算，對各站點的不同指標變化特征進行了逐一的分析對比。通過內梅羅指數法和模糊綜合評價結果進行對比分析，可以發現內梅羅指數法的評價結果最好，模糊綜合評價法的評價結果次之，且變化幅度較緩和。但因為本研究共對渦河流域6 個站點的17 個水質指標進行了分析計算，其中揮發酚、六價鉻、銅、鋅、鎘、鉛、砷、汞、硒、氰化物等指標含量較低，大多數情況下遠低于Ⅲ類水的標準，所以各因子取同樣的權重會導致評價結果相對較優。目前基于兩種水質評價方法，綜合分析對比評價，得出水質計算結果，是最優水質評價方案，可為渦河流域水資源的保護與管理提供技術支撐■