水資源污染綜合治理措施及其防治效果評估研究

蔡文生　王偉　任中杰

摘要：長期的水污染會破壞水環境，造成生態系統的破壞和失衡，影響人類的生產和生活。為此，研究水資源污染綜合治理措施并評估防治效果。在分析了水資源污染物的4種主要類型后，從工業生產、市政管理以及工程保障3方面提出相應的治理措施，并使用模糊綜合評價法對治理后的效果評價，將評價結果分為5個等級，利用加權平均原則對評價結果定量計算。將所提治理措施應用在某市生態公園調節塘內，經一段時間后檢驗該塘水質有了明顯改善，防治效果評估結果為優秀，證明所提方法在水資源污染治理方面具有可行性。

關鍵詞：水資源污染；防治效果評估；綜合治理措施；控制廢水排放；模糊綜合評價法

中圖分類號：X820 文獻標志碼：B

前言

工業生產、農業農藥使用、城市化進程和亂排亂傾倒等行為導致大量的污染物排放和水資源過度利用，加劇了水資源的污染問題，破壞了水生態系統的平衡。現階段，水污染治理存在幾點問題：治污項目工程進度嚴重滯后，質量沒有達到相關標準，被污染的水資源沒有得到徹底治理。因此，需要研究治理措施并進行防治效果評估，為后續治理工程的發展作出精準預判。

袁媛等通過對水資源脆弱性的概念、影響因素進行分析后，提出幾點水資源污染治理措施；將綜合指數法與其他算法聯立，同時考慮氣候不確定性，實現對水污染治理措施的效果評價。緱天宇等主要采集了石羊河流域治理前后水文、生態、氣象、經濟等指標的時空變化特征，利用壓力-狀態-響應框架對治理后的流域進行定量的健康評價。但上述兩種方法對于水污染防治效果評估指標選取較少，評估能力還需提升。

為此，研究水資源污染綜合治理措施及其防治效果評估方法。從工業生產、市政管理以及工程保障三方面進行全方位治理，利用模糊綜合評價法對治理后的水資源進行效果評估。在實例分析中，所提方法治理后的水體水質有了明顯改善，利用模糊綜合評價法獲取的評估結果為優秀，實現了對受污染水體的長期治理，維持生態環境的可持續發展。

1 水資源污染治理措施

1.1 水資源污染物主要類型

水資源污染物主要來自周邊區域的工業廢水排放和居民生活污水排放，包括礦山污染源，工業污染源，農業污染源和生活污染源四大部分。

1.1.1 礦山污染源

礦山開采過程產生的各種廢水、粉塵和輻射等物質對環境有著嚴重的危害，其中包括礦坑排水、礦石及廢石堆的淋濾水、礦山工業和生活廢水等。

1.1.2 工業污染源

工業排放的廢水、廢氣和廢渣是地下水污染的主要因素之一，其中包括電鍍廢水、酸洗污水、冶煉廢水、輕工業廢水和有機廢水等。這些不經過處理的工業廢水會導致地下水化學污染，并具有毒性大、不易凈化和難以處理等特點。

1.1.3 農業污染源

農業活動導致的地下水污染主要來自牲畜糞便、殘留農藥、化肥、動植物遺體的分解和不當的污水灌溉等。這些活動可能會導致地下水中有機和無機化合物濃度增加，并引起地下水質惡化。

1.1.4 生活污染源

城市生活中使用的洗滌劑、污水、垃圾、糞便等含有氮、磷、硫等成分，對水質產生影響，引發藻類繁殖、赤潮和水華等現象，從而影響水生物多樣性，加速水質的惡化。

1.2 水污染治理策略分析

這些水資源污染不僅直接影響水源的安全，還可能通過食物鏈傳遞，進一步影響人類健康和生態平衡。因此，治理水資源污染對于保護生態環境至關重要，需要采取綜合的措施來減少污染物排放、改善水體質量，并促進可持續的水資源利用。

1.2.1 工業水污染治理

工業水污染治理是一個復雜的領域，需要考慮多方面的因素。從技術性控制角度來說，工業水污染治理可從改善工藝技術、優化和控制工業廢水的排放、廢水資源化利用和改變工業結構和技術路線，避免污染等幾個方面進行深入探討，具體描述如下。

（l）改善工藝技術：采用先進的清潔生產技術，包括更新生產設備、改進生產流程和引入環保技術，從源頭上減少或避免污染物產生，實現綠色、低碳、高效的生產模式。

（2）優化和控制工業廢水的排放：通過對工業廢水進行有效的監測和控制，確保排放達標，并逐步降低對水環境的負面影響。

（3）廢水資源化利用：將排放的工業廢水進行合理有效的處理和回收利用，最大程度地減少廢水對環境的影響，以及降低對水資源的消耗。

（4）改變工業結構和技術路線：通過推動產業升級、提升技術水平，并鼓勵企業向更清潔、低排放的方向轉型，減少對水資源的污染和消耗。

1.2.2 市政管理性水污染治理

政府應建立健全當地廢水排放制度，針對不同的企業制定不同的排放標準，對新建工程、開發項目進行環境評估，并將評估結果作為決策依據嚴格執行，杜絕排污超標現象的發生，減少對生態環境的破壞和影響。同時，在廢水產生的每個階段都要建立健全環境監測網絡，對待排放的廢水進行水質監測，提高應對事故排放的能力。通過實地勘察和調研，選取最佳位置建立城市廢水處理廠，有效降低城市廢水對水資源的污染程度。此外，針對受到破壞的生態環境區域，制定生態修復計劃，恢復植被、水體和土壤的功能，以改善生態環境質量。采取有效措施保護水資源，包括建設水源保護區、實施水資源稅收政策、推廣節水措施等，確保水資源的可持續利用和生態環境的健康發展。

1.2.3 其他途徑水資源污染治理

對于影響水污染最輕微的生活污水來說，應該實施生活污水截留、雨污分流等措施，將截留的生活污水送入到污水處理廠進行處理，達到排污標準后再排放到河道或者指定水域中。

2 水資源污染治理效果評估

針對上文提出的幾項水資源污染治理措施，引入模糊綜合評價法對治理后的效果進行評價。模糊綜合評價法可以將定性層面的隸屬度理論反映在定量層面上，改變數據模糊和難以量化的局面，是一種有效且合理的評價方法。模糊綜合評價法的分析過程如下：

（1）建立評價因素集A={a1，a2，…，an}。

（2）建立評價集合C={c1，c2，C3，C4，c5}={優秀，良好，中等，較差，差}，每個等級都有一個與之對應的評價集。每個等級的分值分別為：c1=3.2-4.0，c2=2.4-3.2，C3=1.6-2.4，C4=0.8-1.6，c5=0-0.8。

（3）建立隸屬度矩陣D。確定好C后，需要對評價目標ai進行單因素評價，獲得ci與Ci相對應的D=[di1，di2，di3，di4，di5]，其中，i=1，2，…，n。

水資源污染防治效果評估指標分為定性指標和定量指標兩種，從中選取了26個指標，指標類型如下：

①定性指標：水質透明度M11、微生物含量M12、水中有害物質殘留情況M13、水體氣味M21、葉狀植物覆蓋度M22、設備運行負荷率M23、生物豐富度M24、治污技術實用性T11、水面漂浮物T12、治污技術創新性T13、治污技術可操作性T14。

②定量指標：治污工程投資成本T21、總的治污費用T22、占地面積T23、能源消耗T24、年徑流總量控制率E11、內澇發生率E12、水質達標率E21、污染物平均去除率E22、污染物排放濃度E23、污泥無害化處理率E42、污泥含水率E43、水體中氧氣含量E51、治污景觀效果E52、相關部門對治污效果的評價E53、再生水回用率E54。

定性指標以百分比的方式計算隸屬度dij，即用第i個指標確定為第j（j=1，2，3，4，5）個等級的人數除以總評價人數；定量指標則利用半梯形分布圖法進行求解。評估指標中，以“數值越大越優秀”的指標通過升半梯形分布圖法求解，計算公式為式（1）：

式（1）中，xi表示第i個指標的實際評價結果。

（4）確定評價結果。將隸屬度矩陣D與權重集W'相乘，在最大隸屬度原則的約束下得到評價結果R，計算公式為式（2）：

（5）確定水資源污染防治效果評價等級和績效分值。根據最大隸屬度原則對評價結果進行等級B=max（b1，b2，b3，b4，b5）判定。將β和γ定義為B中第一大分量與第二大分量占各分量之和的比例，表達式為式（3）：

式（3）中，bj表示評價結果隸屬于第j個等級的隸屬度。

由式（5）可以得到α∈[0，+∞）。根據α的定義可知：α的值越大，最大隸屬度原則的有效性隨之增大。不同α值與最大隸屬度原則有效性之間的對應關系見表1。

從表1中可以看出，當α<0.5時，最大隸屬度原則被判定為無效。

利用加權平均原則對模糊評價結果B進行定量計算，使其更加精準。績效分值B'的計算公式為式（6）：

3 實例分析

為了驗證所提方法在實際應用中是否可以取得良好的評估結果，在某市生態公園調節塘內進行實例測試。該塘總面積2.4hm2，水域面積1.2hm2，水面平均深度在1.5m-2m之間，庫容量為2.1萬m3。

首先，將所提方法中的水污染治理措施應用在該調節塘內，同時設置15個水質監測點，主要監測水體的化學需氧量和氨氮，對比治理前后水質的變化情況，具體見表2。

從表2中的數據可以看出，應用所提方法治理水污染后，化學需氧量和氨氮出現了大幅度的下降，這說明所提方法可有效治理水污染，保護生態環境。

然后選取17個指標對調節塘進行定量分析，基于對水環境的采樣和監測經過專業分析和統計處理后得出量的科學研究和實驗數據，參考國家標準，并在制定評價指標分級標準的過程中征詢相關領域的專家學者，以確保評價指標的科學性和合理性。從而確定不同水質參數的分布范圍、均值和極值等統計指標，得到分級標準見表3。

對每個指標的隸屬度函數進行計算，得到模糊關系矩陣Z為：

根據等級分值劃分，水資源污染防治效果評估等級為“良好”。綜合來看，由于績效分值較高，且最大隸屬度原則評價的結果為“優秀”，因此，最終的評估等級為“優秀”，從而證明了所提方法在水資源污染治理方面的有效性，以及防治效果方面的可靠性和持續性。

4 結束語

對水污染治理工作不僅要求治理措施完善，相關措施應注重保護和恢復當地水生態系統中的物種多樣性。為此，研究水資源污染綜合治理措施及其防治效果評估方法。分析水資源污染物的4種主要類型后，從工業生產、市政管理和工程保障三方面提出相關治理措施，盡可能做到全方位降污排放。引入模糊綜合評價法，選取26個評估指標，通過建立因素集、評價集和隸屬度矩陣，實現對水資源污染防治效果的評估，并利用加權平均原則給出具體的數值。將所提方法應用在實例分析中，結果表明，所提方法可以有效改善受污染水體的水質，且通過模糊綜合評價法對治理措施評估，得出所得評估結果為優秀，證明了所提方法在水資源污染治理方面的有效性和可行性。