福州市環(huán)境監(jiān)測站 黃曉芳

?

山仔水庫水質(zhì)研究

福州市環(huán)境監(jiān)測站 黃曉芳

該文依據(jù)福州市環(huán)境監(jiān)測站2013年山仔水庫水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的基本理論對(duì)山仔水庫的水質(zhì)進(jìn)行研究，根據(jù)研究結(jié)果闡釋山仔水庫的水質(zhì)狀況，在此基礎(chǔ)上提出了山仔水庫富營養(yǎng)化的防治對(duì)策和建議。

山仔水庫 模糊綜合評(píng)價(jià) 防治對(duì)策 水質(zhì)監(jiān)測

1 前言

敖江是福建省第六大河，流域面積2655km2，河長137km。山仔水庫位于敖江下游，水庫呈長條不規(guī)則狀分布，于1994年11月開始蓄水，為福州市第二水源。本文采用模糊綜合評(píng)價(jià)法，根據(jù)隸屬度對(duì)山仔水庫水質(zhì)進(jìn)行模糊的水質(zhì)等級(jí)分級(jí)，以準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)山仔水庫的水質(zhì)狀況，為開展富營養(yǎng)化防治提供技術(shù)參考。具體方法是：首先，確定水體功能的標(biāo)準(zhǔn)。然后，選擇水質(zhì)評(píng)價(jià)參數(shù)和相應(yīng)的評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)福州市環(huán)境監(jiān)測站2013年山仔水庫水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)來計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，通過評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分級(jí)，最后計(jì)算分析得出污染程度[1-2]。

2 模糊綜合評(píng)價(jià)模型的建立

模糊綜合評(píng)價(jià)模型的建立分為以下五個(gè)步驟。

2.1 建立評(píng)價(jià)因子集

設(shè)評(píng)價(jià)因子集中共設(shè)置m個(gè)評(píng)價(jià)因子，所選中的評(píng)價(jià)因子為xi，則建立的評(píng)價(jià)因子集U如下：

2.2 建立評(píng)價(jià)集

由于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中根據(jù)其功能劃分和保護(hù)目標(biāo)的不同，將地表水水質(zhì)劃分了五類，故確定評(píng)價(jià)集為：

2.3 建立模糊關(guān)系矩陣R

設(shè)評(píng)價(jià)因子有m個(gè)，水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由m個(gè)級(jí)別組成。設(shè)r表示第i種污染物的環(huán)境質(zhì)量數(shù)值可以被評(píng)價(jià)為第j類環(huán)境質(zhì)量的可能性（即i對(duì)j的隸屬度，它們的關(guān)系即為隸屬函數(shù)），構(gòu)成評(píng)價(jià)因子與水質(zhì)類別的模糊關(guān)系矩陣R。

隸屬度rij解析式為：

其中，Ci為評(píng)價(jià)因子xi的實(shí)際監(jiān)測值，Sj為評(píng)價(jià)因子Ci的第j類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。

2.4 權(quán)重向量的計(jì)算

當(dāng)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的超標(biāo)比都計(jì)算完之后，將其進(jìn)行歸一化處理，得出每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重：

2.5 建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型

建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型如下：

3 評(píng)價(jià)因子與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)因子根據(jù)受納水體的水環(huán)境狀態(tài)、評(píng)價(jià)工作等級(jí)、當(dāng)?shù)丨h(huán)境管理的要求等進(jìn)行篩選和確定。由于山仔水庫是福州市的飲用水水源地，本次評(píng)價(jià)選定的評(píng)價(jià)因子為溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、氟化物、揮發(fā)酚。

選取《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值 單位：mg/L

4 模糊綜合評(píng)價(jià)

4.1 分析數(shù)據(jù)來源

首先根據(jù)隸屬函數(shù)和實(shí)測值，計(jì)算各項(xiàng)因子對(duì)于5類水的隸屬度。利用公式以水樣的第二個(gè)單項(xiàng)因子高錳酸鹽指數(shù)為例，步驟如下：

同理，可以求出其它監(jiān)測因子對(duì)5類水的隸屬度，從而得到模糊關(guān)系矩陣R。

4.2 模糊綜合評(píng)價(jià)

4.2.1數(shù)據(jù)收集

收集福州市環(huán)境監(jiān)測站山仔水庫2013年3月、7月、11月監(jiān)測數(shù)據(jù)，計(jì)算出平均值，見表2。

表2 2013年監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果 單位：mg/L

4.2.2建立單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣

國外跨學(xué)科研究生教育經(jīng)驗(yàn)及其對(duì)我國跨學(xué)科研究生培養(yǎng)的啟示…………………………………………王兆君，任興旺（2，109）

4.2.3建立權(quán)重集

計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的超標(biāo)比，將其進(jìn)行歸一化處理，得出每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，見表3～表5。

表3 3月水庫監(jiān)測因子權(quán)重的歸一化結(jié)果 單位：mg/L

表4 7月水庫監(jiān)測因子權(quán)重的歸一化結(jié)果 單位：mg/L

表5 11月水庫監(jiān)測因子權(quán)重的歸一化結(jié)果 單位：mg/L

4.2.4模糊綜合評(píng)價(jià)

在確定了單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣R和權(quán)重集W后，確定模糊評(píng)價(jià)集。

山仔水庫通過計(jì)算得到的最終處理結(jié)果見表6。

表6 水庫2013年評(píng)價(jià)結(jié)果

5 結(jié)論

根據(jù)最大隸屬度原則，取最大值作為評(píng)價(jià)級(jí)別特征值，山仔水庫2013年評(píng)價(jià)結(jié)果為：水質(zhì)等級(jí)分布都比較集中，基本都在Ⅰ類和Ⅲ類之間，水質(zhì)較好，不僅能滿足灌溉需要，還基本符合國家飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，滿足山仔水庫作為飲用水源地的級(jí)別要求。

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002），從監(jiān)測數(shù)值來看，總氮和總磷濃度均超出Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值。水體氮磷含量過高是造成山仔水庫水源地富營養(yǎng)化的主要原因，水體富營養(yǎng)化將導(dǎo)致藻類繁殖，消耗水體DO，使得水體惡化，可能影響山仔水庫水的使用。

6 措施及建議

6.1 加強(qiáng)山仔庫區(qū)及周邊污染源整治。首先，要控制庫區(qū)周邊的人口規(guī)模；其次，加強(qiáng)小城鎮(zhèn)的建設(shè)和發(fā)展，全面開展以基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、飲用水源地保護(hù)、能源建設(shè)、生活污水處理、垃圾處理、農(nóng)業(yè)有機(jī)物處置為內(nèi)容的小城鎮(zhèn)環(huán)境綜合整治，減少居民生活等活動(dòng)對(duì)水源地的污染。

6.2 提高和改善山仔水庫的調(diào)蓄和凈化能力。加強(qiáng)對(duì)水庫的生態(tài)修復(fù)，通過科學(xué)合理的放養(yǎng)魚苗等方式，以魚抑藻，凈化水體。提高水庫的蓄水能力，在汛期增大水庫的蓄水水量，減少水庫的下泄水量，可以有效調(diào)節(jié)水庫的蓄水水量，一方面可以提高水庫的凈化能力，另一方面可以調(diào)節(jié)水庫上下游的需水量。通過設(shè)置自動(dòng)監(jiān)測站，安裝下泄流量在線監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)狀況的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

6.3 防治各類污染。取締違規(guī)養(yǎng)魚網(wǎng)箱和機(jī)船作業(yè)，建立隔離墻和隔離網(wǎng)，設(shè)置綠化隔離帶，關(guān)閉、拆除水源保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)違建的養(yǎng)豬場，全面禁止在禁養(yǎng)區(qū)、禁建區(qū)內(nèi)新、擴(kuò)建規(guī)?；i養(yǎng)殖場［5-7］等方式，有效控制污染物排放。

[1] 何桂芳,袁國明.用模糊數(shù)學(xué)對(duì)珠江口近20年來水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[J].海洋環(huán)境科學(xué)，2007,26 (1):53-57.

[2] 曾永,樊引琴,王麗偉,等.水質(zhì)模糊綜合評(píng)價(jià)法與單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法比較[J].人民黃河，2007,29(2):45-62.

[3] 張晨,劉萬宏,王立義.模糊數(shù)學(xué)在水庫水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2009（1）:90-92.

[4] 汪尚朋,李江云.水質(zhì)模糊評(píng)價(jià)的探討[J].中國農(nóng)村水利水電,2005（1）:49-51.

[5] 羅獻(xiàn)寶,文軍,駱東奇等.千島湖水質(zhì)變化特征與趨勢(shì)分析[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006,14(1):208-212.

[6] 鐘曉,廖國華,孫偉等.紅楓湖、百花湖網(wǎng)箱養(yǎng)魚對(duì)湖庫水質(zhì)的影響分析及水資源保護(hù)[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2004(4):34-38.

[7] 王煥松，雷坤.遼東灣海域水體富營養(yǎng)化的模糊綜合評(píng)價(jià)[J]環(huán)境科學(xué)研究，2010，23（4）：413-419.