综合水质标识指数法在山仔水库水质富营养化评价中的应用

潘 文

综合水质标识指数法在山仔水库水质富营养化评价中的应用

潘 文

福州市环境监测站

应用综合水质标识指数法对山仔水库2010年的水质监测数据进行分析，评估了水体富营养化的季节变化规律，为山仔水库生态调控提供理论依据。

水质标识指数 山仔水库 富营养化 水质评价

湖库富营养化是指过量的藻类和高等水生植物在湖库中富集的一种状态，湖库富营养化评价，就是通过与湖库营养状态有关的一系列指标及指标间的相互关系，对湖库的营养状态做出准确评价。只有评价准确，才能为防治措施提供科学依据。目前我国湖库富营养化评价的基本方法主要有营养状态指数法(卡尔森营养状态指数TSI、修正的营养状态指数、综合营养状态指数TLI)、营养度指数法和评分法。此外，还有参数法、生物学方法、沃伦维德模型、模糊数学运算法、灰色聚类法、灰色局势决策法以及神经网络法（BP、BRF等）等评价方法，在湖泊富营养化评价中取得较好效果。但是这些方法，有的只能定性判定、不能定量分析，有的计算过于繁琐，应用起来有诸多不便[1]。

为了更好地评价湖库的“富营养化”程度，为相关部门提供直观、可读性强的数据，便于做出科学决策，徐祖信[1]提出了综合水质标识指数评价法，并依照湖泊富营养化评价的特点，把该方法应用于湖泊营养状态评价，建立基于综合水质标识指数法的湖泊富营养化评价模式。综合水质标识指数评价法是基于河流单因子水质标识指数评价法[2]衍化而来的，单因子水质标识指数评价法的特点是，既能对水质类别进行评价，又能对同一类别水的水质进行定量比较，还可以体现出该水质类别与功能区目标值的差距。

基于此，本文尝试应用综合水质标识指数法分析山仔水库的2010年监测数据，并对山仔水库的富营养化状况进行评价和探讨，为山仔水库的污染控制和生态调控提供依据。

1 研究区概况

山仔水库呈长条不规则状分布，调节库容1.06亿m3。水库于1994年开始蓄水，1997年被定为福州市第二饮用水源，并于2003年正式向福州市供水。山仔水库枯水期为10月到次年 3 月，多年平均流量29.10m3／s，汛期为4~9月，径流总量占全年的 75.4％，多年平均流量为 88.7m3／s。年平均气温l4.7℃～19.4℃，七月份最高，达24.5℃~28.8℃，一月份最低，为7.3℃~10℃，年降水量在1000mm~1800mm之间。

2 评价方法与标准

2.1 水质标识指数法

2.1.1单因子水质标识指数法[2]

单因子水质标识指数P由一位整数、小数点后二位或三位有效数字组成，表示为：

P=X.XX (1)

式中X1表示第i项水质指标的水质类别，X2表示监测数据在第X1类水质变化区间中所处位置；X3表示水质类别与水体功能区目标值的差距，一般为一位有效数字。

2.1.2综合水质标识指数法[1]

综合水质标识指数的公式为

Iwq＝X1.X2X3X4(2)

Iwq是由监测数据对应于国家湖泊水质标准中的类别（X1）、在第X1类水质变化区间中所处位置（X2）、参加整体水质评价的指标中劣于功能区标准的水质指标个数(X3)、代表水质类别与功能区目标值的差距(X4) 组成。其中，X1.X2通过各个单因子水质标识指数的加权平均求得，一般采用等权重处理，这是因为等权重计算基本上能满足湖泊富营养化评价的要求[1]。

2.2 评价标准

国内大多数研究者把总氮、总磷、叶绿素a、化学耗氧量以及透明度这5项指标作为湖泊富营养化评价的重要指标，并划分出8类富营养化程度等级标准[1,3,4]，如表1所示。

表1 湖泊富营养化程度等级划分标准

3 山仔水库营养状态评价结果

依据GB3838-2002《地表水环境质量标准》及湖泊富营养化程度等级划分标准，山仔水库的治理目标是Ⅳ级（中营养型）。本研究利用单因子水质标识指数法和综合水质标识指数法，对山仔水库（共4个监测点位：库心、坝前、七里进口、日溪进口）2010年水质监测数据进行分析和评价，结果见表2、表3、表4、表5。

表2 库心水质标识指数评价结果

表3 坝前水质标识指数评价结果

表4 七里进口水质标识指数评价结果

表5 日溪进口水质标识指数评价结果

分析结果表明，2010年的10月~12月，山仔水库四个点位水体的营养状态均处于Ⅳ级（中营养型）；库心、坝前、七里进口这三个点位1月的综合水质标识指数Iwq分别是4.920、5.020、4.820，处于Ⅳ级（中营养型），日溪进口的综合水质标识指数为5.121，处于Ⅴ级（中-富营养型）。从总体上看，1月、10月~12月山仔水库的水质状况较好，达到预期治理目标。但是，依据单因子水质标识指数评价结果，1月份，山仔水库四个监测点位中，透明度和总氮的单因子标识指数均超标；10月～12月，总氮的单因子水质标识指数超标。

山仔库心、坝前、日溪进口这三个点位4月份的综合水质标识指数Iwq分别为5.020、4.920、5.020，处于Ⅳ级（中营养型），而3月、5月~9月三个点位水体的营养状态皆为Ⅴ级（中－富营养型）；七里进口3月~9月水体营养状态均为Ⅴ级（中－富营养型），其中6月和8月虽然仍处于Ⅴ级（中－富营养型）的营养状态，但Iwq达到6.041，处于临界值，随时可能达到Ⅵ级（富营养型），引发藻类水华的危险。

4 结语

总体而言，2010年，随着季节的变化，山仔水库水体的营养状态有所不同，其中，1月、10月～12月的水库水质状况较好，达到治理预期目标；3月～9月呈现一定的富营养化趋势，有发生“水华”的潜在危险。此外，七里进口的水质劣于其他点位，可能与七里溪流进口携带较多的污染物质入库有关，须引起重视。

[1] 徐祖信,等.湖泊营养状态的综合水质标识指数评价及检验[J].同济大学学报(自然科学版),2009,(8): 1044-1048.

[2] 徐祖信. 我国河流单因子水质标识指数评价方法研究[J]. 同济大学学报(自然科学版),2005,(3): 321-325.

[3] 姜雅萍,等. 湖泊富营养化模型及评价方法研究进展[C]. 第七届全国环境水力学学术研讨会, 2006.

[4] 舒金华.我国湖泊富营养化程度评价方法的探讨[J].环境污染与防治,1990, (5):2.