山仔水库水质研究

福州市环境监测站 黄晓芳



山仔水库水质研究

福州市环境监测站 黄晓芳

该文依据福州市环境监测站2013年山仔水库水质监测数据，运用模糊数学的基本理论对山仔水库的水质进行研究，根据研究结果阐释山仔水库的水质状况，在此基础上提出了山仔水库富营养化的防治对策和建议。

山仔水库 模糊综合评价 防治对策 水质监测

1 前言

敖江是福建省第六大河，流域面积2655km2，河长137km。山仔水库位于敖江下游，水库呈长条不规则状分布，于1994年11月开始蓄水，为福州市第二水源。本文采用模糊综合评价法，根据隶属度对山仔水库水质进行模糊的水质等级分级，以准确地评价山仔水库的水质状况，为开展富营养化防治提供技术参考。具体方法是：首先，确定水体功能的标准。然后，选择水质评价参数和相应的评价数学模型，根据福州市环境监测站2013年山仔水库水质监测数据来计算综合评价指数，通过评价指数对水质进行分级，最后计算分析得出污染程度[1-2]。

2 模糊综合评价模型的建立

模糊综合评价模型的建立分为以下五个步骤。

2.1 建立评价因子集

设评价因子集中共设置m个评价因子，所选中的评价因子为xi，则建立的评价因子集U如下：

2.2 建立评价集

由于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中根据其功能划分和保护目标的不同，将地表水水质划分了五类，故确定评价集为：

2.3 建立模糊关系矩阵R

设评价因子有m个，水质评价标准由m个级别组成。设r表示第i种污染物的环境质量数值可以被评价为第j类环境质量的可能性（即i对j的隶属度，它们的关系即为隶属函数），构成评价因子与水质类别的模糊关系矩阵R。

隶属度rij解析式为：

其中，Ci为评价因子xi的实际监测值，Sj为评价因子Ci的第j类水质标准值。

2.4 权重向量的计算

当每个评价指标的超标比都计算完之后，将其进行归一化处理，得出每个评价指标的权重：

2.5 建立模糊综合评价模型

建立模糊综合评价模型如下：

3 评价因子与评价标准

评价因子根据受纳水体的水环境状态、评价工作等级、当地环境管理的要求等进行筛选和确定。由于山仔水库是福州市的饮用水水源地，本次评价选定的评价因子为溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、氟化物、挥发酚。

选取《地表水环境质量标准》（GB3838-2002)作为评价标准，见表1。

表1 地表水环境质量标准基本项目标准限值 单位：mg/L

4 模糊综合评价

4.1 分析数据来源

首先根据隶属函数和实测值，计算各项因子对于5类水的隶属度。利用公式以水样的第二个单项因子高锰酸盐指数为例，步骤如下：

同理，可以求出其它监测因子对5类水的隶属度，从而得到模糊关系矩阵R。

4.2 模糊综合评价

4.2.1数据收集

收集福州市环境监测站山仔水库2013年3月、7月、11月监测数据，计算出平均值，见表2。

表2 2013年监测数据结果 单位：mg/L

4.2.2建立单因素模糊评价矩阵

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4.2.3建立权重集

计算每个评价指标的超标比，将其进行归一化处理，得出每个评价指标的权重，见表3～表5。

表3 3月水库监测因子权重的归一化结果 单位：mg/L

表4 7月水库监测因子权重的归一化结果 单位：mg/L

表5 11月水库监测因子权重的归一化结果 单位：mg/L

4.2.4模糊综合评价

在确定了单因素模糊评价矩阵R和权重集W后，确定模糊评价集。

山仔水库通过计算得到的最终处理结果见表6。

表6 水库2013年评价结果

5 结论

根据最大隶属度原则，取最大值作为评价级别特征值，山仔水库2013年评价结果为：水质等级分布都比较集中，基本都在Ⅰ类和Ⅲ类之间，水质较好，不仅能满足灌溉需要，还基本符合国家饮用水的标准，满足山仔水库作为饮用水源地的级别要求。

根据《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），从监测数值来看，总氮和总磷浓度均超出Ⅲ类标准限值。水体氮磷含量过高是造成山仔水库水源地富营养化的主要原因，水体富营养化将导致藻类繁殖，消耗水体DO，使得水体恶化，可能影响山仔水库水的使用。

6 措施及建议

6.1 加强山仔库区及周边污染源整治。首先，要控制库区周边的人口规模；其次，加强小城镇的建设和发展，全面开展以基础设施建设、饮用水源地保护、能源建设、生活污水处理、垃圾处理、农业有机物处置为内容的小城镇环境综合整治，减少居民生活等活动对水源地的污染。

6.2 提高和改善山仔水库的调蓄和净化能力。加强对水库的生态修复，通过科学合理的放养鱼苗等方式，以鱼抑藻，净化水体。提高水库的蓄水能力，在汛期增大水库的蓄水水量，减少水库的下泄水量，可以有效调节水库的蓄水水量，一方面可以提高水库的净化能力，另一方面可以调节水库上下游的需水量。通过设置自动监测站，安装下泄流量在线监控装置，实现对水质状况的动态监控。

6.3 防治各类污染。取缔违规养鱼网箱和机船作业，建立隔离墙和隔离网，设置绿化隔离带，关闭、拆除水源保护区范围内违建的养猪场，全面禁止在禁养区、禁建区内新、扩建规模化生猪养殖场［5-7］等方式，有效控制污染物排放。

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