水污染指数法在河流水质评价中的应用

马 原

（辽宁省锦州水文局，辽宁锦州121000）

水污染指数法在河流水质评价中的应用

马 原

（辽宁省锦州水文局，辽宁锦州121000）

本文主要采用水污染指数法，对我国辽宁省某河流水质总体污染情况进行指标量化分析，通过选取该河流中15个不同的常规监测断面进行采样分析，最终研究结果表明，该河流中存在Ⅱ级、Ⅲ级以及Ⅴ类和劣Ⅴ类四种不同等级的水质，而监测点2、3及监测点4和6、监测点7、8的水质等级均为Ⅲ类。但在监测点4及监测点6两个监测断面中，前者水质较好，后者水质较差。在劣Ⅴ类水质中，监测点11水质较差，监测点14水质污染程度较轻，最终通过指标筛选发现，2015年该河流Ⅴ类及劣Ⅴ类等级的水质中主要污染因素均为粪大肠菌群。

水污染指数法；河流水质；评价；应用

随着科学技术不断发展，我国区域生态环境污染也越来越严重。因此，水资源作为人类生命之源，对其采取合理的措施进行监测保护尤为重要。通常情况下，对水资源水质总体情况进行定性及定量指标分析评价，不但能够保证水质污染情况得到及时控制，而且能够为区域环境保护提供合理对策。因此，为了确保水质评价结果科学准确，在采用水污染指数法进行分析评价时，必须要求技术人员所采用的水质评价方法能够对河流水质状况进行量化。在此研究背景下，本文将重点采用水污染指数法对我国辽宁省某河流干流2015年的水质综合情况进行分析评价，通过将水质评价结果进行量化对比，以此全面反映该研究区河流水质总体情况。

1 水污染指数法在河流水质评价中的应用背景

目前，我国河流水质评价工作中，经常采用单因子和综合污染指数两种评价方法，但是二者都存在一定的不足。单因子水质评价方法只能对水质类别进行鉴定，但无法准确反映水质总体污染变化特点；而综合污染指数法则在评价过程中易受区域高浓度水质影响。因此，评价结果只能反映水质污染总体变化情况，但无法对水质的具体类别进行科学鉴定［1］。另外，诸如灰色评价法以及多元统计法和模糊数学法等也偶尔会在区域水质评价工作中得到应用，但以上几种方法由于本身模型分析及计算过程较为复杂。因此，操作不便，不被广泛使用。为进一步克服以上几种单一评价法在河流水质评价中的局限性，本文拟采用水污染指数法对辽宁省某河流水质情况进行分析评价［2］。

2 研究区概况

该河流位于我国辽宁省西部，属于大凌河的支流之一。该河流的干流为沿岸居民生产与生活的重要补给水源。此次水质评价工作主要在该研究区选择15个常规断面监测点，采用水污染指数法对该河流总体水质情况进行分析评价。此次分析评价采样数据全部来源于该省2015年1月～2016年1月份水资源管理平均监测统计数据。对水质污染情况进行评价时，主要采用我国现行《地表水环境质量标准》中的相关要求作为衡量评价参考指标［3］。

3 河流水质评价中水污染指数法的应用

3.1 水污染指数法简介

水污染指数法是近年来我国水质评价工作中经常采用的一种方法，其被称为Water Pollution Index，简称WPI水质评价法。该评价方法延续了单因子水质评价法的主要评价做法，通过污染最严重的指标作为水质类别鉴定的主要依据［4］。因此，水污染指数法的主要应用优点是可以将水资源污染情况进行量化，根据数据分析结果就可看出某区域河流水质总体变化情况，同时也可以准确反映水资源的时空变化特征［5］。

3.2 水污染指数法应用原理

此次分析评价基于单因子水质评价思想，按照该河流水质类别和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ类水质所对应的W值分别为20、20～40、40～60、60～80、80～100、＞100，以此采用内插法对此次采样数据的W值进行科学计算，最终选择最高值作为某个监测断面的W值。

3.3 河流水质评价中污染指标W值计算

3.3.1 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水质所对应的W值计算

采用水污染指数法对该河流水质污染情况进行评价分析时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水质所对应的值计算，其具体公式如下：式中，C（i）该河流的第i个评价项目和监测项目的实际浓度值；Ch（i）该河流的第i个评价项目和监测项目所在水质类别的上限浓度值；Cl（i）该河流的第i个评价项目和监测项目所在水质类别的下限浓度值；W（i）该河流的第i个评价项目和监测项目所对应的W值；Wl（i）该河流的第i个评价项目和监测项目下限浓度值所对应的W值；Wh（i）该河流的第i个评价项目和监测项目上限浓度值所对应的W值。

另外，当该河流中的溶解氧（DO）在7.5mg/L以上时，此次水质评价标准为20分；如果当2≤溶解氧（DO）＜7.5时，此次水质评价结果按照以下公式进行科学计算：

3.3.2 Ⅴ、劣Ⅴ类水质所对应的W值计算

采用水污染指数法对该河流水质污染情况进行评价分析时，Ⅴ、劣Ⅴ类水质所对应的W值计算，其具体公式如下：

式中，C（i）为该河流第i个评价项目和监测项目的实际浓度值；W（i）该河流第i个评价项目和监测项目所对应的W值；C5（i）该河流第i个评价项目和监测项目Ⅴ类水质标准浓度限值。

另外，当该河流中的酸碱值pH在6以下时，Ⅴ、劣Ⅴ类水质所对应的W值计算评价，按照以下公式进行科学计算：

当该河流中的酸碱值pH在9以上时，Ⅴ、劣Ⅴ类水质所对应的W值计算评价，按照以下公式进行科学计算：

当该河流中的溶解氧（DO）在2mg/L以上时，此次水质评价结果按照以下公式进行科学计算：

3.4 河流水质评价中确定断面监测点污染指标值

此次分析评价，按照该河流水质类别20、20～40、40～60、60～80、80～100、＞100这一评分标准，最终确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水质所对应的W值以及Ⅴ、劣Ⅴ类水质所对应的W值，需要按照以下公式进行科学计算：

4 评价结果分析

按照上述评价思想与做法本文科学对该河流中2015年度15个常规断面监测点的水污染指数进行了评价分析，最终结果见表1。

表1 基于水污染指数分析法对该河流水质污染情况的评价结果

从上述数据分析结果中可以看出，水污染指数法主要是通过对该河流中15个不同监测断面中的相关指标进行分析计算，最终得到断面监测点污染指标W值。因此，从上述计算分析过程以及评价结果中可以清晰看到该河流水质的具体类别，而且结合水质类别可以列出此类水质的主要污染指标［6］。在此分析评价过程中，由于采用水污染指数法可以对该河流断面监测点污染指标W值进行量化，因此使同一类水质的不同污染情况进行分析比对成为现实。

具体而言，在上述评价结果中，水质监测点2、监测3以及监测点4和监测点6、监测点7、监测点8的水质等级均为Ⅲ类。但是，通过对上述6个不同监测断面中的污染指标W值进行比对可知，监测点4以及监测点6两个监测断面中，前者河流的水质情况较好，而后者水质情况较差。另外，在上述评价结果中，监测点11—监测点15这5个不同监测断面中河流水质等级均为劣Ⅴ类，而通过对该河流断面监测点污染指标W值进行量化分析可知，监测点11河流水质情况较差，相比监测点14河流断面中的水质污染程度较轻。因此，从上述分析以及对比结果中可以看出，采用水污染指数法对该区河流水质进行等级划分以及WPI值计算分析，不但能够对河流水质具体污染程度进行量化，而且在一定程度上可以反映水质的具体污染指标情况［7］。

除此之外，本文还针对上述不同污染指标进行了识别分析，按照以下原则与方法对该河流水质主要污染指标进行筛选。

如果该河流水质总体评价等级在Ⅲ类或Ⅲ类以上，则不作为主要污染评价指标进行结果筛选，但如果该河流水质污染情况总体评价等级在Ⅲ类以下，则从超过Ⅲ类水质标准限值的具体指标中选取WPI值最大的前三个不同指标作为此次水质污染评价分析中的主要污染指标。具体筛选评价结果见上表，从中可以看出，2015年该河流Ⅴ类以及劣Ⅴ类等级的水质中主要污染因素均为粪大肠菌群［8］。

5 结语

总而言之，本文为了进一步满足当地水资源管理的要求，科学提出了基于指数分析法的河流水质污染情况评价方法。文中主要选择辽宁省某河流干流中的15个不同监测断面进行数据采样分析。从评价结果来看，水质污染指标可以进行量化，在满足区域水资源污染分析需求的前提下，可以清晰看到该河流中污染水源质量的主要影响因素。因此，这一方法不但操作过程简单，而且基于单一指标水质分析评价法的主要评价思想，可以对不同水质进类型进行科学划分，以此通过筛选劣V类水体水质的主要WPI值，就可准确而全面反映该区域水质总体污染差异。除此之外，采用此种方法对水质进行评价时，主要选取污染程度较为严重的水质影响因素进行量化分析。因此，在对WPI值进行计算分析时，必须保证数据指标计算科学。在今后的水质评价工作中，需要技术人员严格遵循既定的目标操作流程进行分析评价，以此提升区域水质评价总体质量，减小评价误差。

［1］夏云林.农田水利节水灌溉技术浅析［J］.水利规划与设计，2015（09）：45-47.

［2］李学森.凌河流域水资源现状及保护措施［J］.水土保持应用技术，2015（03）：36-37.

［3］王春素.高效节水灌溉措施及效益评价［J］.水利技术监督，2014（04）：50-52.

［4］高素丽.辽阳市水资源开发利用和管理保护对策［J］.水土保持应用技术，2011（04）：45-47.

［5］白洁娜.基于T-S模型的神经网络在节水灌溉技术选择中的应用［J］.水利技术监督，2016（01）：40-42.

［6］宋小波，蔡新，杨杰.基于改进AHP法的水闸安全性模糊综合评价［J］.水电能源科学，2013（02）：174-176+137.

［7］李军，蒋世琼.基于改进AHP法的道路选线风险评估研究［J］.安全与环境学报，2013（01）：246-249.

［8］宋岩，刘群昌，江培福.基于改进AHP模糊物元模型的农业用水效率评价［J］.人民长江，2013（22）：30-33.

X131.3

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1008-1305（2017）01-0011-02

DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.004

2016-10-08

马 原（1983年—），女，工程师。