新疆博斯腾湖不同功能区水质监测与评价

希尔艾力·克尤木

（新疆维吾尔自治区水文局，新疆 乌鲁木齐 830000）

博斯腾湖属于我国最大的内陆湖，是上游的开都河与黄水沟等河流的尾闾，也是下游孔雀河的源头，作为一个规模巨大的调节性水库，是整个流域的心脏。博斯腾湖离博湖县城约14 km，离焉耆县城24 km，湖面海拔为1048 m，湖面积为998 km2，蓄水量为100×108m3。博斯腾湖西南部有面积不等的16个小型湖泊。在无大雨或暴雨的情况下，博斯腾湖流域山区地表径流急剧降低，所以博斯腾湖的蓄洪纳污及自净能力有待提升。近年来许多学者针对这一问题对博斯腾湖的水质进行了一系列研究与评价，但是研究仅仅局限在对湖泊整体水质的评价方面，对其他功能方面缺乏必要的研究。本文结合已有的数据资料及对博斯腾湖所进行的不同时段不同功能区的采样监测资料，并借助数学模型对其不同功能区水质进行综合性评价。

1 监测方法与结果

1.1 设置监测点

根据《湖泊和水库采样技术指导》相关规定，在博斯腾湖内设置6个监测点，具体情况如图1。其中监测点1设在博斯腾湖入口处即大河口处；监测点2设在巴音布鲁克站点以西；监测点3设在巴伦台测站；监测点4设在博湖站；监测点5在焉耆站；监测点6设在库尔勒站，其中监测点1、2和6位于西湖区，3、4和5位于东湖区。

图1 博斯腾湖监测点分布图

1.2 采样时间与监测方法

采样时间为2009.09~2012.03，时间跨度为四年，其中9月和10月为丰水期，1月为枯水期，3月为平水期。根据环保部门所制定的《水和废水监测分析方法》（第四版）的规定，应采用总氮、高锰酸钾指数、总磷及溶解氧等指标[1]进行水样分析，博斯腾湖水质指标检测结果详见表1。

表1 博斯腾湖采样时期内水质指标检测结果

2 水质评价

根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）以及《地表水资源质量评价技术规程》（SL395-2007）的规定，选取总氮、总磷、高锰酸钾指数及溶解氧等指标进行博斯腾湖不同监测区域不同时段的水质评价。

2.1 评价方法

当前学术界用于评价指标权重的方法分为主观赋权法和客观赋权法两类，主观赋权法主要借助专家的主观判断进行确定权值，包括AHP法等；而客观赋权法主要根据不同指标的实际取值并经相应数学处理后确定权值，包括熵权法等。为确保结果的准确与客观，本文选择熵权法进行各类水质污染物权重的确定[2]。

熵是度量不确定性的一个概念，熵权则反映的是某项指标的离散程度，熵权越大则离散程度越大，该项指标的影响程度和权重也就越大。具体分析过程如下：

设包含m个对象的n个评价指标构成的判断矩阵为：

对上述判断矩阵进行归一化处理，生成新的判断矩阵如下：

对于判断矩阵中的正效指标（即指标越大，水质越好的指标，如溶解氧）：

而对于其中的负效指标（指标越大则水质越差，如总氮）：

则评价指标的熵权为：

则评价指标的权重为：

综合指数按下式计算：

综合指数是反应流域水质状况的综合性指标，其取值越大则水质越好。

2.2 评价过程与结果

表1中2009.09~2012.03时段内博斯腾湖水质指标检测结果和《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）所规定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五类水质标准取值构成如下判断矩阵。

其中，行依次表示 W1、E1、W2、E2、W3、E3、W4、E4、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，列依次表示总氮、总磷、高锰酸盐指数、溶解氧。

按照式（2-2）对上述矩阵作归一化处理，计算不同水质样本的熵权以及不同水质指标所占权重，计算结果见表2。

表2 各水质指标所占权重

根据计算结果可知，各类指标对博斯腾湖水质的影响程度由大到小依次为高锰酸钾指数、总磷TP、总氮TP和溶解氧DO，这样的结果与其他学者通过不同方法所得出的博斯腾湖水质影响程度的因素权重排序基本一致[3]。

进一步计算博斯腾湖不同功能区水质样本和《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）所包含的各类水质综合指数，并以此作为评价的标准，结果详见表3。

表3 博斯腾湖不同功能区水质综合指数PI

根据结果可知，博斯腾湖西湖水质综合指数PI的均值为0.748，东湖水质综合指数PI均值为0.661，均符合《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）所规定的Ⅲ类水质标准（0.626≤PI≤0.804），博斯腾湖两个湖区水质均已达到Ⅲ类。表1结果显示，所监测的四种水质指标中，总氮（TN）和总磷（TP）超标均达两倍及以上，说明博斯腾湖富营养化已经比较严重。运用t值检验法对东湖区和西湖区水质综合指数进行检验，结果显示两个湖区水质差别显著，东湖区水质较优，原因主要有：西湖区主要是养殖区和生态保护区，残余饵料和鱼类排泄物富含氮磷及各类有机物，对水质有一定的破坏作用；东湖区主要是观光旅游区，影响较小；博斯腾湖上游的大河口将氮磷等有机物带入西湖区[4]；大河口水量较大，对西湖区水质有很大影响。

3 结论

博斯腾湖水体总氮与总磷两项指标已经严重超标，水体富营养化较为严重，且不同功能区水质差异明显，针对这种情况，建议合理限制西湖区人工养殖，以降低鱼类养殖对水质所产生的不利影响，并增大博斯腾湖水体的补水取水量，加强水体的流动，减少上游大河口所带入氮磷有机物对水体的不利影响。

[1]吕向前.新疆博斯腾湖二维水质数学模型研究[J].水利科技与经济,2014,(11):22-24.

[2]吕顺,余莉琳等.云龙湖不同功能区水质监测与评价[J].环境研究与监测,2010,(12):44-46.

[3]胡波,朱慧峰.东风西沙水源地水质监测与评价[J].净水技术,2016,35(04):58-62+116.

[4]姜娜,冯绍元,郑艳侠,赵捷,张超.北运河水系通惠河干流水质监测与评价[J].中国农村水利水电,2012,(12):72-74+81.