综合水质标识指数法在长江水质评价中的研究

袁婷婷

（河南水利投资集团有限公司，河南 郑州 450000）

水质评价是解决水体污染和保护水环境的基础，美国最先开展水质评价工作研究，直到20 世纪60 年代，随着世界各国对水环境问题的重视，各种不同的水质评价方法相继涌现[1，2]。目前，常见的水质评价方法有聚类分析法[3]、主成分分析法[4]、污染指数评价法[5]、模糊评价法[6]、基于灰色系统理论的水质评价[7]以及人工神经网络评价法等[8]。对比分析这些典型评价方法，这些典型评价方法对I～V 类水体的评价结果具有一定的科学合理性，但当水体综合水质类别达到劣V 类水时，这些方法的评价结果就会出现偏保守的效果。水质标识指数法能够解决这些方法对于劣V 类水体水质的连续性描述问题，对劣V 类水的评价更加科学合理，并对I～V 类水、劣V 类水不黑臭和劣V 类水黑臭定性与定量评价更加全面科学合理[9]。指数评价法，特别是综合指数法因其原理简单、易于操作，使其在水质调查和评价中得到了广泛应用，其中综合水质标识指数法在水质评价中也逐渐显示出一定的优势[10]，因此，本文应用综合水质标识指数法基于长江沿线17 个观测站（2003 年6 月至2005 年9 月）每月主要水质指标的监测数据对长江干流及其支流水体水质进行评价研究。

1 数据样本

本文研究长江水质的资料主要参考《长江年鉴》中公布的相关资料整理，长江流域主要城市水质检测报告时间为2003年6 月-2005 年5 月共28 个月。通过初步数据分析，可知影响长江水质污染的主要污染指标为水体氨氮浓度（NH3-N），溶解氧（DO）和高锰酸盐指数（CODmn）。因此本次采用这3 项指标进行分析研究，初步处理数据见表1。

表1 长江各观测站主要水质污染指标监测数据年均值(mg/L)

研究中利用的资料有：2003 年6 月至2005 年9 月长江沿线干流和支流的17 个观测站(地区)每月主要水质指标的监测数据。

2 水质评价

2.1 单因子水质标识指数

单因子水质标识指数[11，12]，该指数Pi由小数表示主要由1位整数及小数点后有效数字组成，单因子水质标识指数Pi由结构式如下：

式中：Pi表示评价指标中第i 项指标的水质单因子标识指数；Xi表示第i 项评价指标所属水质类别；X2表示监测数据在X1类别水质变化区间上所占的位置；X2越大，表示在同一类别的水质中污染越严重。

2.2 综合水质标识指数

综合水质标识指数法[13，14]，如今已被国内学者和工程师们广泛的应用于地表水水环境评价研究，其基本原理是在单因子水质标识指数的基础上进化延伸，即对单个采样点所测试的各项指标进行综合评价，可以避免单因子对评价造成影响，并且能对劣V 类水体进行比较和详细评价。该指标为小数形式，主要由1 位整数及小数点后3 位或4 位有效数字构成（小数点不可忽视）。综合水质标识指数Iwq结构式如下：

式中，X1代表河流的综合水质级别；X2表示综合水质在X1类别水体水质区间上所占的位置，按四舍五入原则运用公式计算；X3表示参与评价的指标中劣势于水功能区目标水质的指标个数；X4表示综合水质类别是否劣于水环境功能区类别；n 表示参与评价的因子数量。

根据国家《地表水环境质量标准》分类，其中单因子水质标识指数指标水质类别分为Ⅰ类、Ⅱ类、III 类、Ⅳ类、V 类、劣V 类共六个级别；综合水质标识指数指标水质类别分为Ⅰ类、Ⅱ类、III 类、Ⅳ类、V 类、劣V 类且不黑臭、劣V 类黑臭共七个级别。

3 评价结果

运用综合水质标识指数法对长江流域17 个主要城市监测点的年均水质进行评价, 评价标准参照《上海市内陆河流及水系水质常规评价技术规范（试行）》，评价结果见表2。

表2 综合水质标识法水质评价结果

计算结果表明，本文研究的长江段水体水质基本达到III 类水体的功能要求，从时间上来看，长江水质从2003 年到2005 年有所提升；从空间上来看长江干流水质好于支流水质，部分支流存在污染情况，其中监测站15（江西南昌滁槎赣江（鄱阳湖入口））的水体水质被污染最为严重，次之为监测站8（四川乐山岷江大桥岷江（与大渡河汇合前））的水体水质被污染较为严重；所选取的监测站中水体水质最好的为监测站11（湖北丹江口胡家岭丹江口水库（库体））。本研究的计算结果与刘学飞、刘荣珍、陈润羊、周俊等学者研究结论相符，说明综合水质标识指数法能够较好的评价河流水体水质。

4 结论

应用综合水质标识指数法评价了长江干流及支流主要监测站过去时段的水质情况，长江水质基本满足III 类水体的功能要求。在时间上，长江水质从2003 年到2005 年有所好转；空间上，长江干流水质好于其支流水质，部分支流存在污染情况，分析结果与实际相符，说明综合水质标识指数法在长江流域水质评价工作中具有较好的应用，可作为长江水质评价的方法之一。