基于模糊综合评价法的安徽省涡河流域地表水水质评价

李松虎

（亳州市水行政监察支队，安徽 亳州 236800）

0 引言

水质是影响流域水资源开发利用的关键指标，也是制约水环境健康发展的重要因素。近年来，水质评价方法主要聚焦于单因子评价法、综合污染指数法、水质指数法、模糊综合评价法、内梅罗指数法等。内梅罗指数法具有计算过程简洁且同时兼顾标准指数的最高值和平均值的特点，模糊综合评价法通过计算各评价指标的权重，综合评价得出水质计算结果。涡河是引江济淮工程的主要输水线路之一，水质直接影响到调水水质的安全，迫切需要开展安徽省涡河地表水水质评价方面的研究。为此，本次研究以安徽省涡河流域为对象，采用内梅罗指数法和模糊综合评价法开展地表水水质评价，以期为科学管理和高效开发利用涡河水资源提供技术支撑。

1 水质评价方法

1.1 内梅罗指数法

内梅罗指数法在水质单因子评价的基础上进行综合评价，水质评价主要依据原样测试结果，在监测点每个水质测试项目的评价结果基础上，根据监测点每项因子的P 值确定评分，最后确定监测点水质级别，计算公式如下：

其中：Pmax为单项因子评分值最大值；P 为单项因子评分值的平均值；n 为项数。按照综合污染指数将评价结果分为5 类，分别为优秀（0～1）、良好（1～2）、轻度污染（2～3）、中度污染（3～5）、重度污染（>5）。

1.2 模糊综合评价法

模糊评价首先要确定评价的对象，即评价因子。评价集反映的是评价结果的不同类别，本研究目的是对监测站位的水质类别进行评价，因此根据地表水水质标准，评价集可表示为V={Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ}。然后，通过建立评价因子的隶属函数，可以计算得到各评价因子对每一类水质的隶属度，并由此构建评价矩阵。本研究采用“降半梯形分步法”将实际监测数据与水质标准结合起来。对于数值越大污染越严重的指标可按公式计算相应等级的隶属度。

将各个监测站位的各评价因子带入相应的隶属度计算公式进行计算，可以得到各监测站位的不同评价因子对各级水质标准的隶属度，由此建立每个监测站位的评价矩阵R：

本研究各项评价因子的权重值采用污染因子贡献率法进行计算。污染因子贡献率的计算公式为：

2 研究区概况

涡河位于淮河的中游，是淮河的第二大支流，也是淮北平原区的重要河道，它的水路以西北至东南的方向延伸。流域的大多数区域为暖温带大陆性季风气候。由于涡河流域降雨量季节性变化十分明显，所以河川径流量也有较大的年内变化，属于季节性河流。

为确保研究结果的准确性，本次选用了检测资料较为完备的亳州十八里桥、蒙城闸上等6 个站点。选取氨氮、总磷、挥发酚、高锰酸盐等17 种指标进行水质评价。

3 水质评价结果分析

3.1 模糊综合评价法评价结果

模糊综合评价法中采用污染因子贡献率法计算出各项评价因子的权重值如表1 所示。

表1 模糊综合评价权重表（单位：mg/L）

由表1 可知总磷、氨氮、高锰酸盐、五日生化需氧量、化学需氧量、溶解氧、氟化物7 种指标的权重值较高，对评价结果的影响较大。六价铬、铜、锌、镉、铅、砷、硒、氰化物8 种指标的权重值较小，对评价结果的影响较小。

将由隶属度函数计算出的评价矩阵R 与权重向量相乘得出各站点不同时期的模糊向量，由此可知涡河流域不同站点水质评价结果差别较大，其中亳州十八里桥、小洪河古井镇和小洪河入涡河口三个站点水质最差，亳州十八里桥在检测期间几乎一直保持在Ⅲ、Ⅳ类水水平，仅有少数情况为Ⅰ、Ⅱ类水。

3.2 内梅罗指数法的评价结果

使用内梅罗指数法计算得出的亳州十八里桥、蒙城闸上、怀远县邵许电灌站、怀远三桥、小洪河入涡河口5 个站点丰平枯各时期的综合污染指数变化如图1。

图1 内梅罗指数法评价结果图

由图1 可知，蒙城闸上、怀远县邵许电灌站和怀远三桥三个站点的综合污染指数一直保持较低水平，综合污染指数值几乎均在2 以下，水质等级在优秀与良好之间波动。亳州十八里桥、小洪河入涡河口两个站点的综合污染指数在2011—2013 年期间保持较高水平，轻度污染率和中度污染率较高。2013—2021 年份综合污染指数较低，水质等级均保持于优秀或良好。小洪河古井镇的综合污染指数相较于其他站点较高，尤其在2014—2018 年期间，水质一直保持在中度污染与重度污染水平之间，水质极差。

3.3 评价结果对比分析

内梅罗指数法考虑了所有的水质指标，但没有根据不同水质指标对水质情况影响大小的不同而给予不同的权重值，且内梅罗指数法受最差的水质指标影响较大。模糊综合评价法采用了模糊数学的思想，建立模糊综合评价模型，并且根据不同指标对水质的影响作用不同赋予不同的权重值，相对内梅罗指标评价结果，其计算结果的可靠度更高。

4 结论

本研究主要对涡河流域进行了水质评价。从多个站点中选择了检测资料完备的亳州十八里桥、蒙城闸上、怀远县邵许电灌站、怀远三桥、小洪河古井镇、小洪河入涡河口6 个站点，并对这6 个站点的17 种水质指标进行了分析处理，然后采用内梅罗指数法、模糊综合评价法进行计算，对各站点的不同指标变化特征进行了逐一的分析对比。通过内梅罗指数法和模糊综合评价结果进行对比分析，可以发现内梅罗指数法的评价结果最好，模糊综合评价法的评价结果次之，且变化幅度较缓和。但因为本研究共对涡河流域6 个站点的17 个水质指标进行了分析计算，其中挥发酚、六价铬、铜、锌、镉、铅、砷、汞、硒、氰化物等指标含量较低，大多数情况下远低于Ⅲ类水的标准，所以各因子取同样的权重会导致评价结果相对较优。目前基于两种水质评价方法，综合分析对比评价，得出水质计算结果，是最优水质评价方案，可为涡河流域水资源的保护与管理提供技术支撑■