改進(jìn)的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法在騰格里湖水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

田巍 陳耀文

摘要 針對(duì)騰格里湖水環(huán)境問(wèn)題，利用改進(jìn)的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法和綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，對(duì)騰格里湖水質(zhì)和富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法簡(jiǎn)便易用，能全面反映水質(zhì)狀況，評(píng)價(jià)結(jié)果科學(xué)合理，適合在湖泊水質(zhì)評(píng)價(jià)中推廣使用。目前騰格里湖水質(zhì)處于Ⅳ類水質(zhì)，存在水體富營(yíng)養(yǎng)化情況，需加強(qiáng)污染源的控制，防止水質(zhì)的惡化。

關(guān)鍵詞 水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)；綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；水質(zhì)評(píng)價(jià)；富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) X824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）12-0170-02

Abstract According to the water environment problem of Tengger Lake，the water quality and eutrophication status of Tengger Lake were evaluated by using the improved comprehensive water quality identification index method and comprehensive nutrition status index method.The comprehensive water quality index method is simple and easy to use，and can fully reflect the water quality situation，evaluation results are scientific and reasonable，which is suitable for the use of lake water quality evaluation.At present，the water quality of Tengger Lake is in Class Ⅳ and has eutrophication，so it is necessary to strengthen the control of pollution sources and prevent the deterioration of water quality.

Key words water quality identification index；comprehensive nutrition status index；water quality evaluation；eutrophication evaluation

常見(jiàn)的水環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法有綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法[1]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[2]、灰色關(guān)聯(lián)法[3]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[4]、物元分析法[5]、單因子評(píng)價(jià)法等。我國(guó)規(guī)定地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)采用單因子評(píng)價(jià)法，該評(píng)價(jià)方式操作簡(jiǎn)單、計(jì)算方便，但評(píng)價(jià)結(jié)果不夠客觀合理[6]。綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法不僅能夠完整表達(dá)單因子的水質(zhì)類別，還可以定性、定量地評(píng)價(jià)綜合水質(zhì)狀況，其計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，已廣泛應(yīng)用于各類水體的水質(zhì)A評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色關(guān)聯(lián)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、物元分析法在運(yùn)用過(guò)程中普遍存在評(píng)價(jià)結(jié)果不直觀、計(jì)算過(guò)程繁瑣等弊端。本研究采用水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法和綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對(duì)騰格里湖水環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 騰格里湖概況

騰格里湖位于中衛(wèi)市西北端、騰格里沙漠東南邊緣，湖區(qū)內(nèi)沙生動(dòng)植物種類繁多，占地面積2 200 hm2，其中綠地面積1 466.7 hm2，水面面積533.3 hm2。騰格里湖為國(guó)家3A級(jí)旅游景區(qū)和國(guó)家級(jí)水利風(fēng)景區(qū)，是西北地區(qū)獨(dú)具特色的沙漠濕地旅游勝地。騰格里湖補(bǔ)水水源主要為地下水、黃河水及大氣降水。湖泊內(nèi)擁有多處泉眼，常年有地下水補(bǔ)給，目前地下水補(bǔ)給量缺乏計(jì)算數(shù)據(jù)。黃河水每年5—9月進(jìn)行補(bǔ)充，年補(bǔ)給量600萬(wàn)m3。排泄方式主要為5—9月抽湖水進(jìn)行綠地綠化、11月至翌年3月通過(guò)排水溝排水及蒸發(fā)。

騰格里湖歷史上為養(yǎng)魚塘，湖底污染的淤泥較厚，又沒(méi)有進(jìn)行過(guò)清淤，是其受到污染的主要原因。湖面并不是完全聯(lián)通，隔離有2個(gè)魚塘，魚塘完全靠地下水補(bǔ)給，并投放飼料；冬季收魚前將魚塘水抽排向荷花池，然后進(jìn)入大湖。養(yǎng)魚塘水每年少量進(jìn)入湖泊，也對(duì)湖水有一定的污染。此外，湖泊上快艇燃油對(duì)騰格里湖造成一定污染。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

式（1）中，IWQ為綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)；X1. X2為綜合水質(zhì)指數(shù)；X3、X4為標(biāo)識(shí)碼X1為湖泊總體的綜合水質(zhì)類別；X2為綜合水質(zhì)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間所處位置；X3為參加整體水質(zhì)評(píng)價(jià)的指標(biāo)中，劣于水功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)指標(biāo)個(gè)數(shù)；X4代表水質(zhì)類別與功能區(qū)劃設(shè)定類別比較結(jié)果（表1）。綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)的核心是綜合水質(zhì)指數(shù)X1. X2的計(jì)算[7]，本研究對(duì)以往采用的方法進(jìn)行改進(jìn)，初步選取以下3種方案。

2.1.1 算數(shù)平均法。

式（5）中，Wj為第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI（j）為第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。式（6）中，rij為第j種參數(shù)與基準(zhǔn)參數(shù)chla的相關(guān)系數(shù)；m為評(píng)價(jià)參數(shù)的個(gè)數(shù)。

利用2013—2017年騰格里湖（缺2016年資料）水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，采用水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法，對(duì)DO、CODMn、BOD5、NH3-N、TP、TN 6個(gè)指標(biāo)及騰格里湖水體狀況作出綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。

3 評(píng)價(jià)結(jié)果

3.1 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)

由表3可以看出，采用算術(shù)平均法時(shí)，各因子被賦予同樣權(quán)重，沒(méi)有突出超標(biāo)指標(biāo)對(duì)水環(huán)境的影響，綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)較小；0.5權(quán)重法考慮了最差指標(biāo)對(duì)水環(huán)境的影響，但給予的權(quán)重較大，并且參與2次權(quán)重分配，綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)偏大；超標(biāo)權(quán)重法既兼顧了超標(biāo)指標(biāo)單因子的貢獻(xiàn)力又全面反映了水體綜合水質(zhì)狀況，因而采用超標(biāo)權(quán)重法對(duì)水體進(jìn)行綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)。2013—2015年騰格里湖水質(zhì)均為Ⅳ類水質(zhì)，但2013年基本接近于Ⅴ類水指標(biāo)，2017年逐步好轉(zhuǎn)，處于Ⅳ類水質(zhì)中段標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)

由單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，2013年騰格里湖水質(zhì)超標(biāo)有4項(xiàng)指標(biāo)，2014年有1項(xiàng)，2015年有2項(xiàng)，2017年有1項(xiàng)，超標(biāo)指標(biāo)主要是TP和TN。騰格里湖內(nèi)隔離有2個(gè)魚塘，每年投放飼料，捕魚時(shí)會(huì)將魚塘的水抽向荷花池，然后進(jìn)入主湖，但荷花池凈化水的能力有限，并且冬季凈化功能大大降低，因而對(duì)主湖的水質(zhì)有一定的影響。

3.3 富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)

采用綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，對(duì)2017年騰格里湖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表4。由綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)可以看出，2017年騰格里湖存在富營(yíng)養(yǎng)化，春秋季節(jié)為輕度富營(yíng)養(yǎng)化，夏季為中度富營(yíng)養(yǎng)化。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）采用單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)評(píng)價(jià)法能夠很直觀地看出各水質(zhì)因子處在水質(zhì)區(qū)間，其方法計(jì)算簡(jiǎn)便，結(jié)果科學(xué)合理。

（2）在應(yīng)用綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法時(shí)，其X1.X2的計(jì)算方法選擇非常重要，會(huì)直接影響到評(píng)價(jià)結(jié)果。本研究所選擇的3種計(jì)算方法中，超標(biāo)權(quán)重法兼顧了超標(biāo)指標(biāo)單因子的貢獻(xiàn)力，又全面反映了水體綜合水質(zhì)狀況，適宜推廣應(yīng)用。

（3）根據(jù)對(duì)騰格里湖的水質(zhì)及富營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)，目前騰格里湖水質(zhì)處于Ⅳ類水質(zhì)，存在富營(yíng)養(yǎng)化情況，夏季達(dá)到中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。騰格里湖水質(zhì)雖然達(dá)到了水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)，但仍需加強(qiáng)污染源的控制，尤其是要控制魚類養(yǎng)殖飼料的投放管理，防止湖水發(fā)生水華現(xiàn)象。

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