單因子指數(shù)法在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究

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(陜西水環(huán)境工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710018)

水質(zhì)評(píng)價(jià)是將水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)結(jié)果與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判定水質(zhì)狀況，水質(zhì)評(píng)價(jià)是工程設(shè)計(jì)水資源評(píng)價(jià)中非常重要的內(nèi)容。根據(jù)2016年中國(guó)水資源公報(bào)，對(duì)全國(guó)23.5萬(wàn) km的河流水質(zhì)評(píng)價(jià)，Ⅰ～Ⅲ類(lèi)水河長(zhǎng)占76.9%，劣Ⅴ類(lèi)水河長(zhǎng)占9.8%；對(duì)全國(guó)118個(gè)(3.1萬(wàn) km2)湖泊水面進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，全年總體水質(zhì)為Ⅰ～Ⅲ類(lèi)的湖泊有28個(gè)，劣Ⅴ類(lèi)的湖泊有21個(gè)；對(duì)全國(guó)943座大中小水庫(kù)進(jìn)行了水質(zhì)評(píng)價(jià)，全年總體水質(zhì)為Ⅰ～Ⅲ類(lèi)的水庫(kù)有825個(gè)，劣Ⅴ類(lèi)的水庫(kù)有30個(gè)。

1 水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ 3020-1993)、《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)、《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5084-2005)、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14848-2017)。生活飲用水水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)適用于城鄉(xiāng)生活飲用水源，將水源水質(zhì)劃分為兩級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)是指水經(jīng)過(guò)自來(lái)水廠處理后，通過(guò)管道輸送至用戶(hù)，從用戶(hù)水龍頭出來(lái)的水應(yīng)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)定了農(nóng)田灌溉水質(zhì)要求。地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了地表水和地下水質(zhì)量分類(lèi)，是現(xiàn)階段我國(guó)水質(zhì)評(píng)價(jià)工作的主要依據(jù)。

2 現(xiàn)行主要的評(píng)價(jià)方法和存在問(wèn)題

目前水體水質(zhì)評(píng)價(jià)方法眾多，主要有單因子評(píng)價(jià)法、綜合污染指數(shù)法、模糊綜合評(píng)判法和灰色關(guān)聯(lián)分析法四種方法。模糊綜合評(píng)判法、灰色關(guān)聯(lián)分析法和綜合污染指數(shù)法都需要對(duì)各評(píng)價(jià)的水質(zhì)指標(biāo)賦以權(quán)重。目前賦權(quán)方法較多，如污染物濃度超標(biāo)法、等權(quán)重法、專(zhuān)家打分法、主成分分析法、熵值法等。單因子評(píng)價(jià)法是當(dāng)前我國(guó)水質(zhì)評(píng)價(jià)的主要方法，各水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果與規(guī)范規(guī)定的水質(zhì)類(lèi)別目標(biāo)值對(duì)比，以最差指標(biāo)對(duì)應(yīng)的水質(zhì)類(lèi)別作為所評(píng)價(jià)水體的水質(zhì)類(lèi)別。該方法簡(jiǎn)單易行，結(jié)果直觀，也是《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法。

單因子評(píng)價(jià)法在水質(zhì)評(píng)價(jià)過(guò)程中，能判斷水質(zhì)類(lèi)別，但不能反映監(jiān)測(cè)水質(zhì)與相對(duì)應(yīng)的水質(zhì)類(lèi)別限值的差距。針對(duì)水質(zhì)相差較大的水質(zhì)易于判別優(yōu)劣，但同一水質(zhì)類(lèi)別時(shí)反映不出潔凈程度。

3 提出方法

為解決上述提出的問(wèn)題，對(duì)同一水質(zhì)類(lèi)別潔凈程度有一定判別，為工程設(shè)計(jì)和水資源管理提供依據(jù)，在同一水質(zhì)類(lèi)別潔凈程度判別上有一個(gè)量值的補(bǔ)充。本文提出引入單因子指數(shù)法，計(jì)算各個(gè)監(jiān)測(cè)值的單項(xiàng)指標(biāo)污染指數(shù)，最終計(jì)算綜合污染指數(shù)。加入綜合污染指數(shù)后，在同一水質(zhì)類(lèi)別比較潔凈程度時(shí)，綜合污染指數(shù)越低，水質(zhì)越潔凈。

單項(xiàng)指標(biāo)污染指數(shù)：

(1)

某斷面的綜合污染指數(shù)：

(2)

式中：Pi為某一評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)污染指數(shù)；Ci為某一評(píng)價(jià)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)值；C0為某一評(píng)價(jià)指標(biāo)的最高允許標(biāo)準(zhǔn)值；P為某一斷面的綜合污染指數(shù)；n為某斷面內(nèi)測(cè)點(diǎn)數(shù)。

以延安黃河引水工程在黃河延川段2011年10月9日和11月15日兩次水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告為例，水質(zhì)報(bào)告見(jiàn)表1。

從表1中可以看出，兩次水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均達(dá)到地表水Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。按單因子指數(shù)法計(jì)算兩次水質(zhì)監(jiān)測(cè)的綜合污染指數(shù)，2011年10月9日綜合污染指數(shù)為0.33，2011年11月15日綜合污染指數(shù)為0.36，說(shuō)明黃河延川段監(jiān)測(cè)斷面10月9日水質(zhì)潔凈程度好于11月15日水質(zhì)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14848-2017)規(guī)定了地表水和地下水質(zhì)量分類(lèi)，是現(xiàn)階段我國(guó)水質(zhì)評(píng)價(jià)工作的主要依據(jù)。

(2)目前水體水質(zhì)評(píng)價(jià)主要方法為單因子評(píng)價(jià)法、綜合污染指數(shù)法、模糊綜合評(píng)判法和灰色關(guān)聯(lián)分析法，目前工程設(shè)計(jì)常用的是單因子評(píng)價(jià)法。

(3)單因子評(píng)價(jià)法中，能判斷水質(zhì)類(lèi)別，但不能反映監(jiān)測(cè)水質(zhì)與相對(duì)應(yīng)的水質(zhì)類(lèi)別限值的差距，同一水質(zhì)類(lèi)別時(shí)反映不出清潔程度。引入單因子指數(shù)法計(jì)算綜合污染指數(shù)，判斷同一類(lèi)別時(shí)水質(zhì)潔凈程度，綜合污染指數(shù)越低，水質(zhì)越潔凈。加入綜合污染指數(shù)判別后，對(duì)水質(zhì)類(lèi)別潔凈程度有一個(gè)量的補(bǔ)充。

表1 黃河延川段水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告主要指標(biāo)表