模糊綜合評價法在黃龍洞景區(qū)水質評價中的應用

蔣紅艷 向昌國

摘 要：隨著旅游業(yè)的快速發(fā)展，水環(huán)境問題日趨凸顯。為深入了解黃龍洞景區(qū)水環(huán)境問題，借助黃龍洞景區(qū)2014—2018年的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)并結合實際污染特征，選取氨氮、總氮、總磷和大腸菌群4個評價參數(shù)，運用模糊綜合評價法對其地表水水質進行了綜合評價。結果表明：（1）總氮和總磷是影響黃龍洞景區(qū)水質的主要污染因子，其中總氮污染是黃龍洞景區(qū)水環(huán)境保護治理的重點;（2）5年間，黃龍洞景區(qū)水質從Ⅱ類向V類逐級過渡，豐水期受污染程度明顯高于平水期和枯水期，水質污染嚴重;（3）黃龍洞景區(qū)水質的變化與上游轉嫁污染、旅游規(guī)模擴大和農業(yè)面源污染存在密切關系。

關鍵詞：模糊綜合評價;水質評價;黃龍洞景區(qū);武陵源風景名勝區(qū)

中圖分類號 X55;X824 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2021）02-0138-03

Application of Fuzzy Comprehensive Evaluation Method to Water Quality Evaluation of Huanglongdong Scenic Spot

JIANG Hongyan et al.

（College of Tourism and Management Engineering， Jishou University， Zhangjiajie 427000， China）

Abstract： With the rapid development of tourism， water environment problems have become increasingly prominent. In order to deeply understand the water environment problems in Huanglongdong Scenic Spot， this paper selected four evaluation parameters of ammonia nitrogen， total nitrogen， total phosphorus and fecal coliform based on the water quality monitoring data of Huanglongdong Scenic Spot from 2014 to 2018 and combined with the actual pollution characteristics， and used to comprehensively evaluate the surface water quality using fuzzy comprehensive evaluation method. The results showed that： （1） Total nitrogen and total phosphorus were the main pollution factors affecting the water quality in Huanglongdong Scenic Spot， and total nitrogen pollution would be the focus of water environment protection and treatment in Huanglongdong Scenic Spot in the future; （2） During the five years， the water quality of Huanglongdong Scenic Spot gradually transited from Class II to Class V， and the pollution level in the wet season was significantly higher than that in the normal season and the dry season， with serious water pollution; （3） The water quality change in Huanglongdong Scenic Spot is closely related to the upstream transferred pollution， the expansion of tourism scale and agricultural non-point source pollution.

Key words： Fuzzy comprehensive evaluation method; Water quality evaluation; Huanglongdong Scenic Spot; Wulingyuan Scenic Spot

地表水是水資源的重要組成部分，是人類生活用水的主要來源，地表水水質的好壞將直接影響供水區(qū)的用水安全和經濟發(fā)展[1]。目前，地表水水質評價方法主要有灰色聚類分析、單因子指數(shù)方法、內梅羅綜合污染指數(shù)法、人工神經網絡法和模糊綜合評價法等，其中模糊綜合評價法能夠客觀反映水質的實際狀況，解決水質綜合評價中的污染程度、水質類別等客觀存在的模糊概念和模糊現(xiàn)象，已成為水質綜合評價的常見方法，是定量研究水質的有效手段[2]。

黃龍洞景區(qū)位于張家界市武陵源風景名勝區(qū)內，為中亞熱帶山地型季風濕潤氣候，區(qū)內主要水系為索溪河（屬澧水二級支流），多年平均徑流量9113.9萬m3，平均流量2.89m3/s，枯水期流量0.3m3/s[3]。黃龍洞景區(qū)以其獨特的溶洞奇觀名震全球，吸引了大量游客前來觀光，旅游業(yè)迅猛發(fā)展的同時也給其水環(huán)境帶來了巨大壓力。

目前，學者們對黃龍洞景區(qū)的研究主要集中在可持續(xù)發(fā)展、客流波動特征、生態(tài)旅游開發(fā)與保護和旅游地生命周期等方面，而對地表水水質的研究還尚未見報道，但這一問題卻是黃龍洞景區(qū)環(huán)境保護急需解決的關鍵問題之一。為此，本研究基于黃龍洞景區(qū)2014—2018年水質監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用模糊綜合評價法對其地表水水質進行分析評價，以期為黃龍洞景區(qū)水環(huán)境保護和未來洞穴旅游的合理開發(fā)利用提供科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 水質數(shù)據(jù)來源于張家界環(huán)境監(jiān)測中心站。根據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002），結合武陵源風景名勝區(qū)實際污染特征，選取氨氮、總氮、總磷和大腸菌群4個對黃龍洞景區(qū)水質影響較大及反映水質狀況的指標作為評價因子，對黃龍洞景區(qū)2014—2018年枯水期（1月和12月）、豐水期（5月和6月）、平水期（3月和10月）、年均值水質監(jiān)測結果進行評價分析（見表1）。

1.2 模糊綜合評價法[4] 模糊綜合評價即運用模糊變換原理，利用最大隸屬度原則，通過因子隸屬度集和權重集，建立模糊綜合評價模型，進行水質模糊綜合評價和水質級數(shù)計算，最終獲得對事物的綜合評價。其基本模型為：

Y = W × R = [W1，W2，…，Wn] × [r11? ?r12? ?r13? ?r14? ?r15r21? ?r22? ?r23? ?r24? ?r25…? ?…? ?…? ?…? ?…r51? ?r52? ?r53? ?r54? ?r55]

式中，W為權重值矩陣，R為污染因子隸屬于不同水質級別的隸屬度矩陣。r為隸屬函數(shù);rij表示i種污染因子被評為第j級水質標準的可能性，即對j的隸屬度;i為某污染因子;n為指標個數(shù);m為標準級數(shù)。

水質級數(shù)計算公式為：

F=Y·S

式中：Y為模糊綜合評判結果矩陣;S為地表水水質標準級別向量;ST=（1，2，3，4，5），這里的“T”表示矩陣的轉置。

2 結果與分析

2.1 影響水質的4個因子權重值 計算各污染因子的權重值并歸一化處理，結果如表2所示。由表2可知，2014—2018年總氮和總磷所占權重均較大，其最大值分別達0.733、0.559，說明，總氮和總磷是影響黃龍洞景區(qū)水質的主要污染因子。并且總氮和總磷含量隨期度變化波動較為明顯，豐水期輸入水體的氮、磷負荷明顯多于平水期和枯水期。氮、磷是水體發(fā)生富營養(yǎng)化的主導因子，且導致綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)上升，氮、磷含量的增加，加上適宜的溫度和光照，促使浮游植物快速生長，從而對景區(qū)水體透明度及其感官性產生了重大影響[5]。

2.2 水質模糊綜合評價結果 由模糊綜合評價結果可知（見表3），黃龍洞景區(qū)水質變化顯著。以年際劃分，黃龍洞景區(qū)水質質量除2014年是Ⅰ類水質外，其余幾年均為V類水質，5年間黃龍洞景區(qū)水質從Ⅰ類向Ⅴ類逐級過渡，水質下滑趨勢顯著，總體表現(xiàn)為：2018年>2016年>2017年>2015年>2014年，2017年水質受污染程度有所減弱，但并不明顯。從期度劃分，黃龍洞景區(qū)水質質量2014年枯水期為Ⅱ類，豐水期為Ⅲ類，平水期為Ⅱ類，2015年枯水期為Ⅲ類，平水期為Ⅳ類，其他均為Ⅴ類，總體表現(xiàn)為：豐水期（19.022）>平水期（17.886）>枯水期（17.351），豐水期受污染程度明顯高于平水期和枯水期。

通過以上評價結果可以看出，黃龍洞景區(qū)2014—2018年水質從輕度污染向嚴重污染逐級過渡，水質明顯惡化;黃龍洞景區(qū)水質惡化的決定性因素是總氮和總磷。這種狀況主要可能是由以下幾個原因造成的：（1）黃龍洞景區(qū)位于索溪河的下游，上游連片旅游景區(qū)產生的污染物被輸送到下游直至黃龍洞景區(qū)，尤其在豐水期時，更多的污染物被輸送至此，影響了黃龍洞景區(qū)的水環(huán)境質量[6]。（2）由于黃龍洞景區(qū)旅游業(yè)的迅速發(fā)展，游客數(shù)量的激增，導致與旅游配套的景觀、餐飲、客房和游客廢水等（主要是氮、磷化合物）生活污染源排放量增加，對水體造成了很大的壓力[7]。（3）黃龍洞生態(tài)廣場占地面積9.2hm2，其中周邊共有農田超過面積2hm2，常年栽種水稻、油菜等農作物和養(yǎng)殖觀賞性魚類、水鴨等物種，從而產生了養(yǎng)殖污染負荷，加速了水質惡化。

3 結論與討論

通過模糊綜合分析可以看出，2014—2018年黃龍洞景區(qū)常年受總氮、總磷污染，總氮和總磷是影響黃龍洞景區(qū)水質的主要污染因子，其中總氮污染最為嚴重。黃龍洞景區(qū)水質年際變化趨勢：2018年>2016年>2017年>2015年>2014年;水質期度變化趨勢：豐水期>平水期>枯水期，5年間水質下滑趨勢顯著，豐水期受污染程度明顯高于平水期和枯水期。因此，今后黃龍洞景區(qū)應加強對總氮和總磷的控制，其中總氮控制是黃龍洞景區(qū)水環(huán)境保護治理的重點。

應用模糊評價法對水質進行評價，體現(xiàn)了水質標準界限的模糊性，可以更加全面、合理地反映出多因子控制下水質污染程度的真實狀況，同時還可以確定主要污染物和主要污染類型，評價過程具有較好的可行性，評價結果具有較高的科學性。

參考文獻

[1]姜北，孫美，紀玉琨，等.基于熵值法的地表水水質模糊綜合評價[J].灌溉排水學報，2018，37（S1）：47-50.

[2]徐曉云，陳效民，謝繼征.模糊綜合評價法用于京杭運河揚州段的水質評價[J].中國給水排水，2008，24（24）：107-110.

[3]徐昊，朱鵬程，孟明超，等.張家界黃龍洞景區(qū)危巖崩塌地質災害評價及防治措施[J].國土資源導刊，2018，15（01）：44-51.

[4]張存勇，陳斌林.海州灣水質模糊綜合評價及其演變分析[J].海洋環(huán)境科學，2010，29（03）：411-414.

[5]王翊晨，姚治君，劉兆飛，等.太湖流域宜溧河與西苕溪水質對比分析[J].地理科學進展，2011，30（07）：853-860.

[6]吳鵬，袁正新，楊成剛，等.武陵源遺產地水環(huán)境調查[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2005（01）：25-27.

[7]李佩耕，吳文暉，樊玲鳳.張家界國家森林公園地表水污染綜合分析[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2008（03）：83-87.

（責編：張宏民）