李小宇　鐘艷霞 楊麗芳

摘要

由于傳統(tǒng)混合樣品分析難以體現(xiàn)水體實際污染狀況，因此清晰準(zhǔn)確的水質(zhì)空間分布研究將有利于開展細(xì)致的水環(huán)境管理。而模糊數(shù)學(xué)評價法具有準(zhǔn)確性好、操作簡單的優(yōu)點，能夠解決水質(zhì)評價中存在的評價結(jié)果難于量化、人為分等定級影響評價結(jié)果等問題。因此，利用模糊數(shù)學(xué)的基本原理，建立水質(zhì)監(jiān)測的模糊評價模型，對鶴泉湖開展水質(zhì)評價。結(jié)果顯示，從單因子權(quán)重方面看，TP和COD是影響鶴泉湖水質(zhì)的主要因素；從總體上看，鶴泉湖水質(zhì)介于III類和IV類之間，可以作為休閑娛樂用水區(qū)域；多點位綜合分析發(fā)現(xiàn)，鶴泉湖水質(zhì)存在一定空間分布，不同區(qū)域的水質(zhì)狀況并不一致。

關(guān)鍵詞鶴泉湖；水質(zhì)評價；模糊數(shù)學(xué)；空間分布

中圖分類號S181.3文獻標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）28-09883-04

Water Quality Evaluation of Hequan Lake Based on the Fuzzy Mathematics

LI Xiaoyu， ZHONG Yanxia*， YANG Lifang

（Resource and Environment College， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021）

AbstractSince the traditional mixed samples analysis is difficult to reflect the actual water pollution， therefore accurate spatial distribution of water quality research is necessary and helpful to carry out effective management of water environment. Fuzzy mathematical evaluation method has advantages of great or considerable accuracy， simple operation， making it possible to quantify the evaluation results and overcome the effect of artificial classification and gradation and so on. Thus， based on the basic principle of fuzzy mathematics， fuzzy evaluation model is used to assess water quality of Hequan Lake. The assessment outcomes show that TP and COD are main factors influencing water quality in terms of single factor weight； second the value of water quality of Hequan Lake ranges from class III to IV， according to which it can be regarded as a recreational water area； third multiple points analysis indicates that there exists spatial heterogeneity of distribution of water quality， namely water quality is not consistent in different regions.

Key words Hequan Lake； Water quality evaluation； Fuzzy mathematics； Space distribution

水質(zhì)評價作為水環(huán)境管理的重要依據(jù)，被廣泛應(yīng)用于水環(huán)境中。濕地水環(huán)境質(zhì)量是衡量濕地生態(tài)系統(tǒng)健康水平的重要指標(biāo)，在濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價中備受關(guān)注[1]，國內(nèi)已經(jīng)開展了大量對各類型濕地水質(zhì)的評價研究，如對濱海濕地[2]、湖泊[3]和河流[4]等水體的水質(zhì)進行了評價研究。而可靠的水質(zhì)評價結(jié)果，一方面取決于監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；另一方面依賴于評價方法的科學(xué)性，評價方法不同，評價結(jié)果往往存在較大的差異[5]。模糊綜合評判法不僅綜合考慮了水體污染程度由輕到重逐漸變化的模糊特性，而且還可以獲得科學(xué)、合理的水質(zhì)評價結(jié)果[6-9]。所以，模糊綜合評判法在天然水體的水質(zhì)評價中被廣泛應(yīng)用。

近年來，由于鶴泉湖旅游業(yè)的發(fā)展，湖泊水質(zhì)有一定的下降，為正確、全面了解鶴泉湖的水質(zhì)狀況，避免單點位湖泊水質(zhì)分析的片面性，明確湖泊水質(zhì)時空分布的特征；同時為保護鶴泉湖濕地、實現(xiàn)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康恢復(fù)和發(fā)展提供依據(jù)，筆者采用了模糊綜合評價法對永寧縣鶴泉湖開展多點位、多指標(biāo)的水質(zhì)空間分布分析。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

鶴泉湖位于銀川市永寧縣城東北2 km，109國道與觀湖路交界東側(cè)1.5 km處，北距銀川市18 km，東臨黃河2 km，湖區(qū)凈水面積26.7 hm2。湖區(qū)豐水期面積200 hm2，枯水期面積30 hm2，平均水深1.9 m，最深處達(dá)4 m，湖底為黑色淤泥，水體pH為8.0～8.7，偏堿性（冰封期除外）。鶴泉湖平均海拔高度1 096 m，屬中溫帶荒漠草原氣候帶，具有典型的大陸性氣候特征，年平均降雨量202.4 mm，年平均蒸發(fā)量1 785.7 mm，年平均氣溫8.1 ℃，年平均無霜期166 d，年平均日照2 866.7 h，冰封期120 d左右。 作為銀川市重要的濕地公園之一，鶴泉湖為水生生物提供了良好的生境。該地區(qū)盛產(chǎn)野鴨、水鳥及各種魚類，生態(tài)環(huán)境良好。浮游動物和底棲動物豐富，水生植物主要為沉水植物和挺水植物，湖中有大量的蘆葦叢，各生物群落鑲嵌構(gòu)成了鶴泉湖獨特的景觀。

1.2采樣點的布設(shè)與采集

采樣時間為2013年9月，使用簡易采水裝置采集水樣，用聚乙烯塑料桶儲存水樣。根據(jù)湖面水生植物分布特征選取23個采樣點（由于21、24號位點與該區(qū)其他點位的監(jiān)測值相差懸殊，因此在圖中刪除了這2個點位），并把這23個點分為碼頭區(qū)、湖泊主體水域、湖泊外圍渠系和廊道，具體分布情況見圖1?，F(xiàn)場測定水溫、pH，采集完水樣現(xiàn)場固定后，盡快送回實驗室進行水樣的預(yù)處理，水樣在運輸過程中應(yīng)避免震動和碰撞。

1.3測定指標(biāo)與方法

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），選用了化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH4+N）、總磷（TP）作為評價鶴泉湖水質(zhì)的重要指標(biāo)。其中，水樣COD的測定選用重鉻酸鉀法；NH3N的測定采用納氏試劑分光光度法；TP的測定采用鉬酸銨分光光度法。

2 水質(zhì)評價

模糊數(shù)學(xué)法在水質(zhì)評價中的應(yīng)用分為模糊聚類分析法和模糊綜合評價法。模糊綜合評價法是根據(jù)給出的評價標(biāo)準(zhǔn)和實測值，經(jīng)過模糊變換，對評價對象給出總的評價結(jié)果的一種方法。在評價中，找出影響水質(zhì)的各主要因素，確定評價因子集、評價集、隸屬函數(shù)，然后通過計算各因素的權(quán)重和隸屬度，得到綜合隸屬度，最終確定水質(zhì)類別[10-11]。