王小云 孫紅艷

摘要 [目的]為了了解安吉縣賦石水庫(kù)流域內(nèi)河流水質(zhì)狀況。

[方法]2010年7月對(duì)該流域河流中15個(gè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)取樣，采用室內(nèi)測(cè)試分析和模糊數(shù)學(xué)綜合分析法，分析了各測(cè)點(diǎn)DO、CODMn、NH4+N、TN和TP 5項(xiàng)指標(biāo)。[結(jié)果]構(gòu)建了評(píng)價(jià)因素和評(píng)價(jià)等級(jí)的論域，計(jì)算了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)因子的關(guān)系矩陣，確定了監(jiān)測(cè)因子的權(quán)重，并采用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明該流域河流水質(zhì)為V類水，主要污染物為CODMn和TN。[結(jié)論]2010年7月以后該流域水質(zhì)出現(xiàn)惡化，主要污染因子為CODMn和TN，需要加強(qiáng)對(duì)面源污染的管控。

關(guān)鍵詞 模糊綜合評(píng)價(jià)；監(jiān)測(cè)因子；水質(zhì)；評(píng)價(jià)；賦石水庫(kù)流域

中圖分類號(hào) S181.3；X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）20-06656-03

Rivers Water Quality Analysis in Fushi Reservoir Watershed by Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

WANG Xiaoyun，SUN Hongyang

（Institute of Shanxi Soil and Water Conservation， Taiyuan， Shanxi 030045；Institute of Chemical and Biological Technology，Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan，Shanxi 030021）

Abstract [Objective] To understand water quality of Fushi reservoir watershed rivers in Anji County. [Method] 15 monitoring points in rivers of Fushi reservoir watershed were monitored in July 2010， using indoor test analysis and fuzzy comprehensive analysis， 5 indicators of DO， CODMn， NH4+N， TN and TP were analyzed. [Result] The domain of evaluation factors and rank was established， the relation matrices of evaluation factors in each monitoring site were calculated， the weights of monitoring factor were determined. The water quality of every monitoring point was evaluated by the fuzzy comprehensive evaluation method. The evaluation results showed that the water quality of rivers in Fushi reservoir watershed was grade Ⅴ， and the main pollution sources were CODMn and TN. [Conclusion] After July in 2010， the water quality has degraded by the CODMn and TN， so it is necessary to strengthen management and control of the non-point source pollution.

Key words Fuzzy comprehensive evaluation； Monitoring factor； Water quality； Evaluation； Fushi reservoir

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)所面臨的生態(tài)環(huán)境壓力也日趨增大，而水污染問題已經(jīng)成為制約我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的主要因素之一。目前我國(guó)大型湖庫(kù)均面臨著水體惡化和富營(yíng)養(yǎng)化的危害，而偏遠(yuǎn)山區(qū)和農(nóng)林業(yè)發(fā)展地帶的河流由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量肥料的使用面臨著農(nóng)業(yè)面源污染的風(fēng)險(xiǎn)。目前這種狀況已經(jīng)引起了我國(guó)相關(guān)部門的重視，并逐漸提高了管理和治理的力度。目前針對(duì)水質(zhì)的評(píng)價(jià)方法有指數(shù)評(píng)價(jià)法[1]、向量分類機(jī)評(píng)價(jià)法[2]、灰色關(guān)聯(lián)分析法[3]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[4]、模糊綜合評(píng)價(jià)法與地理信息系統(tǒng)的聯(lián)用等[5]。由于賦石水庫(kù)流域主要為農(nóng)業(yè)區(qū)，污染物來(lái)源復(fù)雜且支流干流間相互交替，因此為了更直觀地反映這種水質(zhì)的不確定性，筆者采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)該流域河流的水體質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)估[6-7]，以期為該流域管理部門政策制定和管理措施的實(shí)施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概括

賦石水庫(kù)（30°38′N、119°30′E）位于浙江省安吉縣境內(nèi)，流域面積達(dá)331 km2，是典型的低山丘陵地區(qū)。該水庫(kù)于1980年建在西苕溪上游的西溪上，庫(kù)容2×108 m3，以蓄洪、發(fā)電和提供飲用水為主。該水庫(kù)灌溉農(nóng)田8 000 hm2，年發(fā)電量5.4×104 kW，每天為安吉縣人民提供飲用水2.5×104 m3，為該縣主要的集中式生活用水供應(yīng)區(qū)。流域內(nèi)主要種植水稻和蔬菜，山坡和丘陵地段主要以毛竹和板栗為主，因此有“中國(guó)竹鄉(xiāng)”之稱。該流域是典型的海洋季風(fēng)氣候，年平均降水量為1 344.1 mm，年平均氣溫為16.6 ℃，最高和最低氣溫分別為38.7和-8.5 ℃。

1.2 樣品采集點(diǎn)的布置

依據(jù)賦石水庫(kù)流域河流分布的特征，將流域內(nèi)樣品采集點(diǎn)分為兩部分。第一部分為賦石水庫(kù)流域內(nèi)的干流-西溪和主要支流上所布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中西溪上共布置G1～G6共6個(gè)取樣點(diǎn)，G1、G2、G3、G5和G6所對(duì)應(yīng)處的支流上布置Z1、Z2、Z3、Z5和Z6共5個(gè)取樣點(diǎn)；第二部分為賦石水庫(kù)支流（直接注入賦石水庫(kù)但相對(duì)較小的河流-大坑溪和尚梅溪），支流西溪從上游到下游布置6個(gè)取樣點(diǎn)，西溪上較大支流各布置1個(gè)取樣點(diǎn)。尚梅溪為賦石水庫(kù)支流，布置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，大坑溪由于有較大的支流七管溪，故布置3個(gè)點(diǎn)。取樣點(diǎn)布置位置如圖1所示。

1.3 樣品的采集和測(cè)試項(xiàng)目

從2010年7月對(duì)賦石水庫(kù)流域上游河流水體進(jìn)行取樣，并立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室測(cè)試分析溶解氧（DO）、pH、化學(xué)耗氧量（CODMn）、銨態(tài)氮（NH4+N）、總氮（TN）、總磷（TP）共5項(xiàng)含量。

1.4 測(cè)試分析方法

所有項(xiàng)目分析方法均采用國(guó)標(biāo)方法[8]。其中DO采用便攜式溶解氧法、CODMn采用酸性法測(cè)量、NH4+N 采用水楊酸次氯酸鈉法、總氮采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法、總磷采用堿性過硫酸鉀氧化紫外分光光度法。該試驗(yàn)所使用水質(zhì)監(jiān)測(cè)因子均為3次實(shí)測(cè)值的均值。

在對(duì)賦石水庫(kù)流域河流水質(zhì)進(jìn)行分級(jí)時(shí)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）[9]，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)采用模糊數(shù)學(xué)法[10-11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 河流水質(zhì)評(píng)價(jià)因子分析

2010年7月對(duì)賦石水庫(kù)流域河流各取樣點(diǎn)水質(zhì)進(jìn)行測(cè)試分析，由表1可知，該流域各河流中DO的含量均大于6，若以DO為因子進(jìn)行單因子標(biāo)識(shí)指數(shù)法[12]評(píng)價(jià)，該流域河流水質(zhì)均屬于一類水，可以作為飲用水源和國(guó)家保護(hù)區(qū)；監(jiān)測(cè)點(diǎn)中有27%的取樣點(diǎn)CODMn含量小于地表水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中一類水的臨界值（2 mg/L），其余各取樣點(diǎn)均介于一類水和二類水之間；該流域各河流中NH4+N的含量均小于地表水一類水的臨界值（0.15 mg/L），因此該河流中不存在氨氮污染；該流域河流各監(jiān)測(cè)點(diǎn)有近27%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)TN含量在1.0～1.5 mg/L，屬于四類水，有13%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)TN含量在1.5～2.0 mg/L，屬于五類水，有60%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)TN含量>2 mg/L，屬于劣五類水，存在氮污染問題；該流域各河流監(jiān)測(cè)點(diǎn)TP含量介于0.02～0.10 mg/L，屬于二類水，可以作為集中式生活飲用水地表水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場(chǎng)、仔稚幼魚的索餌場(chǎng)等[9]。

2.2 評(píng)價(jià)因素論域的建立

此次選取溶解氧（DO），化學(xué)耗氧量（CODMn）、NH4+N、TN和TP共5項(xiàng)參數(shù)作為評(píng)價(jià)因子， 因此評(píng)價(jià)因素的論域?yàn)閁={DO、CODMn、NH4+N、TN、TP}。

2.3 評(píng)價(jià)等級(jí)論域的建立

2.4 模糊關(guān)系矩陣的建立

根據(jù)隸屬度函數(shù)[11]計(jì)算2010年7月賦石水庫(kù)流域河流各監(jiān)測(cè)點(diǎn)5個(gè)因子實(shí)測(cè)值與地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所組成的評(píng)價(jià)集之間的模糊關(guān)系矩陣分別為：

2.5 監(jiān)測(cè)因子權(quán)重的確定

由于每個(gè)參與評(píng)價(jià)的因子對(duì)水質(zhì)影響的貢獻(xiàn)率不同，因此需對(duì)評(píng)價(jià)因子賦予不同的權(quán)重。由根據(jù)均方差法計(jì)算的2010年7月賦石水庫(kù)流域河流取樣點(diǎn)水質(zhì)各污染因子權(quán)重值（表2）可知，2010年7月流域河流有67%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要污染因子為CODMn，次要污染因子為TN；近33%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要污染因子為TN，次要污染因子為CODMn。由此可知，該流域河流中主要的污染因子為CODMn和TN，其中CODMn所占的比重較大。由各監(jiān)測(cè)點(diǎn)污染因子權(quán)重值可知，G1、G2、G3點(diǎn)和Z1、Z2、Z3點(diǎn)處主要和次要污染因子均相同，G5、G6點(diǎn)和Z5、Z6點(diǎn)處污染因子則相反；直接流入賦石水庫(kù)的小河流上的取樣點(diǎn)CS3和SM兩點(diǎn)的主要污染因子為CODMn，而CS1和CS2分別為CS3點(diǎn)處的支流，它們的主要污染因子分別為TN和CODMn。由權(quán)重值可知，該流域地表水分析因子中TP的權(quán)重值最小，其次為NH4+N，而DO的權(quán)重值略大于NH4+N，且與污染因子間的差異較大。由此可知該流域河流中不存在TP和NH4+N的污染。

由于該流域干流各監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間相距不遠(yuǎn)，且地質(zhì)地貌、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況均比較相似，而調(diào)查范圍內(nèi)點(diǎn)源排水口主要為拉絲廠。通過對(duì)拉絲廠排水的分析表明拉絲廠并沒有形成污染，故該流域內(nèi)的點(diǎn)源污染忽略不計(jì)。檢測(cè)區(qū)域面源污染主要為農(nóng)業(yè)面源污染和農(nóng)家所進(jìn)行的小規(guī)模雞、鴨和鵝畜禽養(yǎng)殖，此評(píng)價(jià)結(jié)果可能反映出造成賦石水庫(kù)流域河流的有機(jī)物污染具有相同的因素。

2.6 模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分析

運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)的方法對(duì)2010年7月賦石水庫(kù)流域河流各監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)，并按最大隸屬度原則確定流域內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)類別，結(jié)果表明，按照隸屬度最大原則，2010年7月賦石水庫(kù)河流水質(zhì)均為V類水，水質(zhì)較差，處于污染狀態(tài)。

3 結(jié)論

通過對(duì)賦石水庫(kù)流域河流水體監(jiān)測(cè)、分析和評(píng)價(jià)表明，該流域河流水體中5項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中， CODMn和TN的權(quán)重最大，其次為DO，而TP最小。由此可知，該流域河流水體的主要超標(biāo)污染物為CODMn和TN，而NH4+N 和TP沒有對(duì)水體質(zhì)量造成較大影響。通過調(diào)查可知，該流域2個(gè)明顯的生活和生產(chǎn)特點(diǎn)是造成水體污染的主要原因。由于該流域大面積種植毛竹，且每年均施肥，因此化肥的大量使用是造成該流域TN超標(biāo)的原因之一；該流域農(nóng)村還保留著在河里直接洗滌、傾倒生活和生產(chǎn)用品的傳統(tǒng)習(xí)慣，這造成了河流水體有機(jī)物的超標(biāo)，從而造成CODMn污染。對(duì)該流域河流5項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該流域水體質(zhì)量為國(guó)家Ⅴ類水，處于污染狀態(tài)，急需進(jìn)行管理和整治。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年

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