摘要

提出飲用水源地的陸域安全評價是其安全評價的重要組成部分，將南京市夾江水源地安全評價過程分為水質(zhì)評價和陸域安全評價兩部分，選用化學(xué)需氧量、氨氮、硝酸鹽（以N計）作為水質(zhì)評價指標，試驗測取17個采樣點水樣各指標濃度，分析得到其水質(zhì)處于基本安全級別；從影響陸域安全的自然生態(tài)和人類活動等因素出發(fā)，基于遙感和GIS技術(shù)，擬定評價指標體系，構(gòu)建評價模型，研究表明其陸域絕大部分處于安全級別。因此，夾江飲用水源地處于基本安全等級。

關(guān)鍵詞陸域安全評價；水質(zhì)評價；飲用水源地；南京夾江

中圖分類號S181.3；X824；X826；X87文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）05-197-02

作者簡介

鄒樹平（1987-），男，江蘇灌云人，助理工程師，碩士，從事地圖設(shè)計與制圖工作。

收稿日期2015-01-04

水源地安全評價是水處理的基礎(chǔ)，是保障水廠出水安全的前提。水源地安全評價也使得相關(guān)部門能夠了解水源地安全的現(xiàn)狀及其變化趨勢，有利于水源地保護工作的開展?，F(xiàn)階段的水源地安全評價的定量研究主要集中于水質(zhì)評價，對于影響其陸域安全的自然因素以及社會經(jīng)濟因素的研究較少。而水源地既包括一定的水域，也包括相應(yīng)的陸域。筆者在此從水質(zhì)安全和陸域安全2個方面對南京夾江水源地安全評價進行定量研究。

1資料與方法

1.1研究區(qū)范圍

夾江飲用水源地處于長江南京段上游，位于南京市河西地區(qū)（秦淮新河口至三汊河口）與江心洲（洲頭至洲尾）之間，年取水量約380 000 m3，為南京全市提供80%以上的自來水供應(yīng)，是南京市目前最主要的飲用水源地。在原夾江水源地保護區(qū)范圍[1]劃分的基礎(chǔ)上，根據(jù)河流等自然分界并參考上海市黃浦江飲用水源保護區(qū)具體范圍[2]的劃定，將研究區(qū)范圍設(shè)定為江寧區(qū)自來水廠取水口到上游秦淮新河（4.5 km）、北河口水廠取水口到下游三汊河（3.5 km）、夾江水道中心線向兩側(cè)約2 km范圍的水域和陸域，面積約為47 km2。

1.2數(shù)據(jù)及處理

用于指示長江南京段水質(zhì)狀況的主要污染物指標有高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、氨氮、石油類等[3]。根據(jù)飲用水源地水質(zhì)評價標準[4]以及數(shù)據(jù)獲取的難易程度，選用化學(xué)需氧量、氨氮、硝酸鹽（以N計）作為研究區(qū)水質(zhì)評價的指標。設(shè)計17處研究區(qū)水樣采集點，包含了5個入河口點，其他采樣點處岸邊均為泥質(zhì)岸灘。采樣點較均勻地分布在夾江兩岸。在實驗室分別采用重鉻酸鉀法測定化學(xué)需氧量濃度，納氏試劑光度法測定氨氮濃度，酚二磺酸比色法測定硝酸鹽（以N計）濃度[5]。

實際觀測數(shù)據(jù)如水文觀測、氣象觀測、環(huán)境監(jiān)測、GPS定點實測所獲得的數(shù)據(jù)，以及社會經(jīng)濟等統(tǒng)計數(shù)據(jù)等均是GIS研究中空間數(shù)據(jù)的重要來源。但這些數(shù)據(jù)往往是離散的樣本數(shù)據(jù)。離散的數(shù)據(jù)無法直接反映要素的空間分布特性，需要對其進行數(shù)值空間化處理。該研究的定點觀測數(shù)據(jù)主要有研究區(qū)陸域范圍內(nèi)的點源污染，由于數(shù)據(jù)樣本較少、相互獨立且不符合正態(tài)分布的要求，不適合使用復(fù)雜地統(tǒng)計插值方法，而采用相對合適的常規(guī)確定性插值方法進行處理，得到較好的數(shù)值空間化結(jié)果；對于人口、農(nóng)藥、化肥等統(tǒng)計數(shù)據(jù)則采取建立普查小區(qū)，對普查小區(qū)的多邊形賦值來進行數(shù)值空間化處理。使用由AVNIR-2傳感器獲取的10 m空間分辨率ALOS影像數(shù)據(jù)，制定研究區(qū)土地利用分類表，結(jié)合目視解譯知識和實際調(diào)研資料，獲得研究區(qū)土地利用分類圖。

1.3水質(zhì)安全評價

按照文獻[4]中水質(zhì)安全評價方法進行試驗，實地采樣并測取樣品各項目指標的濃度值，與表1的標準限值比對，確定單項指標的評價指數(shù)，如樣品化學(xué)需氧量濃度值>20 mg/L且≤30 mg/L，則該樣品的評價指數(shù)為4。根據(jù)計算得出的常規(guī)項目和有毒有機項目的評價指數(shù)，選取最高（最差）指數(shù)作為夾江水源地水質(zhì)狀況評價結(jié)果。評價等級分為安全、基本安全和不安全3個等級，評價指數(shù)是1和2為安全等級，評價指數(shù)是3為基本安全等級，評價指數(shù)是4和5為不安全等級。

1.4陸域安全評價

1.4.1

評價指標體系。

針對研究區(qū)陸域的特點，以生態(tài)活力、生態(tài)阻力、生態(tài)承載力3個準則來分析影響其安全的自然生態(tài)因素以及點源、面源污染因素和社會經(jīng)濟因素等。根據(jù)主導(dǎo)性、相對獨立性、差異性、可定量化等指標選取原則，建立夾江水源地陸域安全評價指標體系（表2）。

1.4.1.1

生物豐度指數(shù)。

生物豐度指數(shù)=

Abio×∑SiWiStotal，

式中，Abio表示全國豐度指數(shù)的歸一化系數(shù)，取值為400.62[6]；Si表示研究區(qū)土地利用類型i的面積；Wi表示研究區(qū)土地利用類型i的權(quán)重值，i為林地、草地、水域、耕地和園地、建設(shè)用地、其他用地等類型，其權(quán)重分別為0.35、0.21、0.28、0.11、0.04和0.01[7]；Stotal表示研究區(qū)土地總面積。

1.4.1.2

區(qū)域開發(fā)指數(shù)。

區(qū)域開發(fā)指數(shù)=（農(nóng)村建設(shè)用地面積+城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積）/土地總面積×100%。

1.4.1.3

植被指數(shù)（NDVI）。

NDVI =（ρNIR-ρR）/（ρNIR+ρR），

式中，ρNIR和ρR分別指影像近紅外波段和紅外波段的地表反射率。

1.4.1.4

農(nóng)藥使用強度、化肥使用強度。通過查找南京市統(tǒng)計年鑒獲得各行政區(qū)農(nóng)藥、化肥施用的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算南京各個行政區(qū)單位耕地和園地面積農(nóng)藥、化肥的值，即農(nóng)藥使用強度和化肥使用強度。

1.4.1.5

企業(yè)污染強度。對于研究區(qū)內(nèi)尚存的企業(yè)，可以設(shè)定這些企業(yè)的污染排放符合相關(guān)污染物標準。對于符合污染排放標準的企業(yè)，暫不考慮排放污染物的類型，而將企業(yè)污染排放量作為企業(yè)污染強度的量化指標。利用反距離權(quán)重（Inverse Distance Weighted，IDW）插值方法對研究區(qū)內(nèi)企業(yè)污染的排放量進行空間插值，并進行標準化處理，得到企業(yè)污染強度的空間分布。

1.4.1.6

人口密度。通過劃分人口普查小區(qū)實現(xiàn)空間化，研究區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民地人口密度使用江心洲居民總戶數(shù)與居民地面積的比值表示，城市住宅小區(qū)的人口密度即為每個居民小區(qū)的人口（總戶數(shù)）與面積的比值。

1.4.2

評價指標的標準化。對于未作標準化處理的指標，采用極差標準化方法進行處理。與評價目標正相關(guān)的評價指標的極差標準化使用公式A=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）×100進行計算，

與評價目標負相關(guān)的評價指標的極差標準化使用公式A=100-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）×100進行計算，

式中，A為標準化值，X為實測值，Xmax為實測值中的最大值，Xmin為實測值中的最小值。

1.4.3

評價指標權(quán)重的確定。

采用層次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）確定各個評價指標的權(quán)重，具體步驟詳見文獻[8]。

1.4.4

安全評價指數(shù)的計算。

其計算公式為ESI=∑ni=1Wi×Ci，

式中，ESI是指安全評價綜合指數(shù)，Wi是指i因子權(quán)重值，Ci是指i因子的無量綱化值。

1.4.5

安全等級標準的制定。建立如表3所示的綜合指數(shù)取值區(qū)間、安全評價指數(shù)與生態(tài)安全等級對應(yīng)表。如當(dāng)綜合指數(shù)取值在≥0且<20時，安全評價指數(shù)為5；當(dāng)安全評價指數(shù)為4或5時，安全等級為不安全。

2結(jié)果與分析

在水質(zhì)安全評價過程中，選取17個采樣點，其中包含了5個入河口點，其他采樣點處岸邊均為泥質(zhì)河灘。實驗室測量得到的水質(zhì)指標濃度顯示，編號為1的水樣氨氮濃度和化學(xué)需氧量濃度高于均值，編號為2、3、16的水樣氨氮濃度和硝酸鹽濃度高于均值。究其原因，采樣點1、3、16位于入河口處，采樣點2位于渡船碼頭附近。研究區(qū)常規(guī)項目評價中，編號為1、2、3、16的水樣常規(guī)評價指數(shù)為3，處于基本安全級別，其他水樣評價指數(shù)為2，處于安全級別；有毒有機項目的水樣評價指數(shù)為1，處于安全級別。由此可知，夾江水源地水質(zhì)處于基本安全等級。

在陸域安全評價過程中，通過層次分析法獲得指標權(quán)重，分別記生物豐度指數(shù)、植被指數(shù)（NDVI）、區(qū)域開發(fā)指數(shù)、農(nóng)藥使用強度、化肥使用強度、企業(yè)污染強度、人口密度圖層分別為Lyr1、Lyr2、Lyr3、Lyr4、Lyr5、Lyr6、Lyr7，則可得安全綜合指數(shù)ESI的圖層運算公式為：LyrESI=0.055×Lyr1+0.165×Lyr2+0.067×Lyr3+0.178×Lyr4+0.112×Lyr5+0.369×Lyr6+0.054×Lyr7。結(jié)果顯示，研究區(qū)陸域安全綜合指數(shù)值主要集中在60～100，少部分范圍處于40～60。與表3對照可知，綜合指數(shù)取值處于40～60為基本安全級別，處于60～100為安全級別。因此，研究區(qū)陸域絕大部分地區(qū)處于安全等級。

3 結(jié)論

從影響飲用水源地安全的因素得出，評價飲用水源地安全狀況既要定量分析其水質(zhì)安全，也要定量評價水源地陸域安全，并取較差等級最終評價結(jié)果。研究表明，南京夾江水源地水質(zhì)處于基本安全等級，陸域處于為安全等級。由此得到，夾江飲用水源地安全評價結(jié)果為基本安全等級。

為了提高夾江飲用水源的安全性，應(yīng)繼續(xù)對研究區(qū)的污染企業(yè)進行治理和搬遷，減少企業(yè)污染和農(nóng)藥化肥的使用；控制輪渡碼頭的污染；對荒地等未利用地進行合理規(guī)劃，提高城市綠地面積。

參考文獻

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[8] SAATY T L.Decision making with the analytic hierarchy process[J]. Int J Services Sciences， 2008， 1（1）：83-98.

責(zé)任編輯喬利利責(zé)任校對李巖