（晉中市瀟河流域管理局 山西晉中 030600）

1 概況

瀟河是晉中市最大的河流，松塔水庫位于瀟河主流松塔河上，控制流域面積1 174 km2。2011年8月底松塔水庫下閘蓄水以來，每年為晉中城區(qū)和壽陽縣提供城市及工業(yè)用水2 200萬m3，改善瀟河灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉面積1.171萬hm2，極大地緩解了受水區(qū)地面水利用不足，地下水嚴(yán)重超采的矛盾。對松塔水庫地表水水質(zhì)進(jìn)行定量評價(jià)，反映水庫水質(zhì)現(xiàn)狀和變化規(guī)律，進(jìn)一步提出針對性的保護(hù)措施，對晉中市的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

灰色關(guān)聯(lián)法提出了對各子系統(tǒng)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析的概念，通過一定的方法，找到系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的數(shù)值關(guān)聯(lián)程度的關(guān)系，對系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢提出量化的度量。由于灰色關(guān)聯(lián)法具有對樣本規(guī)律性要求不高，定性與定量成果一致，非常適合動(dòng)態(tài)分析等優(yōu)勢，所以，本文采用灰色關(guān)聯(lián)法對松塔水庫水質(zhì)進(jìn)行分析評價(jià)。

2 灰色關(guān)聯(lián)法模型建立

2.1 灰色關(guān)聯(lián)法原理

灰色關(guān)聯(lián)法是對于兩個(gè)系統(tǒng)之間的因素隨時(shí)間或不同對象而變化的關(guān)聯(lián)性大小的量度，稱為關(guān)聯(lián)度。在系統(tǒng)發(fā)展過程中，若兩個(gè)因素變化的趨勢具有一致性，即同步變化程度較高，二者關(guān)聯(lián)程度較高；反之，則較低。在對松塔水庫進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)時(shí)，選取實(shí)測水質(zhì)資料與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行比較，求取汛期與非汛期水質(zhì)與5類水域功能和標(biāo)準(zhǔn)分類級別的關(guān)聯(lián)度，最大值為松塔水庫水質(zhì)對應(yīng)的級別。

2.2 具體計(jì)算步驟

2.2.1 確定實(shí)測數(shù)列和比較數(shù)列

以松塔水庫汛期與非汛期水質(zhì)實(shí)測平均值為實(shí)測數(shù)列，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)5類水域功能和標(biāo)準(zhǔn)分類為比較數(shù)列。實(shí)測數(shù)列松塔水庫汛期或非汛期水質(zhì)實(shí)測平均值為實(shí)測指標(biāo)個(gè)數(shù)，比較數(shù)列地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)5類水域功能和標(biāo)準(zhǔn)分類為5類水域功能和標(biāo)準(zhǔn)分類級別。

2.2.2 無量綱化處理[1]

由于系統(tǒng)中各因素之間量級不同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的量綱也不一定相同，不便于比較，或在比較時(shí)難以得到正確的結(jié)論。因此在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析時(shí)，先進(jìn)行無量綱化的數(shù)據(jù)處理。

2.2.3 求灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)

對于實(shí)測數(shù)列 X0有若干個(gè)比較數(shù)列 X1，X2，X3，…，Xm各比較數(shù)列與實(shí)測數(shù)列的關(guān)聯(lián)系數(shù)ζ可由公式（1）算出。

2.2.4 求關(guān)聯(lián)度

因?yàn)殛P(guān)聯(lián)系數(shù)是比較數(shù)列與實(shí)測數(shù)列的關(guān)聯(lián)程度值，所以它的數(shù)不止一個(gè)，信息過于分散，不便于整體比較，求關(guān)聯(lián)系數(shù)平均值，即關(guān)聯(lián)度，計(jì)算如公式（2）。

式中:Ri——比較數(shù)列對實(shí)測數(shù)列的灰關(guān)聯(lián)度。

2.2.5 關(guān)聯(lián)度排序

通過比較各關(guān)聯(lián)度的大小，找出最大的關(guān)聯(lián)度值，所對應(yīng)的地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)5類水域功能和標(biāo)準(zhǔn)分類級別就是松塔水庫水體的環(huán)境質(zhì)量等級。

3 松塔水庫水體水質(zhì)評價(jià)

3.1 松塔水庫水質(zhì)現(xiàn)狀

為了解松塔水庫水質(zhì)現(xiàn)狀，開展了一年的水質(zhì)監(jiān)測，調(diào)查的主要污染物有:NH3-N、TN、TP、COD，結(jié)果如表1。

表1 松塔水庫主要污染物月度水質(zhì)監(jiān)測值表 單位：mg/L

3.2 評價(jià)因子和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

以 NH3-N、TN、TP、COD 為評價(jià)因子，按汛期、非汛期計(jì)算其平均值見表2，以此數(shù)據(jù)為實(shí)測數(shù)列，以地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)5類水域功能和標(biāo)準(zhǔn)分類級別為比較數(shù)列，見表3。

表2 松塔水庫主要污染物汛期、非汛期水質(zhì)監(jiān)測平均值表單位：mg/L

表3 各評價(jià)因子影響水庫水環(huán)境質(zhì)量比較 單位：mg/L

將松塔水庫汛期、非汛期的實(shí)測數(shù)列無量綱化處理。

首先計(jì)算NH3-N汛期、非汛期的平均值:（0.11+0.15）÷2=0.13

再計(jì)算NH3-N汛期的無量綱化結(jié)果:0.13÷0.11=1.182

NH3-N非汛期的無量綱化結(jié)果:0.13÷0.15=0.867。

同理，計(jì)算出TN、TP、和COD實(shí)測數(shù)列的無量綱化結(jié)果見表4。

同樣將比較數(shù)列進(jìn)行無量綱化處理。

首先計(jì)算NH3-N的5類水質(zhì)級別的平均值:

（0.15+0.50+1.00+1.50+2.00）÷5=1.03

再計(jì)算NH3-N的Ⅰ類水無量綱化結(jié)果:1.03÷0.15=6.867

NH3-N的Ⅱ類水無量綱化結(jié)果:1.03÷0.50=2.060

NH3-N的Ⅲ類水無量綱化結(jié)果:1.03÷1.00=1.030

NH3-N的Ⅳ類水無量綱化結(jié)果:1.03÷1.50=0.687

NH3-N的Ⅴ類水無量綱化結(jié)果:1.03÷2.00=0.515

同理，計(jì)算出TN、TP、和COD比較數(shù)列的無量綱化結(jié)果見表5。

表4 松塔水庫實(shí)測數(shù)據(jù)無量綱化結(jié)果

表5 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分類級別數(shù)值無量綱化結(jié)果

3.3 關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算

3.3.1 汛期關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算

計(jì)算絕對值差，以汛期4個(gè)評價(jià)因子對應(yīng)的值為實(shí)測數(shù)列，與地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的5個(gè)水質(zhì)級別比較數(shù)列分別組合計(jì)算，以Ⅰ類水為例計(jì)算如下:

NH3-N:|1.182-6.867|=5.685

TN:|1.125-5.200|=4.075

TP:|0.702-7.700|=6.998

COD:|1.289-1.600|=0.311

同理，計(jì)算Ⅱ類水、Ⅲ類水、Ⅳ類水和Ⅴ類水，結(jié)果如下:

將數(shù)據(jù)代入公式（1）計(jì)算，其中，分辨系數(shù)ζ取0.5，結(jié)果見表6。

表6 松塔水庫汛期水質(zhì)與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)

3.3.2 非汛期關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算

同理，計(jì)算松塔水庫非汛期水質(zhì)與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，結(jié)果見表7。

表7 松塔水庫非汛期水質(zhì)與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)

3.4 關(guān)聯(lián)度計(jì)算

將表6中的數(shù)據(jù)代入公式2，得出松塔水庫汛期水質(zhì)對應(yīng)各個(gè)評價(jià)等級的關(guān)聯(lián)度。

用同樣的方法，計(jì)算松塔水庫非汛期水質(zhì)對應(yīng)各個(gè)評價(jià)等級的關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表8。

從表8中選取出松塔水庫汛期、非汛期對應(yīng)的最大關(guān)聯(lián)度，即得出松塔水庫汛期、非汛期水質(zhì)對應(yīng)的地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)5類水域功能和標(biāo)準(zhǔn)分類級別的等級。

表8 松塔水庫汛期、非汛期關(guān)聯(lián)度結(jié)果

松塔水庫汛期、非汛期對應(yīng)的最大關(guān)聯(lián)度均為R3，即松塔水庫水質(zhì)汛期、非汛期均為地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水級別。

4 結(jié)語

通過灰色關(guān)聯(lián)法對松塔水庫汛期、非汛期水質(zhì)進(jìn)行分析評價(jià)，結(jié)果表明:松塔水庫水質(zhì)為Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。為改善水環(huán)境，確保松塔水庫作為地表水資源可持續(xù)利用，提出以下保護(hù)措施:

1）保護(hù)區(qū)內(nèi)村鎮(zhèn)生活區(qū)建設(shè)完善的污水收集與處理系統(tǒng)，進(jìn)行旱廁防滲處理和垃圾回收與處理；2）保護(hù)區(qū)耕地實(shí)施退耕還林還草及涵養(yǎng)水源工程或采取有效的措施，減少田間化肥和農(nóng)藥使用量；3）合理規(guī)劃養(yǎng)殖區(qū)域，畜禽養(yǎng)殖場通過設(shè)置沉淀池等方法防止畜禽糞便污水對周圍環(huán)境造成污染；4）做好飲用水水源地環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)管能力建設(shè)，積極進(jìn)行水源地環(huán)境保護(hù)宣傳教育。這樣，使晉中市的母親河——瀟河為區(qū)域的城市生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持久提供符合要求的水資源。