趙金香，趙 旭，趙夢(mèng)舟

(1.北京市潮白河管理處，北京 101300;2.北京市密云水庫(kù)管理處，北京 101512;3.北京市京密引水管理處，北京 101400)

我國(guó)地域遼闊，土地廣袤，自然環(huán)境優(yōu)越，水資源十分充足，境內(nèi)河流數(shù)量也較多。但是由于自然環(huán)境、地勢(shì)、河流方向、土壤關(guān)聯(lián)度等因素的影響，不同區(qū)域河流的水質(zhì)存在極大的差異[1]。地勢(shì)平緩低洼，防護(hù)結(jié)構(gòu)深度較低的河流，通常上下游的河道會(huì)呈現(xiàn)出縱橫交織，河湖相連的狀態(tài)，河道內(nèi)部由于外力作用以及風(fēng)力侵蝕等影響，會(huì)產(chǎn)生大量的沉積砂石，阻礙水流的暢通[2]。而地勢(shì)高、河道深的河流，雖然沉積泥沙量較小，但是在高速發(fā)展的現(xiàn)代化背景之下，各種工廠所排放的生活污水會(huì)造成水資源的污染，促使水環(huán)境日益惡化，逐漸成為可持續(xù)發(fā)展社會(huì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要阻礙因素之一[3]。水質(zhì)評(píng)估是水環(huán)境改善過(guò)程中極為關(guān)鍵的一項(xiàng)工作，對(duì)于后續(xù)的河流維護(hù)以及防護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)均存在直接的影響。本文以潮白河作為分析的主要目標(biāo)對(duì)象，對(duì)潮白河流域河道水環(huán)境改善效果評(píng)價(jià)方法作出分析和研究[4]。

考慮到最終分析結(jié)果的可靠性與精準(zhǔn)性，本文會(huì)以較為真實(shí)的潮白河流域環(huán)境作為測(cè)定基礎(chǔ)，在獲取數(shù)據(jù)信息的同時(shí)，結(jié)合實(shí)際的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建更為靈活、多變的評(píng)估方式[5]。從多個(gè)方向，提取河流在水環(huán)境改善過(guò)程中存在的相關(guān)問(wèn)題，通過(guò)實(shí)際的改善效果，制定更具針對(duì)性的評(píng)估方案，在綜合處理的背景下，獲取一個(gè)連通性的評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合特殊的方式完成分析與研討。在確保潮白河水環(huán)境改善效果的同時(shí)，也可以通過(guò)評(píng)估的結(jié)構(gòu)對(duì)改善方案作出調(diào)整，進(jìn)一步細(xì)化、延伸河流的評(píng)估范圍，為后續(xù)的處理建設(shè)提供理論依據(jù)。

1 潮白河流域河道水環(huán)境改善效果評(píng)價(jià)方法

1.1 基礎(chǔ)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

河流水質(zhì)的評(píng)價(jià)是一項(xiàng)極為繁瑣且嚴(yán)密的工作，評(píng)價(jià)過(guò)程中會(huì)涉及不同的關(guān)聯(lián)指標(biāo)以及外部因素，均會(huì)對(duì)最終的評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)造成影響[6]。因此，構(gòu)建科學(xué)合理的指標(biāo)體系是確保評(píng)價(jià)結(jié)果精準(zhǔn)性、可靠性的重要方式之一。本文對(duì)潮白河的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系劃分為以下4個(gè)部分，分別是內(nèi)部結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)、水動(dòng)力評(píng)價(jià)、水質(zhì)評(píng)價(jià)以及外部河道評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)的層級(jí)是多方向、多目標(biāo)的，在評(píng)價(jià)體系之中，每一個(gè)指標(biāo)和評(píng)價(jià)目標(biāo)均會(huì)起到指引的作用[7]，潮白河首先是對(duì)河網(wǎng)以及內(nèi)部的結(jié)構(gòu)作出改善，可以獲取出河流的連通系數(shù)，并計(jì)算河網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的實(shí)際數(shù)值。隨后，在基礎(chǔ)是水動(dòng)力的標(biāo)準(zhǔn)之上，核定對(duì)應(yīng)的水環(huán)境指標(biāo)；舉例來(lái)說(shuō)：污染濃度、單項(xiàng)水質(zhì)等。結(jié)合基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)，劃定對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)范圍，獲取頻率，分析河道的評(píng)價(jià)范圍以及覆蓋層級(jí)，進(jìn)一步完善整體評(píng)價(jià)體系的應(yīng)用效果，為后續(xù)的評(píng)價(jià)工作奠定更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)條件。

1.2 連通評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

所謂連通評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)，主要指的是區(qū)域性的評(píng)價(jià)方式，一般被應(yīng)用在大型河流或者河流分支的水環(huán)境評(píng)估工作之中?？梢韵扔?jì)算出目標(biāo)流域的單元評(píng)估權(quán)重值，具體如下。

(1)

式中，L—單元評(píng)估權(quán)重；e—評(píng)估限制值。

通過(guò)上述計(jì)算，可以得出實(shí)際的單元評(píng)估權(quán)重。然后，將目標(biāo)河流的水環(huán)境改善數(shù)據(jù)添加在評(píng)價(jià)的結(jié)構(gòu)之中，從而形成實(shí)時(shí)的評(píng)價(jià)結(jié)果。構(gòu)建連通評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分層級(jí)對(duì)評(píng)估權(quán)重加權(quán)，逐步形成大面積的評(píng)價(jià)環(huán)境，在這種區(qū)域進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]。需要注意的是，可以盡量排除存在的誤差值，此時(shí)得出的評(píng)價(jià)結(jié)果也是模糊性的，僅供后續(xù)評(píng)價(jià)處理參考數(shù)據(jù)。

1.3 雙向階段式水環(huán)境改善效果評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

與傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)模型不同的是，雙向階段式評(píng)價(jià)相對(duì)更加靈活、多變，在面對(duì)復(fù)雜的河道環(huán)境時(shí)，可以更為精準(zhǔn)的測(cè)算，確保最終評(píng)價(jià)結(jié)果的真實(shí)可靠。在基礎(chǔ)計(jì)算模型之中，添加上述連通評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)，形成基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)環(huán)境，此時(shí)，根據(jù)評(píng)價(jià)的區(qū)域性需求，設(shè)定雙階向的評(píng)估模型結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 雙向階段式評(píng)價(jià)模型結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)圖1，可以完成對(duì)雙向階段式評(píng)價(jià)模型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。多層級(jí)、多目標(biāo)的階梯式評(píng)價(jià)模式，可以更好地分解水環(huán)境中存在的細(xì)節(jié)問(wèn)題。

與此同時(shí)，還可以做到均衡測(cè)定，形成穩(wěn)定、多角度評(píng)價(jià)的結(jié)果。雙向評(píng)價(jià)實(shí)際上是階段式評(píng)價(jià)模型的一種升級(jí)，可以進(jìn)一步擴(kuò)展延伸水質(zhì)的評(píng)價(jià)范圍，在實(shí)際的處理過(guò)程中，降低評(píng)價(jià)誤差的出現(xiàn)概率，消除外部因素對(duì)于評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的影響，完成模型的構(gòu)建。但是這部分需要注意的是，雙向階梯式的評(píng)價(jià)模型的引導(dǎo)評(píng)價(jià)目標(biāo)一般是多個(gè)，不同方向、區(qū)域均需要設(shè)定獨(dú)立的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)目標(biāo)，隨著潮白河的變化，作出評(píng)價(jià)模式的改變，進(jìn)而更好地劃分評(píng)價(jià)層級(jí)，完善優(yōu)化評(píng)價(jià)模型的內(nèi)部功能。

1.4 水動(dòng)力分層評(píng)價(jià)矩陣建立

在完成對(duì)雙向階段式水環(huán)境改善效果評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建之后，接下來(lái)，需要建立水動(dòng)力分層評(píng)價(jià)矩陣[9]。這部分主要是先獲取潮白河的基礎(chǔ)水動(dòng)力范圍，結(jié)合評(píng)價(jià)模型的劃定情況，建立層級(jí)目標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣，計(jì)算出水動(dòng)力負(fù)數(shù)[10]：

D=(2w-1)+3n

(2)

式中，D—水動(dòng)力負(fù)數(shù)；w—水面率，%；n—預(yù)設(shè)終值。

通過(guò)上述計(jì)算，可以得出實(shí)際的水動(dòng)力負(fù)數(shù)。此時(shí)的水動(dòng)力負(fù)數(shù)比在0.5以下，表明環(huán)境較好，在合理的安全范圍之內(nèi)，反之，如果此時(shí)的水動(dòng)力負(fù)數(shù)比在0.5以上，表明環(huán)境較差，需要進(jìn)一步改善和處理。

在預(yù)設(shè)的分層矩陣之中，隨著水動(dòng)力數(shù)值的變化，更改各個(gè)層級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，獲得不同的評(píng)價(jià)結(jié)果。另外，為了降低矩陣的評(píng)價(jià)誤差，可以采用評(píng)價(jià)模型，先計(jì)算出單向區(qū)域的評(píng)價(jià)值，通過(guò)水利工程的調(diào)度，將潮白河河道雙向水流逐漸調(diào)整為單向水流，不僅可以增加流域內(nèi)污水的排出量，還有利于增加評(píng)價(jià)結(jié)果的精準(zhǔn)度。再加上水動(dòng)力分層評(píng)價(jià)矩陣的限制，可以更好地確保測(cè)定結(jié)果的真實(shí)可靠性。

1.5 比照評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)河道水環(huán)境改善效果評(píng)價(jià)

完成對(duì)水動(dòng)力分層評(píng)價(jià)矩陣的建立之后，接下來(lái)，需要采用比照評(píng)估的方式來(lái)最終實(shí)現(xiàn)潮白河流域河道水環(huán)境改善效果評(píng)價(jià)?？梢栽诮ㄔO(shè)初期與末期分別設(shè)定不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，最終也可以得出不同的評(píng)價(jià)結(jié)果。

采用評(píng)價(jià)模型，計(jì)算出評(píng)價(jià)的差異范圍，此時(shí)，將前后得出的兩個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果相減，得出的差值在預(yù)設(shè)的范圍之內(nèi)，表明評(píng)價(jià)的結(jié)果可靠，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值；反之，如果得出的差值并未在預(yù)設(shè)的范圍之內(nèi)，表明評(píng)價(jià)的結(jié)果存在誤差，不能作為后續(xù)建設(shè)評(píng)價(jià)的參考數(shù)據(jù)以及信息，需要進(jìn)行重新測(cè)定。比照評(píng)價(jià)法的覆蓋影響范圍較大，所以在應(yīng)用的過(guò)程中并不會(huì)受到過(guò)大的限制，可以確保評(píng)估結(jié)果。

2 實(shí)例分析

2.1 G河流水質(zhì)改善效果及評(píng)價(jià)現(xiàn)狀

G河流位是潮白河的一個(gè)分支，分支河流數(shù)量較多，水網(wǎng)密布，如圖2所示。

圖2 G河流現(xiàn)狀呈現(xiàn)圖示

河道治理與截污工程的設(shè)定僅僅起到了基礎(chǔ)性的作用，G河流部分流域的水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率仍然較低。工程完工之后，依據(jù)國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)改善效果作出評(píng)價(jià)和核驗(yàn)。采用單一采樣評(píng)估的方式，將G河流分別劃定為不同的測(cè)試階段，每一個(gè)測(cè)試階段均是獨(dú)立的，所采集的樣本也分開(kāi)測(cè)驗(yàn)。但是最終所得出的評(píng)估結(jié)果卻并不可靠，不具備研究?jī)r(jià)值，反而為后續(xù)的評(píng)估工作造成了阻礙，營(yíng)造出較為糟糕的評(píng)價(jià)環(huán)境。

2.2 G河流評(píng)價(jià)水質(zhì)改善效果評(píng)價(jià)實(shí)證

經(jīng)過(guò)上述對(duì)G河流水質(zhì)改善效果及評(píng)價(jià)現(xiàn)狀的分析之后，接下來(lái)，根據(jù)特定的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)更為具體、完整的評(píng)價(jià)。首先，需要獲取G河流的單向引水距離，選擇MIKE11的水動(dòng)力模塊與對(duì)流擴(kuò)散模塊形成評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)層級(jí)模塊，隨后，根據(jù)水質(zhì)的變化情況，計(jì)算出修正系數(shù)：

(3)

式中，H—修正系數(shù)；S—擴(kuò)散距離,m;d—極限評(píng)估差值。

通過(guò)上述計(jì)算，可以得出實(shí)際的修正系數(shù)。隨后，獲取基礎(chǔ)性的水環(huán)境變化數(shù)據(jù)以及信息，測(cè)定在水質(zhì)變化的過(guò)程中，階段式評(píng)估均值如下式：

(4)

式中，B—階段式評(píng)估均值；w—水中污染物濃度，mg/L;m—降解系數(shù);f—源匯濃度,mg/L。

通過(guò)上述計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的階段式評(píng)估均值。將其作為G河流評(píng)估的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)G河流的特征以及水環(huán)境的優(yōu)化實(shí)況，提取優(yōu)化過(guò)程中存在的問(wèn)題，同時(shí)構(gòu)建對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 G河流評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)圖3，可以完成對(duì)G河流評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與調(diào)整。此后，結(jié)合雙向評(píng)估模型，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)權(quán)重，如式5：

(5)

式中，K—評(píng)價(jià)權(quán)重;t—水質(zhì)差值。

通過(guò)上述計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的評(píng)價(jià)權(quán)重值，結(jié)合此時(shí)其他的評(píng)估數(shù)據(jù)，與國(guó)際化的評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)相比照，獲取最終的評(píng)價(jià)誤差，見(jiàn)表1。

表1 實(shí)例分析結(jié)果對(duì)比表

根據(jù)表1，可以完成對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析：與基礎(chǔ)性的水環(huán)境改善效果評(píng)估方法相對(duì)比，本文所設(shè)計(jì)的雙向階段式水環(huán)境改善效果評(píng)估測(cè)試組最終得出的評(píng)價(jià)誤差比率相對(duì)較小，表明在實(shí)際測(cè)定的過(guò)程中，差異值較小，評(píng)級(jí)的精準(zhǔn)性更高一些，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出對(duì)潮白河流域河道水環(huán)境改善效果評(píng)價(jià)方法，采用動(dòng)態(tài)的處理方式，分層級(jí)多目標(biāo)評(píng)價(jià)，能夠降低水環(huán)境改善效果評(píng)價(jià)誤差，可以比照特定的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，獲取可靠、精準(zhǔn)的評(píng)估結(jié)果。但是由于河流水質(zhì)容易受到多種因素的影響，可能會(huì)使水環(huán)境改善效果評(píng)價(jià)結(jié)果受到影響。因此，在未來(lái)的研究中還需要擴(kuò)大對(duì)影響水環(huán)境因素的研究，為河流的細(xì)化改善奠定更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。