巢湖水質富營養化綜合評價方法探討

黃 明

（安徽建筑工業學院 環境與能源工程學院，安徽 合肥230022）

巢湖屬淺水、人工控制型湖泊，在正常蓄水位8.0m時，其水域面積約755.0km2，入湖河流共33條，分別屬杭埠-豐樂河、派河、南淝河-店埠河、柘皋河、白石山河、裕溪河7條水系［1-3］。近年來，巢湖水質富營養化問題仍然很突出，因此，對巢湖水質富營養化進行綜合評價是一項重要的工作。本文依據2010年巢湖水質監測數據建立評價模型，并利用Matlab軟件嘗試對巢湖水質富營養化進行綜合評價。

1 水質監測數據和評價標準

巢湖12個水質監測點位置見圖1。選取南淝河入湖區、西半湖湖心、忠廟、東半湖湖心和巢湖船廠5個監測點數據對巢湖水質富營養化進行綜合評價，見表1。

圖1 巢湖水質監測點位置示意圖

巢湖水質富營養化評價標準見表2。

2 評價模型的建立

（1）建立無量綱化實測數據矩陣和評價標準矩陣［4-5］

根據表1和表2，可得到實測數據矩陣X＝（χij）5×4和評價標準矩陣Y＝（ykt）4×5，

表1 2010年巢湖水質實測數據

表2 巢湖水質富營養化評價標準［1］

再建立無量綱化實測數據矩陣：A＝（aij）（i＝1，2，3，4，5；j＝1，2，3，4）和無量綱化評價標準矩陣B＝（bkt）（k＝1，2，3，4；t＝1，2，3，4，5），其中

利用Matlab可以得到

（2）計算各評價指標的權重

首先計算矩陣B的各向量的均值與標準差：

再計算變異系數：

得到各指標權重向量為

根據權重大小，總磷所起的作用最大，耗氧量次之，透明度與總氮權重大小接近，作用相對較小。

（3）建立水質綜合評價模型

利用向量之間的距離來衡量2個向量之間的接近程度，可以調用Matlab軟件中的歐氏距離函數dist（w，p）和絕對值距離函數 mandist（w，p）來計算向量間的距離［4-5］。

計算A中各行向量到B中各列向量的歐氏距離：

計算A中各行向量到B中各列向量的絕對值距離：

3 Matlab編程

計算結果如表3和表4。

從表3和和表4可以看出，盡管歐氏距離與絕對值距離意義不同，但對各監測點的富營養化的評價等級是一樣的。

表3 歐氏距離判別表

表4 絕對值距離判別表

3 結論

對湖泊富營養化程度評價的方法較多，有的是將各指標分別與營養狀態對照進行判定，但各指標間往往缺乏有機聯系，尤其是當各指標反映的營養狀態不一致時，綜合評價就存在不少困難。

通過運用Matlab軟件中的歐氏距離函數dist（w，p）和絕對值距離函數 mandist（w，p）來計算向量間的距離，并建立水質綜合評價模型對各監測點實測數據進行評價，其評價結果一致，表明該評價方法具有穩定性。

［1］屠清瑛，顧丁錫，徐卓然，等.全國湖泊富營養化研究之二——巢湖富營養化研究［M］.合肥：中國科技大學出版社，1991.

［2］安徽水利廳，安徽省環境保護局.安徽省水功能區劃［M］.北京：中國水利水電出版社，2004.

［3］張之源，王培華，張崇岱.巢湖營養化狀況評價及水質恢復探討［J］.環境科學研究，1999，12（5）：45-48.

［4］胡守信，李柏年.基于 MATLAB的數學實驗［M］.北京：科學出版社，2004.

［5］蘇金明，阮沈勇.MATLAB6.1實用指南（上冊）［M］.北京：電子工業出版社，2002.