青島市入海河流入海口水質評價及水質改善措施

劉 巖

(山東師范大學 地理與環(huán)境學院，山東 濟南 250014)

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青島市入海河流入海口水質評價及水質改善措施

劉 巖

(山東師范大學 地理與環(huán)境學院，山東 濟南 250014)

根據(jù)2015年4個季度青島市主要入海河流入海口的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用熵權法與模糊綜合評價相結合的方法，對5條入海河流的水質進行了評價，評價時選取了5個評價指標，分別是高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、總氮、化學需氧量、總磷。評價結果表明：從整體上看，在時間變化上，冬、夏季水質污染最為嚴重，春季次之，秋季較前三者相比水質較好；在空間變化上，各監(jiān)測點的水質由劣到優(yōu)的順序依次為：李村河(Ⅴ)、海泊河(Ⅴ)、大沽河(Ⅳ)、墨水河(Ⅲ)、風河(Ⅱ)。在此基礎上，分析了青島市入海河流水質變化的原因，并提出了相應的改善水質的措施。

青島市；入海河流；模糊綜合評判；熵權法；水質評價

1　研究區(qū)概況

青島市位于山東半島東部沿海地區(qū)，總面積約11282 km2,，位于東經(jīng)119°30′～121°00′、北緯35°35′～37°09′，屬溫帶季風氣候。據(jù)資料，青島市多年平均降水資源量和河川徑流量分別為73.43億m3和19.104億m3，其中地下水資源量和水資源總量分別為10.642億m3和23.921億m3，青島市人均占有量342m3，屬于嚴重缺水地區(qū)[1，2]。筆者以青島市5條主要入海河流李村河、海泊河、墨水河、風河和大沽河作為研究對象(表1)，對這五條河流的入海口監(jiān)測斷面的數(shù)據(jù)進行水質評價。

表1　青島市5條主要入海河流概況

2　研究方法與數(shù)據(jù)來源

(1)評價指標的選擇采用統(tǒng)計學中的累計頻率法，計算公式見參考文獻[3]。

(2)熵權法確定權重。權重的計算意義在于衡量某一因子對水質污染的影響程度，在計算評價指標權重的方法中，采用熵權法可使評價結果更實際，各評價指標熵權的計算步驟見參考文獻[4～6]。

(3)基于熵權的水質模糊綜合評判模型。其模糊綜合評判法主要計算步驟見參考文獻[7～9]。

(4)數(shù)據(jù)采用青島市五條主要入海河流入海口2015年4個季度的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)，五條河流分別為李村河、海泊河、墨水河、風河、大沽河，對五條河流四個季度的水質分別進行評價。在進行各季度評價時，由于每季度每月各采樣一次，因此采用3個月的監(jiān)測數(shù)據(jù)平均值作為該季度的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3　青島市入海河流水質評價

3.1評價指標及評價標準

3.1.1評價指標的選取

首先采用前文介紹的累計頻率法選取評價指標。根據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)，pH值中在6.9～8.1之間，已達到Ⅲ類標準，據(jù)表2，5個監(jiān)測斷面的pH值均達標，因此排除pH這一指標。在選取剩余評價指標時遵循以下原則。

(1)pi≥85%。

(2)選擇評價指標時，優(yōu)先選取各監(jiān)測斷面共有的指標，同時監(jiān)測指標的超標次數(shù)大于4，并且考慮各監(jiān)測斷面超標明顯的指標。

按以上方法，在各監(jiān)測點位選取了5個評價指標，分別為高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、總氮、化學需氧量、總磷。

表2　青島市主要入海河流入海口監(jiān)測斷面各季度監(jiān)測數(shù)據(jù)平均值　mg/L

數(shù)據(jù)來源：山東省環(huán)保廳網(wǎng)站

3.1.2評價標準

以《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)作為本次評價標準值，見表3。

表3　本次評價的基本指標《地表水環(huán)境質量標準》標準值　mg/L

4.2計算模糊關系矩陣

以青島市五條主要入海河流入海口2015年第一季度的水質評價為例，將實測平均值及評價標準分別代入隸屬函數(shù)計算公式，分別計算出5個監(jiān)測點的模糊關系矩陣R為：

3.3計算權重

運用熵權系數(shù)法計算各評價指標的權重，首先將各監(jiān)測點位評價指標實測平均值所組成的判斷矩陣，采用越小越優(yōu)型指標進行標準化處理。得到標準化矩陣B為：

根據(jù)公式，計算出各評價指標的信息熵以及熵權A，結果見表4。

3.4模糊綜合評判

由模糊關系矩陣R和熵權A，根據(jù)公式對5條入海河流入海口2015年第一季度的水質進行模糊綜合評價，模糊算子選擇為合成法，用最大隸屬原則確定評價結果，結果見表5。

表4　各評價指標熵以及熵權

表5　青島市五條入海河流入海口

同理，運用上述方法，分別計算出第二季度、第三季度和第四季度的模糊綜合評價結果，見表6。

表6　第2～4季度模糊綜合評價結果

3.5結果分析

青島市主要入海河流入海口水質的模糊綜合評價的結果表明(表7)，整體上河流水質狀況令人堪憂。

評價數(shù)據(jù)為2015年第一季度到第四季度共四組的監(jiān)測數(shù)據(jù)，即春、夏、秋、冬四季的水質監(jiān)測值。在時間變化上，冬、夏季水質污染最為嚴重，春季次之，秋季較前三者相比水質較好。在空間變化上，各河流的水質由劣到優(yōu)的順序依次為李村河(Ⅴ)、海泊河(Ⅴ)、大沽河(Ⅳ)、墨水河(Ⅲ)、風河(Ⅱ)。在以上5個監(jiān)測斷面中，李村河和海泊河各季度水質均為Ⅴ類標準，說明水污染問題相當嚴重；大沽河和墨水河次之，水污染問題的治理也是迫在眉睫；風河水質處于Ⅱ類水質，水質狀況較好。青島市入海河流水污染的主要因素是工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)生活污水及生活垃圾，超標項目主要是化學需氧量、高錳酸鉀鹽指數(shù)和氨氮等，這些污染物通過降水、淋溶與沖刷進入水體，同時海水倒灌也影響著入海河流的水質。

表7　青島市各斷面的模糊綜合評價結果

4　水質保護措施與對策

4.1擴建污水處理廠，完善污水管網(wǎng)

工業(yè)廢水的亂排亂放是導致水體受污染的最主要原因之一，青島市應充分發(fā)揮污水處理廠的功能，完善污水管網(wǎng)配套工程，從而使污水處理率達標。

4.2建立完善的城鎮(zhèn)生活垃圾收運系統(tǒng)

對城鎮(zhèn)生活垃圾建立完善的收集和清運處理系統(tǒng)，禁止沿河堆放垃圾，并采取措施及時清理河道中的垃圾。

4.3入海前處理措施

河流入海前要采取相應處理措施，減少入海污染物的總量。可在入海口處建立人工生態(tài)草場，種植具有污水凈化能力的水生植物，如蘆葦、蒲草等，從而進一步降低化學需氧量、氨氮、總磷等污染物的入海濃度。

4.4海水倒灌對策

首先是要嚴控地下水開采量，其次要強化節(jié)約用水管理，發(fā)展節(jié)水型工業(yè)、農(nóng)業(yè)和服務業(yè)。工業(yè)方面實現(xiàn)水循環(huán)；農(nóng)業(yè)方面要提高技術水平，使節(jié)水灌溉設施更加完善。

4.5責任環(huán)保意識

廣泛宣傳發(fā)動青島市民群眾，增強市民的環(huán)境保護意識，做到不亂扔垃圾，不亂排亂放，保護環(huán)境人人有責。

5　結論

根據(jù)青島市五條主要入海河流入海口2015年4個季度的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用熵權法與模糊綜合評判相結合的方法，對五條入海河流的水質狀況進行了評價，并在此基礎上提出了水質改善的措施。從整體上看結論如下。

(1)在時間變化上，五條入海河流的水質狀況，冬季和夏季水質污染最為嚴重，春季較為嚴重，秋季較好。

(2)在空間變化上，李村河和海泊河四季水質都污染嚴重，均為Ⅴ類；大沽河為Ⅳ類；墨水河水質類別為Ⅲ類；風河較其他四條入海河流相比，水質較好，四季監(jiān)測結果均為Ⅱ類。

(3)在以上評價基礎上，分析了工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)生活污水及生活垃圾是導致河流污染的主要原因，并提出了相應的措施，以改善入海河流的水質，進一步避免對海水的污染。

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Water Quality Assessment and Improvement Measures of Seagoing Rivers in Estuary of Qingdao City

Liu Yan

(CollegeofGeographyandEnvironment,ShandongNormalUniversity,Jinnan,Shandong250014,China)

According to the water quality monitoring data of five seagoing rivers ( Licun River, Hebo River, Moshui River, Fenghe River and Dagu River ) in Qingdao from first quarter to forth quarter in 2015,we combined entropy-weight method and fuzzy comprehensive evaluation to evaluate water quality of these rivers. In this research, we chose five evaluation indexes, including Potassium Permanganate Index, Biochemical Oxygen Demand, Total Nitrogen, Chemical Oxygen Demand and Total Phosphorus. The results of estimation indicated that the worst water quality pollution was in winter and summer, spring took second place and it was better than other seasons in autumn in the temporal variations. As to the spatial variations, the order of water quality from inferiority to excellence in different measurement stations was Licun River(V), Hebo River(V)，Dagu River(IV), Moshui River(Ⅲ), and Fenghe River(Ⅱ). Finally, we analyzed the causes of water quality change of land streams in Qingdao based on above research and came up with relevant measures.

Qingdao City; seagoing river; fuzzy comprehensive evaluation method; entropy weight method; water quality assessment

2016-07-05

劉巖(1991—)，女，山東師范大學地理與環(huán)境學院碩士研究生。

X824

A

1674-9944(2016)16-0126-04