新疆博斯騰湖不同功能區水質監測與評價

希爾艾力·克尤木

（新疆維吾爾自治區水文局，新疆 烏魯木齊 830000）

博斯騰湖屬于我國最大的內陸湖，是上游的開都河與黃水溝等河流的尾閭，也是下游孔雀河的源頭，作為一個規模巨大的調節性水庫，是整個流域的心臟。博斯騰湖離博湖縣城約14 km，離焉耆縣城24 km，湖面海拔為1048 m，湖面積為998 km2，蓄水量為100×108m3。博斯騰湖西南部有面積不等的16個小型湖泊。在無大雨或暴雨的情況下，博斯騰湖流域山區地表徑流急劇降低，所以博斯騰湖的蓄洪納污及自凈能力有待提升。近年來許多學者針對這一問題對博斯騰湖的水質進行了一系列研究與評價，但是研究僅僅局限在對湖泊整體水質的評價方面，對其他功能方面缺乏必要的研究。本文結合已有的數據資料及對博斯騰湖所進行的不同時段不同功能區的采樣監測資料，并借助數學模型對其不同功能區水質進行綜合性評價。

1 監測方法與結果

1.1 設置監測點

根據《湖泊和水庫采樣技術指導》相關規定，在博斯騰湖內設置6個監測點，具體情況如圖1。其中監測點1設在博斯騰湖入口處即大河口處；監測點2設在巴音布魯克站點以西；監測點3設在巴倫臺測站；監測點4設在博湖站；監測點5在焉耆站；監測點6設在庫爾勒站，其中監測點1、2和6位于西湖區，3、4和5位于東湖區。

圖1 博斯騰湖監測點分布圖

1.2 采樣時間與監測方法

采樣時間為2009.09~2012.03，時間跨度為四年，其中9月和10月為豐水期，1月為枯水期，3月為平水期。根據環保部門所制定的《水和廢水監測分析方法》（第四版）的規定，應采用總氮、高錳酸鉀指數、總磷及溶解氧等指標[1]進行水樣分析，博斯騰湖水質指標檢測結果詳見表1。

表1 博斯騰湖采樣時期內水質指標檢測結果

2 水質評價

根據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）以及《地表水資源質量評價技術規程》（SL395-2007）的規定，選取總氮、總磷、高錳酸鉀指數及溶解氧等指標進行博斯騰湖不同監測區域不同時段的水質評價。

2.1 評價方法

當前學術界用于評價指標權重的方法分為主觀賦權法和客觀賦權法兩類，主觀賦權法主要借助專家的主觀判斷進行確定權值，包括AHP法等；而客觀賦權法主要根據不同指標的實際取值并經相應數學處理后確定權值，包括熵權法等。為確保結果的準確與客觀，本文選擇熵權法進行各類水質污染物權重的確定[2]。

熵是度量不確定性的一個概念，熵權則反映的是某項指標的離散程度，熵權越大則離散程度越大，該項指標的影響程度和權重也就越大。具體分析過程如下：

設包含m個對象的n個評價指標構成的判斷矩陣為：

對上述判斷矩陣進行歸一化處理，生成新的判斷矩陣如下：

對于判斷矩陣中的正效指標（即指標越大，水質越好的指標，如溶解氧）：

而對于其中的負效指標（指標越大則水質越差，如總氮）：

則評價指標的熵權為：

則評價指標的權重為：

綜合指數按下式計算：

綜合指數是反應流域水質狀況的綜合性指標，其取值越大則水質越好。

2.2 評價過程與結果

表1中2009.09~2012.03時段內博斯騰湖水質指標檢測結果和《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）所規定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五類水質標準取值構成如下判斷矩陣。

其中，行依次表示 W1、E1、W2、E2、W3、E3、W4、E4、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，列依次表示總氮、總磷、高錳酸鹽指數、溶解氧。

按照式（2-2）對上述矩陣作歸一化處理，計算不同水質樣本的熵權以及不同水質指標所占權重，計算結果見表2。

表2 各水質指標所占權重

根據計算結果可知，各類指標對博斯騰湖水質的影響程度由大到小依次為高錳酸鉀指數、總磷TP、總氮TP和溶解氧DO，這樣的結果與其他學者通過不同方法所得出的博斯騰湖水質影響程度的因素權重排序基本一致[3]。

進一步計算博斯騰湖不同功能區水質樣本和《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）所包含的各類水質綜合指數，并以此作為評價的標準，結果詳見表3。

表3 博斯騰湖不同功能區水質綜合指數PI

根據結果可知，博斯騰湖西湖水質綜合指數PI的均值為0.748，東湖水質綜合指數PI均值為0.661，均符合《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）所規定的Ⅲ類水質標準（0.626≤PI≤0.804），博斯騰湖兩個湖區水質均已達到Ⅲ類。表1結果顯示，所監測的四種水質指標中，總氮（TN）和總磷（TP）超標均達兩倍及以上，說明博斯騰湖富營養化已經比較嚴重。運用t值檢驗法對東湖區和西湖區水質綜合指數進行檢驗，結果顯示兩個湖區水質差別顯著，東湖區水質較優，原因主要有：西湖區主要是養殖區和生態保護區，殘余餌料和魚類排泄物富含氮磷及各類有機物，對水質有一定的破壞作用；東湖區主要是觀光旅游區，影響較小；博斯騰湖上游的大河口將氮磷等有機物帶入西湖區[4]；大河口水量較大，對西湖區水質有很大影響。

3 結論

博斯騰湖水體總氮與總磷兩項指標已經嚴重超標，水體富營養化較為嚴重，且不同功能區水質差異明顯，針對這種情況，建議合理限制西湖區人工養殖，以降低魚類養殖對水質所產生的不利影響，并增大博斯騰湖水體的補水取水量，加強水體的流動，減少上游大河口所帶入氮磷有機物對水體的不利影響。

[1]呂向前.新疆博斯騰湖二維水質數學模型研究[J].水利科技與經濟,2014,(11):22-24.

[2]呂順,余莉琳等.云龍湖不同功能區水質監測與評價[J].環境研究與監測,2010,(12):44-46.

[3]胡波,朱慧峰.東風西沙水源地水質監測與評價[J].凈水技術,2016,35(04):58-62+116.

[4]姜娜,馮紹元,鄭艷俠,趙捷,張超.北運河水系通惠河干流水質監測與評價[J].中國農村水利水電,2012,(12):72-74+81.