改進的綜合水質標識指數法在騰格里湖水質評價中的應用

2018-09-20 10:50:22田巍陳耀文

現代農業科技 2018年12期

田巍陳耀文

摘要針對騰格里湖水環境問題，利用改進的綜合水質標識指數法和綜合營養狀態指數法，對騰格里湖水質和富營養狀態進行評價。綜合水質標識指數法簡便易用，能全面反映水質狀況，評價結果科學合理，適合在湖泊水質評價中推廣使用。目前騰格里湖水質處于Ⅳ類水質，存在水體富營養化情況，需加強污染源的控制，防止水質的惡化。

關鍵詞水質標識指數；綜合營養狀態指數；水質評價；富營養化評價

中圖分類號 X824 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）12-0170-02

Abstract According to the water environment problem of Tengger Lake，the water quality and eutrophication status of Tengger Lake were evaluated by using the improved comprehensive water quality identification index method and comprehensive nutrition status index method.The comprehensive water quality index method is simple and easy to use，and can fully reflect the water quality situation，evaluation results are scientific and reasonable，which is suitable for the use of lake water quality evaluation.At present，the water quality of Tengger Lake is in Class Ⅳ and has eutrophication，so it is necessary to strengthen the control of pollution sources and prevent the deterioration of water quality.

Key words water quality identification index；comprehensive nutrition status index；water quality evaluation；eutrophication evaluation

常見的水環境質量綜合評價方法有綜合水質標識指數法[1]、模糊綜合評價法[2]、灰色關聯法[3]、神經網絡法[4]、物元分析法[5]、單因子評價法等。我國規定地表水環境質量評價應采用單因子評價法，該評價方式操作簡單、計算方便，但評價結果不夠客觀合理[6]。綜合水質標識指數法不僅能夠完整表達單因子的水質類別，還可以定性、定量地評價綜合水質狀況，其計算過程簡單，已廣泛應用于各類水體的水質A評價。模糊綜合評價法、灰色關聯法、神經網絡法、物元分析法在運用過程中普遍存在評價結果不直觀、計算過程繁瑣等弊端。本研究采用水質標識指數法和綜合營養狀態指數法對騰格里湖水環境進行評價。

1 騰格里湖概況

騰格里湖位于中衛市西北端、騰格里沙漠東南邊緣，湖區內沙生動植物種類繁多，占地面積2 200 hm2，其中綠地面積1 466.7 hm2，水面面積533.3 hm2。騰格里湖為國家3A級旅游景區和國家級水利風景區，是西北地區獨具特色的沙漠濕地旅游勝地。騰格里湖補水水源主要為地下水、黃河水及大氣降水。湖泊內擁有多處泉眼，常年有地下水補給，目前地下水補給量缺乏計算數據。黃河水每年5—9月進行補充，年補給量600萬m3。排泄方式主要為5—9月抽湖水進行綠地綠化、11月至翌年3月通過排水溝排水及蒸發。

騰格里湖歷史上為養魚塘，湖底污染的淤泥較厚，又沒有進行過清淤，是其受到污染的主要原因。湖面并不是完全聯通，隔離有2個魚塘，魚塘完全靠地下水補給，并投放飼料；冬季收魚前將魚塘水抽排向荷花池，然后進入大湖。養魚塘水每年少量進入湖泊，也對湖水有一定的污染。此外，湖泊上快艇燃油對騰格里湖造成一定污染。

2 評價方法

2.1 綜合水質標識指數法

式（1）中，IWQ為綜合水質標識指數；X1. X2為綜合水質指數；X3、X4為標識碼X1為湖泊總體的綜合水質類別；X2為綜合水質在X1類水質變化區間所處位置；X3為參加整體水質評價的指標中，劣于水功能區標準的水質指標個數；X4代表水質類別與功能區劃設定類別比較結果（表1）。綜合水質標識指數的核心是綜合水質指數X1. X2的計算[7]，本研究對以往采用的方法進行改進，初步選取以下3種方案。

2.1.1 算數平均法。

式（5）中，Wj為第j種參數的營養狀態指數的相關權重；TLI（j）為第j種參數的營養狀態指數。式（6）中，rij為第j種參數與基準參數chla的相關系數；m為評價參數的個數。

利用2013—2017年騰格里湖（缺2016年資料）水質監測資料，采用水質標識指數法，對DO、CODMn、BOD5、NH3-N、TP、TN 6個指標及騰格里湖水體狀況作出綜合評價，評價標準為《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅳ類標準。

3 評價結果

3.1 綜合水質標識指數評價

由表3可以看出，采用算術平均法時，各因子被賦予同樣權重，沒有突出超標指標對水環境的影響，綜合水質標識指數較小；0.5權重法考慮了最差指標對水環境的影響，但給予的權重較大，并且參與2次權重分配，綜合水質標識指數偏大；超標權重法既兼顧了超標指標單因子的貢獻力又全面反映了水體綜合水質狀況，因而采用超標權重法對水體進行綜合水質標識指數評價。2013—2015年騰格里湖水質均為Ⅳ類水質，但2013年基本接近于Ⅴ類水指標，2017年逐步好轉，處于Ⅳ類水質中段標準。

3.2 單因子水質標識指數評價

由單因子水質標識指數評價結果可以看出，2013年騰格里湖水質超標有4項指標，2014年有1項，2015年有2項，2017年有1項，超標指標主要是TP和TN。騰格里湖內隔離有2個魚塘，每年投放飼料，捕魚時會將魚塘的水抽向荷花池，然后進入主湖，但荷花池凈化水的能力有限，并且冬季凈化功能大大降低，因而對主湖的水質有一定的影響。

3.3 富營養狀態評價

采用綜合營養狀態指數法，對2017年騰格里湖監測數據進行營養狀態評價，結果見表4。由綜合營養狀態指數可以看出，2017年騰格里湖存在富營養化，春秋季節為輕度富營養化，夏季為中度富營養化。

4 結語

（1）采用單因子水質標識評價法能夠很直觀地看出各水質因子處在水質區間，其方法計算簡便，結果科學合理。

（2）在應用綜合水質標識指數法時，其X1.X2的計算方法選擇非常重要，會直接影響到評價結果。本研究所選擇的3種計算方法中，超標權重法兼顧了超標指標單因子的貢獻力，又全面反映了水體綜合水質狀況，適宜推廣應用。

（3）根據對騰格里湖的水質及富營養評價，目前騰格里湖水質處于Ⅳ類水質，存在富營養化情況，夏季達到中度富營養狀態。騰格里湖水質雖然達到了水環境功能區目標，但仍需加強污染源的控制，尤其是要控制魚類養殖飼料的投放管理，防止湖水發生水華現象。

5 參考文獻

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[2] 潘峰，付強，梁川.模糊綜合評價在水環境質量綜合評價中的應用研究[J].環境工程，2002，20（2）：58-61.

[3] 袁秀娟，毛顯強，李卓，等.用改進的灰色識別法評價地表水環境質量：以北京石景山區蓮花河新開渠為案例[J].城市環境與城市生態，2006（1）：7-10.

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