青岛市入海河流入海口水质评价及水质改善措施

刘 岩

(山东师范大学 地理与环境学院，山东 济南 250014)



青岛市入海河流入海口水质评价及水质改善措施

刘 岩

(山东师范大学 地理与环境学院，山东 济南 250014)

根据2015年4个季度青岛市主要入海河流入海口的水质监测数据，采用熵权法与模糊综合评价相结合的方法，对5条入海河流的水质进行了评价，评价时选取了5个评价指标，分别是高锰酸盐指数、生化需氧量、总氮、化学需氧量、总磷。评价结果表明：从整体上看，在时间变化上，冬、夏季水质污染最为严重，春季次之，秋季较前三者相比水质较好；在空间变化上，各监测点的水质由劣到优的顺序依次为：李村河(Ⅴ)、海泊河(Ⅴ)、大沽河(Ⅳ)、墨水河(Ⅲ)、风河(Ⅱ)。在此基础上，分析了青岛市入海河流水质变化的原因，并提出了相应的改善水质的措施。

青岛市；入海河流；模糊综合评判；熵权法；水质评价

1　研究区概况

青岛市位于山东半岛东部沿海地区，总面积约11282 km2,，位于东经119°30′～121°00′、北纬35°35′～37°09′，属温带季风气候。据资料，青岛市多年平均降水资源量和河川径流量分别为73.43亿m3和19.104亿m3，其中地下水资源量和水资源总量分别为10.642亿m3和23.921亿m3，青岛市人均占有量342m3，属于严重缺水地区[1，2]。笔者以青岛市5条主要入海河流李村河、海泊河、墨水河、风河和大沽河作为研究对象(表1)，对这五条河流的入海口监测断面的数据进行水质评价。

表1　青岛市5条主要入海河流概况

2　研究方法与数据来源

(1)评价指标的选择采用统计学中的累计频率法，计算公式见参考文献[3]。

(2)熵权法确定权重。权重的计算意义在于衡量某一因子对水质污染的影响程度，在计算评价指标权重的方法中，采用熵权法可使评价结果更实际，各评价指标熵权的计算步骤见参考文献[4～6]。

(3)基于熵权的水质模糊综合评判模型。其模糊综合评判法主要计算步骤见参考文献[7～9]。

(4)数据采用青岛市五条主要入海河流入海口2015年4个季度的水质监测数据，五条河流分别为李村河、海泊河、墨水河、风河、大沽河，对五条河流四个季度的水质分别进行评价。在进行各季度评价时，由于每季度每月各采样一次，因此采用3个月的监测数据平均值作为该季度的监测数据。

3　青岛市入海河流水质评价

3.1评价指标及评价标准

3.1.1评价指标的选取

首先采用前文介绍的累计频率法选取评价指标。根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)，pH值中在6.9～8.1之间，已达到Ⅲ类标准，据表2，5个监测断面的pH值均达标，因此排除pH这一指标。在选取剩余评价指标时遵循以下原则。

(1)pi≥85%。

(2)选择评价指标时，优先选取各监测断面共有的指标，同时监测指标的超标次数大于4，并且考虑各监测断面超标明显的指标。

按以上方法，在各监测点位选取了5个评价指标，分别为高锰酸盐指数、生化需氧量、总氮、化学需氧量、总磷。

表2　青岛市主要入海河流入海口监测断面各季度监测数据平均值　mg/L

数据来源：山东省环保厅网站

3.1.2评价标准

以《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)作为本次评价标准值，见表3。

表3　本次评价的基本指标《地表水环境质量标准》标准值　mg/L

4.2计算模糊关系矩阵

以青岛市五条主要入海河流入海口2015年第一季度的水质评价为例，将实测平均值及评价标准分别代入隶属函数计算公式，分别计算出5个监测点的模糊关系矩阵R为：

3.3计算权重

运用熵权系数法计算各评价指标的权重，首先将各监测点位评价指标实测平均值所组成的判断矩阵，采用越小越优型指标进行标准化处理。得到标准化矩阵B为：

根据公式，计算出各评价指标的信息熵以及熵权A，结果见表4。

3.4模糊综合评判

由模糊关系矩阵R和熵权A，根据公式对5条入海河流入海口2015年第一季度的水质进行模糊综合评价，模糊算子选择为合成法，用最大隶属原则确定评价结果，结果见表5。

表4　各评价指标熵以及熵权

表5　青岛市五条入海河流入海口

同理，运用上述方法，分别计算出第二季度、第三季度和第四季度的模糊综合评价结果，见表6。

表6　第2～4季度模糊综合评价结果

3.5结果分析

青岛市主要入海河流入海口水质的模糊综合评价的结果表明(表7)，整体上河流水质状况令人堪忧。

评价数据为2015年第一季度到第四季度共四组的监测数据，即春、夏、秋、冬四季的水质监测值。在时间变化上，冬、夏季水质污染最为严重，春季次之，秋季较前三者相比水质较好。在空间变化上，各河流的水质由劣到优的顺序依次为李村河(Ⅴ)、海泊河(Ⅴ)、大沽河(Ⅳ)、墨水河(Ⅲ)、风河(Ⅱ)。在以上5个监测断面中，李村河和海泊河各季度水质均为Ⅴ类标准，说明水污染问题相当严重；大沽河和墨水河次之，水污染问题的治理也是迫在眉睫；风河水质处于Ⅱ类水质，水质状况较好。青岛市入海河流水污染的主要因素是工业废水、城镇生活污水及生活垃圾，超标项目主要是化学需氧量、高锰酸钾盐指数和氨氮等，这些污染物通过降水、淋溶与冲刷进入水体，同时海水倒灌也影响着入海河流的水质。

表7　青岛市各断面的模糊综合评价结果

4　水质保护措施与对策

4.1扩建污水处理厂，完善污水管网

工业废水的乱排乱放是导致水体受污染的最主要原因之一，青岛市应充分发挥污水处理厂的功能，完善污水管网配套工程，从而使污水处理率达标。

4.2建立完善的城镇生活垃圾收运系统

对城镇生活垃圾建立完善的收集和清运处理系统，禁止沿河堆放垃圾，并采取措施及时清理河道中的垃圾。

4.3入海前处理措施

河流入海前要采取相应处理措施，减少入海污染物的总量。可在入海口处建立人工生态草场，种植具有污水净化能力的水生植物，如芦苇、蒲草等，从而进一步降低化学需氧量、氨氮、总磷等污染物的入海浓度。

4.4海水倒灌对策

首先是要严控地下水开采量，其次要强化节约用水管理，发展节水型工业、农业和服务业。工业方面实现水循环；农业方面要提高技术水平，使节水灌溉设施更加完善。

4.5责任环保意识

广泛宣传发动青岛市民群众，增强市民的环境保护意识，做到不乱扔垃圾，不乱排乱放，保护环境人人有责。

5　结论

根据青岛市五条主要入海河流入海口2015年4个季度的水质监测数据，采用熵权法与模糊综合评判相结合的方法，对五条入海河流的水质状况进行了评价，并在此基础上提出了水质改善的措施。从整体上看结论如下。

(1)在时间变化上，五条入海河流的水质状况，冬季和夏季水质污染最为严重，春季较为严重，秋季较好。

(2)在空间变化上，李村河和海泊河四季水质都污染严重，均为Ⅴ类；大沽河为Ⅳ类；墨水河水质类别为Ⅲ类；风河较其他四条入海河流相比，水质较好，四季监测结果均为Ⅱ类。

(3)在以上评价基础上，分析了工业废水、城镇生活污水及生活垃圾是导致河流污染的主要原因，并提出了相应的措施，以改善入海河流的水质，进一步避免对海水的污染。

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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

刘岩(1991—)，女，山东师范大学地理与环境学院硕士研究生。

X824

A

1674-9944(2016)16-0126-04