济南市腊山分洪河道水质综合评价

2017-03-12张鲁宁郑永华曹岳阳

山东水利 2017年11期

张鲁宁，郑永华，曹岳阳

（济南市腊山分洪工程管理站，山东济南 250000）

济南市腊山分洪工程位于济南市西城区，东起兴济河京沪铁路桥，西至北店子入黄河口，全长16.85 km，分洪流域面积159.5 km2，是小清河干流综合治理的三大骨干工程之一。该水利工程的运行一方面可提高小清河干流的防洪能力，减轻市区洪水压力，另一方面还可改善河道景观，促进河道生态建设。随着防洪度汛工作的有效开展，河道的生态功能却急剧恶化，为提高河道环境管理水平，进一步推进水污染治理工作，选取目前常用的既能得出评价断面的水质类别，又能反映河流整体污染程度的模糊综合评价法和综合水质标识指数法对河道进行综合评价。

1 样品采集与分析

参考河流监测断面布设原则结合实际情况，自西向东布设宋庄闸（断面1）、物流大道桥（断面2）、陡沟排水口（断面3）、陡沟排水口上游 10 m（断面 4）、腊山湖公园（断面 5）、大涧沟（断面 6）及枢纽闸（断面7）7个监测断面，参照地表水和污水监测技术规范（HJ/T91-2002）进行样品采集及测定。

2 评价方法

2.1 模糊综合评价法

较之传统水质评价方法，模糊综合评价法处理模糊边界问题更加准确、客观。模糊综合评价法的评价步骤如下：

1）根据选定评价指标，建立评价因子集U：

其中：m为评价因子个数，xi为评价因子。

2）由《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），建立评价集V如下：

3）计算隶属度rij，建立模糊关系矩阵R假设参与水质评价的评价因子有m个，水质评价标准由n个级别组成，这样就由构成了水质评价因子与水质类别的模糊关系矩阵R：

4）权重向量的计算（超标比法）

对于一般的偏小型分布指标（如COD）：

对于偏大型分布指标（如DO）：

式中：Ii是权重值，无量纲数，ci是评价因子xi的监测值，si表示评价因子xi各类水质标准限值的均值。

进行归一化处理：

由此即得到了权重集：

5）建立模糊综合评价模型：

bj=max（b1，b2，b3，b4，b5），即为评价水体的水质级别应该为第j类。

2.2 综合水质标识指数法

水质标识指数法能够对I～V类水、劣V类水不黑臭、劣V类水黑臭进行全面、科学合理的定性与定量评价。

1）综合水质标识指数（Iwq）的组成及其计算如下式所示：

式中：m 为评价因子的数目;P1′，P2′， …，Pm′分别为第1，2，…，m个水质因子的单因子水质指数；X3是参与评价的水质指标中，劣于水环境功能区目标的单项指标数目；X4为综合水质类别与水体功能区类比的比较结果，根据X2是否为0计算方法不同，为1～2位有效数字。

2）水质级别判定。通过综合水质标识指数（Iwq）X1.X2，判定综合水质级别方法见表1。

表1 基于Iwq的综合水质级别判定

2.3 数据处理

结合水环境质量评价的特点，通过对采集水样的特征分析，结合济南市腊山分洪河道主要污染物和实测数据资料情况，选择COD、NH3-N、总磷3个指标作为评价指标。腊山分洪河道2015年7个监测断面的指标实测数据见表2。

表2 各断面水质实测数据 mg/L

3 结果与讨论

3.1 评价结果

1）模糊综合评价法评价结果见表3、表4。

表3 各断面评价指标的权重

表4 各断面等级

2）综合水质标识指数法评价结果见表5。

3）评价结果对比见表6。

3.2 讨论

1）根据腊山分洪河道监测数据和评价结果，多数监测断面存在不同程度的污染，水质整体不容乐观。两种评价结果显示，7个监测断面中6个结果一致，其中4个隶属V类，均判定为重污染；从上游到下游（断面7→断面1）水污染负荷有逐渐增大的趋势（其中断面7由兴济河汇入，断面6由大涧沟汇入，断面3由陡沟汇入），表明各河段接纳沿途污染物量略高于沿途水体自净量。

2）断面6（大涧沟）至断面5（腊山湖公园）段护坡采用草皮护坡，公园南岸无堤防。该段水质整体较好，表明生态治理措施对河道水质的污染负荷有较好的削减效果。

3）通过分析各断面评价指标权重系数可知，2015年腊山分洪河道的主要污染因子为氨氮，COD和总磷的污染权重相当。

4）当综合水质为I～V类水情形时，两种评价方法结果基本一致，可见这两种方法均适用于腊山分洪河道的水质综合评价。模糊综合评价法注意到了实际界限的模糊性，充分考虑了每个评价因子对综合水质级别的贡献，并按权重进行分配，评价结果更加准确、客观。但在对劣V类水进行水质评价时，模糊综合评价法无法定量细化水质状况，结论偏保守。综合水质标识指数法在对河道综合水质进行定性、定量评价的基础上，对劣V类的水质进行评价，并判别河道水体是否黑臭，对于河道水环境的整治效果给出了判别依据，但却无法给出不同污染物对水质的影响。