单因子指数法在水质评价中的应用研究

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(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西 西安 710018)

水质评价是将水质指标的监测结果与水质标准进行比较，判定水质状况，水质评价是工程设计水资源评价中非常重要的内容。根据2016年中国水资源公报，对全国23.5万 km的河流水质评价，Ⅰ～Ⅲ类水河长占76.9%，劣Ⅴ类水河长占9.8%；对全国118个(3.1万 km2)湖泊水面进行水质评价，全年总体水质为Ⅰ～Ⅲ类的湖泊有28个，劣Ⅴ类的湖泊有21个；对全国943座大中小水库进行了水质评价，全年总体水质为Ⅰ～Ⅲ类的水库有825个，劣Ⅴ类的水库有30个。

1 水质评价标准

现行的水质标准有《生活饮用水水源水质标准》(CJ 3020-1993)、《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)、《农田灌溉水质标准》(GB 5084-2005)、《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)和《地下水质量标准》(GB 14848-2017)。生活饮用水水源的水质标准适用于城乡生活饮用水源，将水源水质划分为两级标准。生活饮用水卫生标准是指水经过自来水厂处理后，通过管道输送至用户，从用户水龙头出来的水应执行的标准。农田灌溉水质标准是规定了农田灌溉水质要求。地表水环境质量标准和地下水质量标准规定了地表水和地下水质量分类，是现阶段我国水质评价工作的主要依据。

2 现行主要的评价方法和存在问题

目前水体水质评价方法众多，主要有单因子评价法、综合污染指数法、模糊综合评判法和灰色关联分析法四种方法。模糊综合评判法、灰色关联分析法和综合污染指数法都需要对各评价的水质指标赋以权重。目前赋权方法较多，如污染物浓度超标法、等权重法、专家打分法、主成分分析法、熵值法等。单因子评价法是当前我国水质评价的主要方法，各水质指标监测结果与规范规定的水质类别目标值对比，以最差指标对应的水质类别作为所评价水体的水质类别。该方法简单易行，结果直观，也是《地表水环境质量标准》规定的水质评价方法。

单因子评价法在水质评价过程中，能判断水质类别，但不能反映监测水质与相对应的水质类别限值的差距。针对水质相差较大的水质易于判别优劣，但同一水质类别时反映不出洁净程度。

3 提出方法

为解决上述提出的问题，对同一水质类别洁净程度有一定判别，为工程设计和水资源管理提供依据，在同一水质类别洁净程度判别上有一个量值的补充。本文提出引入单因子指数法，计算各个监测值的单项指标污染指数，最终计算综合污染指数。加入综合污染指数后，在同一水质类别比较洁净程度时，综合污染指数越低，水质越洁净。

单项指标污染指数：

(1)

某断面的综合污染指数：

(2)

式中：Pi为某一评价指标的相对污染指数；Ci为某一评价指标的监测值；C0为某一评价指标的最高允许标准值；P为某一断面的综合污染指数；n为某断面内测点数。

以延安黄河引水工程在黄河延川段2011年10月9日和11月15日两次水质监测报告为例，水质报告见表1。

从表1中可以看出，两次水质监测指标均达到地表水Ⅲ类水质标准。按单因子指数法计算两次水质监测的综合污染指数，2011年10月9日综合污染指数为0.33，2011年11月15日综合污染指数为0.36，说明黄河延川段监测断面10月9日水质洁净程度好于11月15日水质。

4 结语

(1)《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)和《地下水质量标准》(GB 14848-2017)规定了地表水和地下水质量分类，是现阶段我国水质评价工作的主要依据。

(2)目前水体水质评价主要方法为单因子评价法、综合污染指数法、模糊综合评判法和灰色关联分析法，目前工程设计常用的是单因子评价法。

(3)单因子评价法中，能判断水质类别，但不能反映监测水质与相对应的水质类别限值的差距，同一水质类别时反映不出清洁程度。引入单因子指数法计算综合污染指数，判断同一类别时水质洁净程度，综合污染指数越低，水质越洁净。加入综合污染指数判别后，对水质类别洁净程度有一个量的补充。

表1 黄河延川段水质监测报告主要指标表