水庫(kù)用水水質(zhì)評(píng)價(jià)論文

時(shí)間:2022-02-22 03:22:00

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水庫(kù)用水水質(zhì)評(píng)價(jià)論文

1.我國(guó)水質(zhì)評(píng)價(jià)的主要方法

近年來(lái),隨著大量數(shù)學(xué)方法應(yīng)用在水質(zhì)評(píng)價(jià)中,水質(zhì)評(píng)價(jià)已成為我國(guó)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中一個(gè)發(fā)展最快、進(jìn)步最大的分支,方法很多,有二、三十種水質(zhì)評(píng)價(jià)方法在國(guó)內(nèi)外被廣泛采用。

(1)單因子評(píng)價(jià)法指用水體中感觀性、毒物和生物學(xué)等單因子的監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)照各自評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),確定各項(xiàng)目的水質(zhì)類別,在所有項(xiàng)目水質(zhì)類別中選取水質(zhì)最差類別作為水體水質(zhì)類別,是現(xiàn)行國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中確定的悲觀評(píng)價(jià)原則。

(2)污染指數(shù)法污染指數(shù)評(píng)價(jià)法是用水體各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)結(jié)果與其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之比作為該項(xiàng)目的污染分指數(shù),再通過(guò)各種數(shù)學(xué)手段將各項(xiàng)目的分指數(shù)綜合運(yùn)算得出一個(gè)綜合指數(shù),以此代表水體的污染程度,作為水質(zhì)評(píng)定尺度。指數(shù)法綜合評(píng)價(jià)是對(duì)整體水體質(zhì)量的定量描述,只要項(xiàng)目、標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測(cè)結(jié)果可*,綜合評(píng)價(jià)從總體上看是可以基本反映污染的性質(zhì)和程度的。而且對(duì)于全國(guó)流域尺度而言,指數(shù)化綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算簡(jiǎn)便,便于進(jìn)行水系之間或同一水系時(shí)間上的基本污染狀況和變化的比較。

(3)灰色評(píng)價(jià)法水質(zhì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都是在有限的時(shí)間和空間范圍內(nèi)獲得的,因而信息是不完全或不確切的,故可將水環(huán)境系統(tǒng)視為一個(gè)灰色系統(tǒng),即部分信息已知,部分信息未知或不確知的系統(tǒng)。

(4)模糊評(píng)價(jià)法因水體環(huán)境本身存在大量不確定性因素,各項(xiàng)目的級(jí)別劃分、標(biāo)準(zhǔn)確定都具有模糊性。因此,模糊數(shù)學(xué)在水質(zhì)評(píng)價(jià)中得到了廣泛應(yīng)用,其基本思路是:由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立各指標(biāo)對(duì)各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度集,形成隸屬度矩陣,再把因子權(quán)重集與隸屬度矩陣相乘,得到模糊集,獲得綜合評(píng)判集,表明評(píng)價(jià)水體水質(zhì)對(duì)各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)的隸屬程度,反映了水質(zhì)級(jí)別的模糊性。

(5)物元分析法物元分析法是物元分析理論在水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)領(lǐng)域的應(yīng)用。其思路是:根據(jù)各級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)建立經(jīng)典域物元矩陣,根據(jù)各因子的實(shí)測(cè)濃度建立節(jié)域物元矩陣,然后建立各污染指標(biāo)對(duì)不同水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別的關(guān)聯(lián)函數(shù),最后根據(jù)其值大小確定水體水質(zhì)的級(jí)別。

2.某水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)的實(shí)踐探討

2.1水庫(kù)的概況

某水庫(kù)位于南水北調(diào)東線工程主要調(diào)蓄水庫(kù),屬黃河流域,大汶河水系。水庫(kù)大壩總長(zhǎng)1530m,壩高33.3m,壩前最大水深30m。流域內(nèi)山高坡陡,水流湍急,干流坡降9.72×10-3,彎曲系數(shù)1.57,為東北西南走向,季節(jié)性河流,河源深切,侵蝕強(qiáng)烈,形狀系數(shù)0.66,河網(wǎng)密度系數(shù)0.26。匯水水源主要由泰山、長(zhǎng)清嶺和大青山3條溪流和流域內(nèi)工業(yè)廢水和生活污水等匯聚而成。

目前水庫(kù)流域水土流失比較嚴(yán)重,流失面積94.4km2,占總面積的32.3%,年流失量17萬(wàn)t,年侵蝕深1.6mm。每年汛期降水徑流攜帶的泥沙會(huì)造成水庫(kù)水質(zhì)渾濁不清達(dá)20~40天,混濁度由平時(shí)的3°增大到20°,一方面增加了水質(zhì)凈化難度和成本,且凈化后的水中仍含有較多殘留物,影響供水水質(zhì);另一方面導(dǎo)致水庫(kù)中泥沙含量很大,影響水庫(kù)使用壽命。

2.2水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法

采用目前國(guó)內(nèi)外較常用的等標(biāo)污染負(fù)荷法,計(jì)算方法如下:

;(1)

式中,為污染物排放量(t/a);為污染物按我國(guó)目前統(tǒng)一的《國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)(以下簡(jiǎn)稱GB3838-2002)中Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)濃度;為污染物等標(biāo)排放量(m3/a);為污染率指數(shù)。

參照GB3838-2002中對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水庫(kù)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)方法采用GB3838-2002中推薦的單因子評(píng)價(jià)法和我國(guó)環(huán)保總局推薦的污染指數(shù)法。分別采用單因子評(píng)價(jià)法和污染指數(shù)法。其中單因子評(píng)價(jià)法即為用水體各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)結(jié)果,對(duì)照該項(xiàng)目的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),確定該項(xiàng)目的水質(zhì)類別,在所有項(xiàng)目的水質(zhì)類別中,選取水質(zhì)最差類別作為水體的水質(zhì)類別。評(píng)價(jià)結(jié)果以“類”表示。計(jì)算公式為:

(2)

式中,為水體綜合級(jí)別;為評(píng)價(jià)參數(shù)的級(jí)別;為取最大值;為監(jiān)測(cè)的各次數(shù)。

污染指數(shù)法則為用水體各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)結(jié)果與其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之比作為該項(xiàng)目的污染分指數(shù),然后通過(guò)各種數(shù)學(xué)手段將各項(xiàng)目的分指數(shù)綜合運(yùn)算得出一個(gè)綜合指數(shù),以此代表水體的污染程度。

2.3某水庫(kù)的水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)盡量*近已有水文站;盡量利用現(xiàn)有監(jiān)測(cè)斷面;要考慮交通方便以提高監(jiān)測(cè)時(shí)效性;能反映功能區(qū)內(nèi)水質(zhì)狀況等技術(shù)要求,再結(jié)合本文研究的是水庫(kù)飲用水源區(qū),故本分析水源設(shè)置壩前和庫(kù)區(qū)2監(jiān)測(cè)點(diǎn)。具體,壩前:位于某市自來(lái)水公司取水口附近,水面下約0.5m處取樣,代表自來(lái)水引取某水庫(kù)水質(zhì)的狀況;庫(kù)中:在壩前2km,庫(kù)內(nèi)水面下0.5m取樣,代表庫(kù)中水質(zhì)情況。根據(jù)集中式取水水源地、用水矛盾突出的水域、水污染較嚴(yán)重或水質(zhì)狀況變化較大的水域,監(jiān)測(cè)次數(shù)可適當(dāng)多一些的原則,本文監(jiān)測(cè)時(shí)間為2006年10月~2006年12月,每月10號(hào)左右采樣監(jiān)測(cè)1次。

根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目要視水體水質(zhì)現(xiàn)狀、水體使用功能、監(jiān)控目標(biāo)、所選監(jiān)測(cè)項(xiàng)目須有相應(yīng)的國(guó)家或行業(yè)頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法的原則,再依據(jù)GB3838-2002中所列項(xiàng)目,和流域內(nèi)地理環(huán)境因素及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的人為影響的實(shí)際需要,本文選用以下24個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo):

(1)一般化學(xué)指標(biāo):pH、Cl-、SO42-、Fe、Cu、Zn、Mn、VP;

(2)污染指標(biāo):NH3-N、DO、CODMn、BOD5、COD、TP、TN;

(3)毒理學(xué)指標(biāo):NO3-N、F-、CN-、As、Cr6+、Hg、Cd、Pb;

(4)微生物指標(biāo):FC。

各指標(biāo)的分析方法按GB3838-2002中所規(guī)定的方法。用單因子評(píng)價(jià)法和污染指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)水庫(kù)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

由水庫(kù)2001年6月~2003年12月連續(xù)31次的24項(xiàng)因子的監(jiān)測(cè)結(jié)果做比較,依據(jù)GB3838-2002,明顯得出:Zn、CN-、As、Cr6+、Hg、Cd及Pb在31次監(jiān)測(cè)中均未檢出;Cu在2003年5月庫(kù)中檢出1次,VP在2002年12月庫(kù)中及2003年5月壩前和庫(kù)中共3次檢出,但兩物質(zhì)檢出值均小于GB3838-2002Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明以上9項(xiàng)因子在兩測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)期間均符合GB3838-2002Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。SO42-、Cl-、NO3-N、Fe、Mn,這5項(xiàng)補(bǔ)充項(xiàng)目,除了Mn在2003年7、8月庫(kù)中兩次檢出值分別為0.13mg/L(超GB3838-2002Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)值0.1mg/L)和0.01mg/L外,其余4項(xiàng)在各測(cè)點(diǎn)處的各次測(cè)值均在標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)。因此,這14項(xiàng)參數(shù)基本可認(rèn)為均屬Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn),水庫(kù)水質(zhì)未受其污染,本文對(duì)其每次的實(shí)測(cè)值和評(píng)價(jià)不再詳細(xì)列出了,只選取pH、NH3-N、DO、BOD5、F-、CODMn、COD、TP、TN、FC,這10個(gè)因子對(duì)其進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)和污染指數(shù)評(píng)價(jià)。

根據(jù)上述所選的10項(xiàng)評(píng)價(jià)因子壩前和庫(kù)中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果,可知,pH、NH3-N、DO、BOD5、F-,在庫(kù)中和壩前2監(jiān)測(cè)點(diǎn)的所有測(cè)次中,均屬Ⅱ類水,不影響水庫(kù)水質(zhì),而CODMn、COD、TP、TN、FC,這5項(xiàng)在2監(jiān)測(cè)點(diǎn)都有月超Ⅱ類水現(xiàn)象,且TN超標(biāo)現(xiàn)象最嚴(yán)重。因此,這5項(xiàng)是導(dǎo)致某水庫(kù)整體水質(zhì)變差的主要因子,通過(guò)以其來(lái)做水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)與分析。評(píng)價(jià)期間,某水庫(kù)水質(zhì)污染較嚴(yán)重,連續(xù)31個(gè)月壩前和庫(kù)中2監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià),均為Ⅲ類以上,絕大多數(shù)為超V類(庫(kù)中超V類水占74.2%,V類水占12.9%,Ⅳ類水占9.7%,Ⅲ類水占3.2%;壩前超V類水占71.0%,V類水占16.1%,Ⅳ類水占12.9%);壩前和庫(kù)中每年的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià),也均為超V類,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到該水庫(kù)應(yīng)屬于GB3838-2002中Ⅱ類水域的標(biāo)準(zhǔn)。

用污染指數(shù)評(píng)價(jià)法分析出CODMn、COD、TP和TN為影響某水庫(kù)水質(zhì)的主要因子,且TN為影響最大的因子。另外,從單因子評(píng)價(jià)法還分析出了FC也是影響某水庫(kù)的一個(gè)主要因子。

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