樊慶鋅,楊先興,邱 微,2*(.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院,哈爾濱 50090；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué),城市水資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱 50090)

松花江哈爾濱段城市水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

樊慶鋅1,楊先興1,邱 微1,2*(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院,哈爾濱 150090；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué),城市水資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱 150090)

為了科學(xué)地對(duì)松花江哈爾濱段水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),基于水環(huán)境功能區(qū)劃,采用灰色關(guān)聯(lián)度法將其分為4個(gè)區(qū)域,運(yùn)用主、客觀(guān)相結(jié)合的方法分區(qū)域建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,使用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià),同時(shí),驗(yàn)證指標(biāo)體系構(gòu)建的合理性.結(jié)果表明:構(gòu)建的指標(biāo)體系能夠反映研究對(duì)象水環(huán)境質(zhì)量;除阿什河口內(nèi)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果為 V類(lèi),達(dá)不到水環(huán)境功能區(qū)劃要求外,其他區(qū)域水質(zhì)均能達(dá)標(biāo).研究結(jié)果將有利于促進(jìn)水資源的科學(xué)管理和有效利用,研究方法可為水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)提供新的思路.

水環(huán)境質(zhì)量；主成分分析；灰色關(guān)聯(lián)度；模糊綜合評(píng)價(jià)

水資源是基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的資源,是維持國(guó)家經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展和城市可持續(xù)發(fā)展的基本條件之一[1].深入、系統(tǒng)地研究關(guān)于城市水環(huán)境質(zhì)量的問(wèn)題,能夠?yàn)榻鉀Q水資源可持續(xù)利用等諸多水問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù).

近年來(lái),國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者對(duì)水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)進(jìn)行了深入的研究.Cobbina等[2]通過(guò)選擇色度、濁度、鐵、錳、大腸桿菌等指標(biāo),對(duì)比和分析加納北部五個(gè)地區(qū)豐水期和枯水期的水環(huán)境質(zhì)量,強(qiáng)調(diào)環(huán)境教育與信息普及對(duì)用水者的重要性,最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用.國(guó)際上針對(duì)城市水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究相對(duì)較少,有部分研究將其納入可持續(xù)發(fā)展體系中[3-7].王麗娟等[8]選擇B-P人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法和灰色關(guān)聯(lián)分析法,應(yīng)用于沈陽(yáng)市南運(yùn)河水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià),分析和比較 3種方法的適用性.楊維等[9]利用標(biāo)志指數(shù)法對(duì)遼河盤(pán)錦段水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),分析2010年遼河盤(pán)錦段枯、豐、平3個(gè)水期的水環(huán)境質(zhì)量.朱永英等[10]將模糊可變?cè)u(píng)價(jià)方法引入到海域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中,建立了近岸海域水環(huán)境質(zhì)量的模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型.但這些研究存在以下問(wèn)題:1.評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取僅使用主觀(guān)方法;2.評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建時(shí)未考慮污染物濃度的區(qū)域差異;3.評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建后,未就指標(biāo)合理性進(jìn)行探討.

為了解決以上問(wèn)題,本文以松花江哈爾濱段為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行區(qū)域劃分,采用主客觀(guān)相結(jié)合的方法針對(duì)不同區(qū)域構(gòu)建合理的水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;確定評(píng)價(jià)模型,對(duì)松花江哈爾濱段水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),同時(shí)驗(yàn)證評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中所選指標(biāo)的合理性.

1 城市水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 研究區(qū)域概況

松花江哈爾濱段共涉及到 6個(gè)區(qū)域,松花江干流江段經(jīng)過(guò)的區(qū)域依次為朱順屯(A區(qū))、阿什河口下(B區(qū))、呼蘭河口下(C區(qū))、大頂子山(D區(qū));松花江一級(jí)支流包含區(qū)域?yàn)榘⑹埠涌趦?nèi)(E區(qū))和呼蘭河口內(nèi)(F區(qū)).松花江哈爾濱段水系分布如圖1所示.

圖1 松花江哈爾濱段水系Fig.1 Water system in the Harbin section of Songhua River

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的初選與篩選

本文綜合了相關(guān)文獻(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)[8-19]中涉及的水質(zhì)指標(biāo),結(jié)合水體用途,初步得到城市水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo):溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、石油類(lèi)(oils)、化學(xué)需氧量(CODCr)、氨氮(NH4+-N)、總氮(TN)、總磷(TP)、硝酸鹽(NO3-)、揮發(fā)酚(v_phen)、汞(Hg)、鉛(Pb)、氟化物(F)、砷(As)、六價(jià)鉻(Cr6+)、鎘(Cd)、氰化物(CN-)、糞大腸菌群(org)、陰離子表面活性劑(AN_SAA)、pH值、電導(dǎo)率(w_cond)、硫化物(S)、硫酸鹽(SO4-)、氯化物(Cl)、銅(Cu)、鋅(Zn)、硒(Se)、鐵(Fe)、錳(Mn)等.為保證所選指標(biāo)能夠科學(xué)地反映城市水環(huán)境質(zhì)量狀況,需要對(duì)指標(biāo)進(jìn)行篩選(數(shù)據(jù)來(lái)源:哈爾濱市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心).相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[19]中未對(duì) w_cond做出要求,舍去.SO4-、Cl、Fe、Mn、NO3-等指標(biāo)監(jiān)測(cè)較少,無(wú)法反映水體年度變化,舍去.Hg(≤0.00001mg/L)、As與 Se(≤0.0001mg/L)、Cd(≤0.0004mg/L)、 Pb (≤0.001mg/L)、CN-(≤0.002mg/L)、Cr6+(≤0.004mg/L)、Cu(≤0.01mg/L)、S與 Zn(≤0.02mg/L)濃度極低,符合一類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求,舍去;pH值處于 6～9之間,滿(mǎn)足一類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求,舍去.綜上,篩選后得到指標(biāo):DO、CODMn、BOD5、NH4+-N、CODCr、TP、TN、F、v_phen、oils、AN_SAA、org.

1.3 城市水環(huán)境系統(tǒng)的分區(qū)

城市水環(huán)境系統(tǒng)具有區(qū)域性的特點(diǎn),須在不同污染區(qū)建立具有針對(duì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.由松花江哈爾濱段水環(huán)境規(guī)劃功能分區(qū)可知,其被分為兩類(lèi):Ⅲ類(lèi)水質(zhì)區(qū):A區(qū),Ⅳ類(lèi)水質(zhì)區(qū):B區(qū),C區(qū),D區(qū),E區(qū),F區(qū).由于Ⅳ類(lèi)水質(zhì)區(qū)包含松花江主江段及支流江段,構(gòu)建單個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系難以表現(xiàn)各個(gè)區(qū)域特征,需對(duì)其進(jìn)行區(qū)域劃分,使用灰色關(guān)聯(lián)度法將水質(zhì)狀況相似、地理位置連續(xù)的區(qū)域歸為一類(lèi).Ⅳ類(lèi)水質(zhì)區(qū)各指標(biāo)2008～2012年監(jiān)測(cè)平均值見(jiàn)表1.對(duì)表1中數(shù)列Xi(i代表B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)、E區(qū)、F區(qū))之間的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分析,比較不同區(qū)域之間水質(zhì)情況整體相似程度.

表1 Ⅳ類(lèi)水質(zhì)區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)平均數(shù)值Table 1 Average value of evaluation index in the regions of IV class water quality

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法如下:

式中:rij和Rij分別為第i(i=1,2,…13)個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)第j(j=1,2,…5)個(gè)區(qū)域的原始數(shù)據(jù)值和標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)值;minri和maxri分別為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最小數(shù)據(jù)值和最大數(shù)據(jù)值.

有關(guān)灰色關(guān)聯(lián)度的內(nèi)容在國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中已有大量介紹,這里不再論述,具體可參考文獻(xiàn)[20].對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)列進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析,得到關(guān)聯(lián)矩陣如表2所示.

表2 Ⅳ類(lèi)水質(zhì)區(qū)各區(qū)域間關(guān)聯(lián)度Table 2 Correlation between various regions of IV class water quality

由關(guān)聯(lián)矩陣可以看出B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)山水質(zhì)之間關(guān)聯(lián)度均在0.9以上,關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)(屬于主江段,地理位置連續(xù)),可歸為一類(lèi);B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)與E區(qū)水質(zhì)關(guān)聯(lián)度均在0.34左右,與F區(qū)水質(zhì)關(guān)聯(lián)度均在0.70左右,同時(shí)E區(qū)和F區(qū)水質(zhì)關(guān)聯(lián)度在0.44左右,說(shuō)明E區(qū)和F區(qū)是相對(duì)獨(dú)立的區(qū),需要分別歸類(lèi).因此,將松花江哈爾濱段分為4個(gè)區(qū)域,然后分區(qū)域除去上文所選指標(biāo)中常年濃度極低、符合一類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求的指標(biāo),初步得到各區(qū)域評(píng)價(jià)指標(biāo)體系:

輕污染區(qū)域(A區(qū)):DO、CODMn、BOD5、NH4+-N、CODCr、TP、TN、F、org. (v_phen≤0.001mg/L、oils≤0.04mg/L、AN_SAA≤0.05mg/L,刪去).

中污染區(qū)域(B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)):DO、CODMn、BOD5、NH4+-N、CODCr、TP、TN、F、v_phen、oils、org.(AN_SAA≤0.05mg/L,刪去).

高污染區(qū)域(E區(qū)):DO、CODMn、BOD5、NH4+-N、CODCr、TP、TN、F、v_phen、oils、org.(AN_SAA≤0.05mg/L,刪去).

重污染區(qū)域(F區(qū)):DO、CODMn、BOD5、NH4+-N、CODCr、TP、TN、F、v_phen、oils、AN_SAA、org.

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)選

為精簡(jiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,采用灰色關(guān)聯(lián)度法及主成分分析法對(duì)當(dāng)前指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選.下面以重污染區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行說(shuō)明.

首先按照式(1)和式(2)對(duì)重污染區(qū)域評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)(表3)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,然后使用灰色關(guān)聯(lián)度法對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分析,得到關(guān)聯(lián)矩陣(表4).

表3 重污染區(qū)域評(píng)價(jià)指標(biāo)月均數(shù)值Table 3 The average monthly value of evaluation indexes in heavy pollution regions

表4 重污染區(qū)域評(píng)價(jià)指標(biāo)間關(guān)聯(lián)度Table 4 Correlation of evaluation indexes in heavy pollution regions

表5 主成分分析結(jié)果Table 5 The results of PCA

由關(guān)聯(lián)矩陣可以看出:BOD5、v_phen與其他評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度均在 0.7以下,說(shuō)明它們是比較獨(dú)立的指標(biāo),列為必選指標(biāo),NH4+-N和TP之間關(guān)聯(lián)度在0.7以上,NH4+-N和TP分別與oils、org、CODMn的關(guān)聯(lián)度均在0.7以上,說(shuō)明oils、org、CODMn與NH4+-N和TP之間關(guān)聯(lián)性較強(qiáng),將上述指標(biāo)分組并命名為N1;DO和F之間關(guān)聯(lián)度大于0.7,分組并命名為 N2;TN、AN_SAA和 CODCr與 CODMn間關(guān)聯(lián)度均在 0.7以上,說(shuō)明它們與CODMn關(guān)聯(lián)性很強(qiáng),將TN、AN_SAA和CODCr分為一組并命名為 N3. 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù),使用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析,所得結(jié)果見(jiàn)表5.

主成分綜合方差貢獻(xiàn)率大于 85%即可代表評(píng)價(jià)對(duì)象信息,故本文取F1、F2、F3、F4四個(gè)主成分代表總體信息.累加系數(shù)絕對(duì)值越大,代表指標(biāo)對(duì)研究對(duì)象的影響程度越大.結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果,可知:N1中CODMn的系數(shù)絕對(duì)值較小,刪去;N2中F的系數(shù)絕對(duì)值較小,刪去;N3中CODCr的系數(shù)絕對(duì)值較小,刪去.必選指標(biāo)加上各組剩余指標(biāo)構(gòu)成重污染區(qū)域的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系:BOD5、v_phen、NH4+-N、TP、oils、org、DO、TN和AN_SAA.

對(duì)其他區(qū)域依次采用上述方法進(jìn)行指標(biāo)優(yōu)選,得到各區(qū)域評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表6).

表6 各區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 6 Water quality evaluation index system for various regions

2 城市水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系驗(yàn)證

以上文中優(yōu)選前、后指標(biāo)體系為基礎(chǔ),采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)松花江哈爾濱段 4個(gè)區(qū)域2008～2012年各水期(枯水期:1月、2月,平水期:5月、6月、10月,豐水期:7月、8月、9月)的水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)并以評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證指標(biāo)體系構(gòu)建的科學(xué)性和合理性.

主要通過(guò)以下四步完成:(1)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建;(2)賦權(quán)方法的選擇;(3)構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣;(4)評(píng)價(jià)矩陣和權(quán)重的合成.

2.1 基于主成分分析法的權(quán)重賦予

2.1.1 數(shù)據(jù)歸一化及信息源矩陣創(chuàng)建 具體操作如下:

對(duì)數(shù)值越大污染越大的指標(biāo),采用式(3)、式(4)進(jìn)行歸一化處理.

對(duì)數(shù)值越大污染越小的指標(biāo),采用式(5)、式(6)進(jìn)行歸一化處理.

式中:χij代表第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在第j個(gè)時(shí)期的監(jiān)測(cè)值;bit代表各類(lèi)水質(zhì)歸一化處理中間值;aij監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)歸一化處理后的無(wú)量綱值;代表Sic代表最末級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值;Si1代表第一級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值; t∈[1,c].

由以上結(jié)果創(chuàng)建信息源矩陣如式(7).

其中:;I為單位矩陣.

2.1.2 信息矩陣主成分信息提取,計(jì)算T矩陣特征值,得到其對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率,計(jì)算過(guò)程見(jiàn)式(8).

式中:λi代表第 i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的特征值;Ei代表第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率.

通過(guò)式(9)、式(10)的運(yùn)算得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重值.

式中:aij代表第i個(gè)指標(biāo)第j個(gè)系數(shù)主成分分量貢獻(xiàn);ei代表第i個(gè)指標(biāo)權(quán)重值(未進(jìn)行歸一處理).

2.2 構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣

模糊綜合評(píng)價(jià)法是以隸屬度來(lái)描述模糊界限的.隸屬函數(shù)計(jì)算公式見(jiàn)式(11)、式(12)、式(13).

對(duì)第一級(jí)環(huán)境質(zhì)量,即j=1,公式如下:

對(duì)第二級(jí)環(huán)境質(zhì)量,即 j=2,3,……,(m-1)時(shí),公式如下:

對(duì)第末級(jí)環(huán)境質(zhì)量,及j=m時(shí),其計(jì)算公式如下:

式中:Xi代表第i種評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);Sij代表第i種評(píng)價(jià)指標(biāo)第j級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);Si(j-1)代表第i種評(píng)價(jià)指標(biāo)第j-1級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);Si(j+1)代表第i種評(píng)價(jià)指標(biāo)第j+1級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);yij代表第i種評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)第j級(jí)水質(zhì)的隸屬程度.

2.3 評(píng)價(jià)矩陣和權(quán)重的合成

評(píng)價(jià)矩陣與權(quán)重合成可得水質(zhì)的隸屬向量,計(jì)算過(guò)程依據(jù)式(14)

式中:B1×n為隸屬向量;E1×m為m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量;Ym×n為m個(gè)評(píng)級(jí)指標(biāo)的隸屬度函數(shù).水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分為5類(lèi),因此n=5.

本文將水質(zhì)類(lèi)別看做一種相對(duì)的連續(xù)的位置,為了能夠定量地進(jìn)行計(jì)算,以數(shù)字的形式代表具體類(lèi)別(如1代表I類(lèi)),然后根據(jù)隸屬向量依據(jù)

式(15)計(jì)算得到水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)類(lèi)別.

式中:B代表評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)值;bj代表評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)第j類(lèi)水質(zhì)的隸屬程度;k為待定系數(shù)(本文取2),目的是控制較大的bj所起作用.

通過(guò)以上步驟分別應(yīng)用本研究中指標(biāo)優(yōu)選前、后的指標(biāo)體系對(duì)重污染區(qū)域和其他區(qū)域的城市水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果如表7所示.

表7 松花江哈爾濱段城市水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果Table 7 The evaluation result of urban water quality in the Harbin section of Songhua River

由表 7可知,中污染區(qū)域平水期與豐水期綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)值誤差在 5%～10%,其他區(qū)域綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)值誤差均在5%以下,優(yōu)選前、后指標(biāo)體系的評(píng)價(jià)結(jié)果誤差較小.同時(shí),評(píng)價(jià)結(jié)果滿(mǎn)足如下范圍:輕污染區(qū)域各水期評(píng)價(jià)結(jié)果在Ⅱ類(lèi)范圍內(nèi)(1≤B<2),中污染區(qū)域平水期、豐水期水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果在Ⅲ類(lèi)范圍內(nèi)(2≤B<3),中污染區(qū)域枯水期、高污染區(qū)域平水期水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果在Ⅳ類(lèi)范圍內(nèi)(3≤B<4),高污染區(qū)域枯水期、豐水期水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果在Ⅳ類(lèi)范圍內(nèi)(3≤B<4),重污染區(qū)域三水期評(píng)價(jià)結(jié)果在Ⅴ類(lèi)范圍內(nèi)(4≤B<5).這表明優(yōu)選前、后指標(biāo)體系評(píng)價(jià)所得水質(zhì)類(lèi)別相同,優(yōu)選評(píng)價(jià)指標(biāo)后的指標(biāo)體系能夠反映松花江哈爾濱段水環(huán)境質(zhì)量的整體狀態(tài),評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)選方法是科學(xué)的.

3 松花江哈爾濱段水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果分析

將上文評(píng)價(jià)結(jié)果與水環(huán)境規(guī)劃類(lèi)別進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)高污染區(qū)域枯水期、豐水期水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果大于 3.5,說(shuō)明呼蘭河口內(nèi)水質(zhì)較接近Ⅴ類(lèi)水質(zhì);重污染區(qū)域三水期評(píng)價(jià)結(jié)果在Ⅴ類(lèi)范圍內(nèi)(4≤B<5);其他區(qū)域滿(mǎn)足水質(zhì)規(guī)劃類(lèi)別要求且水質(zhì)狀況穩(wěn)定.呼蘭河的污染主要來(lái)自肇東市上游的工業(yè)企業(yè)、肇東市和呼蘭鎮(zhèn),由于企業(yè)廢水間歇排放導(dǎo)致其水質(zhì)狀態(tài)不穩(wěn)定;阿什河污染的來(lái)源主要是企業(yè)廢水和生活污水,在冰封期只有污水排入,無(wú)自然水稀釋.因此,需要對(duì)兩者采取措施進(jìn)行整治.一方面要減少污染物的注入量,包括加快城鎮(zhèn)管網(wǎng)及污水處理廠(chǎng)建設(shè)、企業(yè)治污、兩岸農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整并減少農(nóng)藥化肥使用量;另一方面要對(duì)河道進(jìn)行改造,包括河道疏浚、污水截流及截流污水處理、清理沿岸垃圾等.預(yù)期通過(guò)以上兩方面的完善,可使兩者水環(huán)境質(zhì)量逐步達(dá)到規(guī)劃等級(jí).

4 結(jié)論

4.1 結(jié)合水環(huán)境規(guī)劃功能分區(qū)應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度法將松花江哈爾濱段分為 4個(gè)污染區(qū),使用主客觀(guān)相結(jié)合的手段建立了各自的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.

4.2 采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)松花江哈爾濱段 4個(gè)水質(zhì)污染區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果如下:輕污染區(qū)域各水期水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果在Ⅱ類(lèi)范圍內(nèi)(1≤B<2),中污染區(qū)域平水期、豐水期水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果在Ⅲ類(lèi)范圍內(nèi)(2≤B<3),中污染區(qū)域枯水期、高污染區(qū)域各水期水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果在Ⅳ類(lèi)范圍內(nèi)(3≤B<4),重污染區(qū)域各水期水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果在Ⅴ類(lèi)范圍內(nèi)(4≤B<5),同時(shí)驗(yàn)證指標(biāo)體系合理性,并提出了加快污水處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、河道改造等調(diào)控對(duì)策.

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Study on water environmental quality in Harbin section of the Songhua River

FAN Qing-xin1, YANG Xian-xing1,

QIU Wei1,2*(1.School of Municipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China；2.State Key Laboratory of Urban Water Resources and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China). China Environmental Science, 2014,34(9)：2292～2298

In order to scientifically evaluate the water environment quality in the Harbin section of Songhua River, the section was divided into four regions by using gray correlation method based on the water environment functional zoning. The corresponding evaluation index system was set up by using the method of combining subjective and objective points. The water quality was evaluated by using fuzzy comprehensive evaluation method, and the rationality of index system was verified simultaneously. The results showed that the constructed index system could reflect the water environment quality in the Harbin section of Songhua River. Water qualities in all regions could meet the requirements of water environment functional zones except for the Ashi Estuary whese evaluation results was V class. The results of the study would be beneficial to promote the scientific management and effective utilization of water resources, and the method could provide a new idea for water environmental quality assessment.

water environment quality；principal component analysis；grey correlation degree；fuzzy comprehensive evaluation

X824

A

1000-6923(2014)09-2292-07

樊慶鋅(1962-),男,黑龍江省哈爾濱人,副教授,博士,主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)方面研究.發(fā)表論文30余篇.

2014-01-20

城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題(哈爾濱工業(yè)大學(xué))(2012TS03);中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(HIT.NSRIF.2012086);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51208143)

* 責(zé)任作者, 副教授, qwxnh@163.com