馮仁諾

(成都市鐵路中學(xué)， 四川成都 610081)

?

岷江流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)與分析方法研究

馮仁諾

(成都市鐵路中學(xué)， 四川成都 610081)

岷江流域的水質(zhì)監(jiān)測(cè)及分析方法，可行的研究理論種類繁多。文章以水質(zhì)監(jiān)測(cè)方式為水質(zhì)分析方法序，對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)進(jìn)行分析總結(jié)，結(jié)合岷江流域不同水段水文數(shù)據(jù)特征，對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的降維分析以及模糊綜合評(píng)價(jià)等方法進(jìn)行分析介紹。最后對(duì)岷江流域水質(zhì)分析評(píng)估這一研究方向進(jìn)行了展望。

水資源調(diào)查;水質(zhì)監(jiān)測(cè)；水質(zhì)分析；岷江流域

隨著我國(guó)工業(yè)化、城市化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，水環(huán)境污染已從地表水延伸到地下水，從單一污染發(fā)展到多元化污染。水資源的研究對(duì)促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、合理開(kāi)發(fā)利用水資源、保護(hù)水域生態(tài)環(huán)境都具有重要意義。岷江流域是成都平原最重要的水資源，它屬于長(zhǎng)江上游的一級(jí)支流，位于北緯28°38′～ 33°10′，東經(jīng)102°35′～ 104°51′，發(fā)源于岷山弓杠嶺和郎架嶺，干流全長(zhǎng)735 km，流域面積135 811 km2。根據(jù)河流自然地理和河道特征，上游部分劃分為都江堰以上，中游劃分為都江堰至樂(lè)山，樂(lè)山至宜賓為下游[1]。

每個(gè)水域的水質(zhì)均反映了各種自然和人為活動(dòng)的綜合作用[2]。盡管地表水水質(zhì)的影響因子很復(fù)雜，但隨著點(diǎn)源污染的有效管理和控制，非點(diǎn)源污染尤其是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染就成為決定地表水水質(zhì)的主要因素[3]。岷江流域岷江上游為水源涵養(yǎng)地[4]。河水一是靠天然降雨、森林涵養(yǎng)，二是靠積雪融化補(bǔ)給水量，水源比較豐富；岷江中游河道長(zhǎng)約230 km，著名的都江堰灌區(qū)水流密如蛛網(wǎng)；岷江下游，河道長(zhǎng)約160 km，其內(nèi)有大渡河、青衣江的河水匯入[5]。因其水量豐富，故為成都市工業(yè)用水和居民生活用水的主要水源，其供水量占到78%左右。隨著國(guó)家最嚴(yán)格水資源管理制度的實(shí)施和公民環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，水環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題已受到社會(huì)各界越來(lái)越多的關(guān)注。因此，了解岷江流域水環(huán)境、分析監(jiān)測(cè)手段以及水質(zhì)分析方法具有重要意義。

1　岷江流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)

水質(zhì)監(jiān)測(cè)是對(duì)水域水質(zhì)評(píng)估研究的最直接的方法，通過(guò)實(shí)地的相關(guān)監(jiān)測(cè)方式，可以獲取水質(zhì)的直接信息，保證了相關(guān)單位對(duì)水域水體使用的監(jiān)督和測(cè)量。不僅對(duì)水域環(huán)境的評(píng)估提供重要數(shù)據(jù)，也能夠直觀地反映出水域環(huán)境的健康問(wèn)題。水質(zhì)監(jiān)測(cè)的主要對(duì)象一般是指某個(gè)水域內(nèi)的水體中，包含的各類化學(xué)物質(zhì)量，其中主要監(jiān)測(cè)的有高錳酸鹽、有機(jī)生物需氧量、重金屬類、磷化合物等。我國(guó)早在1962年起，曾先后在長(zhǎng)江水系建立了191個(gè)監(jiān)測(cè)站，從全流域角度對(duì)長(zhǎng)江的水質(zhì)特征及變化進(jìn)行了全面系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)[6]，黃飛等人曾對(duì)三江水系(金沙江、岷江、長(zhǎng)江)的宜賓段進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析[7]，其研究對(duì)象共選取了6個(gè)重點(diǎn)國(guó)控、省控?cái)嗝娴?。?duì)“三江”水系水質(zhì)主要污染負(fù)荷進(jìn)行了分析。并且分析得到高錳酸鹽指數(shù)、BOD5、石油類、總磷、總氮、鉛和鎘等7項(xiàng)指標(biāo)所占的污染負(fù)荷比較大。最后利用PCA方法進(jìn)行了污染源解析，結(jié)果表明該水域的水質(zhì)污染主要來(lái)源于沿岸化工企業(yè)污廢水、城市生活污水和電子元器件類工廠廢水。

冷榮艾[8]在其岷江干流水污染趨勢(shì)分析及其防治一文中，將岷江干流各監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析。其中包括《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》( GB 383-2002)中提出的水質(zhì)監(jiān)測(cè)包括水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、六價(jià)鉻、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、硫化物等20個(gè)基本因子進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。通過(guò)對(duì)不同斷面、不同監(jiān)測(cè)因子的數(shù)值進(jìn)行水質(zhì)評(píng)估。除了利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行岷江流域的水質(zhì)評(píng)估之外，張婷婷[9]等也通過(guò)使用水質(zhì)監(jiān)測(cè)相關(guān)資料進(jìn)行利用美國(guó)環(huán)保局開(kāi)發(fā)的QUAL2 kW水質(zhì)模型對(duì)岷江流域的水質(zhì)進(jìn)行模擬，對(duì)岷江樂(lè)山市中區(qū)流域區(qū)域進(jìn)行了水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，采用單因子評(píng)價(jià)法得出了岷江樂(lè)山市中區(qū)流域的主要污染因子為與氨氮。然后根據(jù)水文及水質(zhì)資料分析并確定模型參數(shù)，其研究成果驗(yàn)證了QUAL2 kW模型在岷江流域水質(zhì)模擬中的適用性、準(zhǔn)確性。

2　水質(zhì)分析方法

傳統(tǒng)的水質(zhì)分析方法分為簡(jiǎn)分析、全分析和專項(xiàng)分析3種，具體是用化學(xué)和物理方法測(cè)定水中各種化學(xué)成分的含量。由于水質(zhì)監(jiān)測(cè)因子不同，對(duì)水質(zhì)的影響亦不同，故對(duì)不同因子的分析方式亦當(dāng)不同。其次由于水質(zhì)變化是一個(gè)在時(shí)間和空間維度上都具備的現(xiàn)象，故對(duì)不同水域?qū)ο蟮乃|(zhì)時(shí)空研究是一個(gè)重要的課題。陳雨艷等人在對(duì)岷江流域水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)及變化趨勢(shì)分析研究[10]中，闡述2013年岷江流域水質(zhì)空間分布、月季變化情況，并提出了流域水質(zhì)污染防治建議，其使用的方法為內(nèi)梅羅污染指數(shù)法。通過(guò)內(nèi)梅羅污染指數(shù)來(lái)表征水質(zhì)污染的程度，之后采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法對(duì)岷江干流水質(zhì)變化進(jìn)行趨勢(shì)分析。趙慶緒、侯寶燈等人曾利用灰色關(guān)聯(lián)度分析理論[11]對(duì)汶川大地震時(shí)期岷江流域的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析。該方法將地表水評(píng)價(jià)因子與其標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析，進(jìn)行地表水質(zhì)評(píng)價(jià)。將灰色關(guān)聯(lián)分析法應(yīng)用于地下水質(zhì)評(píng)價(jià)中，計(jì)算實(shí)測(cè)水樣與各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)聯(lián)度，將實(shí)測(cè)水樣進(jìn)行地下水評(píng)級(jí)。

除了上述Spearman秩相關(guān)系數(shù)法以及灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)岷江流域水質(zhì)分析方法以外，楊朋友[12]等人利用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)岷江流域地表水水質(zhì)進(jìn)行分析評(píng)估。模糊綜合評(píng)價(jià)方法是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，其基本原理可以表述為[13]：根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)。它具有結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)題，適合各種非確定性問(wèn)題的解決[14]。通過(guò)利用該方法，將岷江流域的不同區(qū)域的水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的不同指數(shù)進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)分析，最終得到岷江流域的上游和下游的地表水水質(zhì)處于良好的狀態(tài)，而中游的水質(zhì)狀況較差等結(jié)論。

3　結(jié)論

岷江位于三江流域，是四川省最重要的水系。該流域上中下游環(huán)境多變復(fù)雜，故對(duì)研究分析方式提出了較多的挑戰(zhàn)。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行研究總結(jié)，得出在對(duì)岷江流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)方向，由于不同區(qū)域不同水質(zhì)斷面的監(jiān)測(cè)因子較多，故采用PCA方式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)或通過(guò)相關(guān)水文模型模擬來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。其次，由于水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有限性和保密性，多數(shù)區(qū)域的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不能夠滿足科研的需要，水文模型由此產(chǎn)生。在對(duì)岷江流域的水質(zhì)分析方法當(dāng)中，利用內(nèi)梅羅污染指數(shù)進(jìn)行評(píng)級(jí)，或利用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法以及模糊綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行水質(zhì)分析評(píng)價(jià)都是較為常用的分析方法，分析結(jié)果均能夠達(dá)到基本需求。但是由于水文環(huán)境的復(fù)雜度較高，不同的斷面層或者不同的區(qū)域的環(huán)境千差萬(wàn)別，需要單獨(dú)對(duì)應(yīng)某個(gè)專一的區(qū)域采用專用的方法，才能夠滿足科學(xué)研究的需求，這對(duì)岷江流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)與分析方法研究提出了較高的要求。

[1]王青,石敏球,郭亞琳,等. 岷江上游山區(qū)聚落生態(tài)位垂直分異研究[J]. 地理學(xué)報(bào),2013,68(11):1559-1567.

[2]Spatial Pattern of Rural Settlements in the Upper Reaches of the Minjiang River—a Case Study in Maoxian County, Sichuan.

[3]Responses of CH_4 Emissions to Nitrogen Addition and Spartina alterniflora Invasion in Minjiang River Estuary, Southeast of China.

[4]宋述軍,周萬(wàn)村. 岷江流域土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)地表水水質(zhì)的影響[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2008(5):712-715.

[5]A Landscape Pattern Analysis Method Based on Boundaries and Nodes: A Case Study in Upper Minjiang River, China.

[6]任雪梅,楊達(dá)源,韓志勇. 長(zhǎng)江上游水系變遷的河流階地證據(jù)[J]. 第四紀(jì)研究,2006(3):413-420.

[7]黃飛,孫佑佳,郭宗鋒,等. 三江水系(宜賓段)水質(zhì)主要污染負(fù)荷分析[J]. 宜賓學(xué)院學(xué)報(bào),2008(12):66-69.

[8]冷榮艾. 岷江干流水污染趨勢(shì)分析及其防治措施探討[J]. 四川水利,2014(1):58-62.

[9]張婷婷. 岷江流域樂(lè)山市中區(qū)段水質(zhì)模擬[D].成都:西南交通大學(xué),2010.

[9]李懷恩，沈晉. 流域非點(diǎn)源污染模型的建立與應(yīng)用實(shí)例[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1997，17(2):140-147.

[10]陳雨艷,楊坪,向秋實(shí),等. 岷江流域水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)及變化趨勢(shì)分析[J]. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2015(6):53-57.

[11]趙慶緒,侯寶燈,邢冰,等. 基于灰色關(guān)聯(lián)分析的岷江上游流域震后水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)[J]. 四川環(huán)境,2010(1):61-64.

[12]楊朋,宋述軍. 岷江流域地表水水質(zhì)的模糊綜合評(píng)價(jià)[J]. 資源開(kāi)發(fā)與市場(chǎng),2007(2):101-104.

[13]陳杰,崔鵬,韋方強(qiáng),等.基于模糊關(guān)系理論的冰川泥石流活動(dòng)性評(píng)價(jià)方法[J].水土保持研究, 2003, 10(2):1- 4.

[14]李蓮芳,曾希柏,李國(guó)學(xué),等.利用模糊綜合評(píng)判法評(píng)價(jià)潮白河流域水質(zhì)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 25(2):471- 476.

TV211.1+1

A

[定稿日期]2016-03-21