劉 放

（遼寧省撫順縣水務(wù)局，遼寧 撫順 113006）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，帶來(lái)了大量的生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)污染源，對(duì)水環(huán)境和水源地造成潛在污染威脅[1，2]。因此，做好水源地安全評(píng)價(jià)工作對(duì)水污染治理具有重要意義。國(guó)內(nèi)水源地評(píng)價(jià)工作側(cè)重點(diǎn)在于對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)，郭亮等[3]基于灰色理論研究了黑龍江水質(zhì)污染狀況，表明該模型只能在短期預(yù)測(cè)水質(zhì)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的長(zhǎng)期監(jiān)控；魏智寬等[4]利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法研究了松花江的水安全預(yù)警，該預(yù)測(cè)模型具有一定的預(yù)測(cè)效果，但是存在一定的偏差。本文基于模糊綜合評(píng)價(jià)法，對(duì)大伙房水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到監(jiān)測(cè)面的水質(zhì)級(jí)別及水庫(kù)的安全等級(jí)，該研究為水源地采取相應(yīng)的保護(hù)對(duì)策與水庫(kù)安全建設(shè)提供理論依據(jù)。

1 工程概況及評(píng)價(jià)方法

1.1 工程概況

大伙房水庫(kù)是我國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)、施工的大型水利工程，也是建國(guó)后第二座以防洪、農(nóng)業(yè)灌溉與城市供水為主，旅游、發(fā)電為輔的大型水利樞紐工程。大伙房水庫(kù)是國(guó)內(nèi)九大水源地之一，提供遼寧省南部與中部的營(yíng)口、鞍山、沈陽(yáng)、遼陽(yáng)、撫順、盤(pán)錦、大連7座城市將近3000萬(wàn)人水源供給。水庫(kù)流域控制面積5437km2，流域主要分布在撫順、清原與新賓三個(gè)縣城之中，接納來(lái)自杜河、蘇子河與渾河的地表水。水庫(kù)流域大陸氣候明顯，春夏兩季多西南風(fēng)，年平均氣溫在4～6℃之間；年平均徑流深305mm，年平均降雨量798mm；平均含沙量0.538kg/m3；土質(zhì)為混合石灰?guī)r和花崗巖，水土流失較嚴(yán)重。

1.2 評(píng)價(jià)方法

采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)水體質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1.2.1 確定各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)水質(zhì)級(jí)別的隸屬函數(shù)

各個(gè)指標(biāo)隸屬于某種評(píng)價(jià)級(jí)別的概率稱(chēng)作隸屬度。將水質(zhì)分為Ⅰ-Ⅴ5種級(jí)別，并建立水質(zhì)評(píng)價(jià)因子對(duì)應(yīng)的級(jí)別隸屬函數(shù)[5]：

Ⅰ級(jí)水隸屬函數(shù)：

Ⅱ-Ⅳ級(jí)水隸屬函數(shù)：

Ⅴ級(jí)水隸屬函數(shù)：

式中Ci為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子濃度實(shí)測(cè)值；Sj+1，Sj，Sj-1為該評(píng)價(jià)因子第j+1類(lèi)、第j類(lèi)和第j-1類(lèi)水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值。

1.2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

指標(biāo)權(quán)重表示指標(biāo)在評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的重要程度。不同水質(zhì)指標(biāo)在水污染中的作用程度不僅與水中各指標(biāo)的允許濃度標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，而且與實(shí)際數(shù)據(jù)大小相關(guān)，計(jì)算公式如下：

式中Si為監(jiān)測(cè)指標(biāo)的平均值；Ci為第i項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測(cè)濃度。

1.2.3 模糊矩陣復(fù)合運(yùn)算

根據(jù)判斷矩陣與指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算得到各指標(biāo)的隸屬，計(jì)算公式如下：

當(dāng)最大隸屬度原則不合適時(shí)，通過(guò)級(jí)別特征值判定水質(zhì)級(jí)別。

2 大伙房水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)

為了全面綜合地分析水源地安全狀況，選用數(shù)據(jù)資料收集全面的2016年數(shù)據(jù)對(duì)水質(zhì)類(lèi)別及富營(yíng)養(yǎng)化類(lèi)別等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.1 監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的相關(guān)規(guī)范要求，大伙房水庫(kù)共設(shè)立7個(gè)斷面，包括出庫(kù)口1個(gè)斷面、庫(kù)區(qū)3個(gè)斷面和入庫(kù)口3個(gè)斷面，分別對(duì)每個(gè)月的樣本進(jìn)行采集，采樣斷面布設(shè)如表1。

表1 采樣斷面布設(shè)

2.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)

大伙房水庫(kù)水質(zhì)主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)分別為總磷、總氮、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量和溶解氧，各項(xiàng)指標(biāo)分析標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表2 主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)及分析標(biāo)準(zhǔn)

2.3 水質(zhì)評(píng)價(jià)

大伙房水庫(kù)2016年各斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)年平均值，如表3。

表3 水庫(kù)斷面主要評(píng)價(jià)指標(biāo)監(jiān)測(cè)值

將表3中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入相應(yīng)的隸屬函數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算，按照模糊綜合評(píng)價(jià)法步驟進(jìn)行計(jì)算，水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果如表4。可以發(fā)現(xiàn)，7個(gè)斷面中撫順取水口 （出庫(kù)）、渾37（庫(kù)中）與渾7（庫(kù)前）的水質(zhì)級(jí)別為Ⅱ級(jí)，渾73（庫(kù)尾）與臺(tái)溝（杜河）的水質(zhì)級(jí)別為Ⅲ級(jí)，水質(zhì)級(jí)別較好，需要保護(hù)和治理水源地以達(dá)到飲水安全要求；古樓（蘇子河）與北雜木（渾河）的水質(zhì)級(jí)別為Ⅳ級(jí)，水質(zhì)級(jí)別較差，這可能是由于生活污水、生產(chǎn)、農(nóng)藥、化肥等造成的非點(diǎn)源污染影響了水庫(kù)水質(zhì)，需要一定的治理措施來(lái)改善水質(zhì)，使其達(dá)到飲水安全的要求。

表4 水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

3 大伙房水庫(kù)水源地安全評(píng)價(jià)

3.1 指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)指標(biāo)體系構(gòu)建的科學(xué)性、層次性與整體性原則，結(jié)合大伙房水庫(kù)的實(shí)際情況，將指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層3個(gè)層次，具體分類(lèi)如圖1。

圖1 大伙房水庫(kù)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及隸屬度的確定

評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重通過(guò)AHP法進(jìn)行確定。首先根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立判斷矩陣，然后計(jì)算得到判斷矩陣的最大特征值，并且進(jìn)行矩陣的一致性檢驗(yàn)，最后進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如表5。

表5 大伙房水庫(kù)安全評(píng)價(jià)體系各指標(biāo)權(quán)重值

工程安全中取水設(shè)施運(yùn)行情況與防洪安全的級(jí)別都為Ⅰ級(jí)，根據(jù)相關(guān)專(zhuān)家意見(jiàn)隸屬度為（1，0，0，0，0）；生態(tài)安全的隸屬度由實(shí)際水土治理情況與水主流失治理率安全標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)對(duì)照來(lái)確定；根據(jù)實(shí)際情況與相關(guān)資料，通過(guò)與2011年水量對(duì)比得到水量安全隸屬度；水質(zhì)安全隸屬度分別通過(guò)水質(zhì)等級(jí)隸屬度、水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化程度隸屬度與水源地供水水質(zhì)保護(hù)與綜合治理狀況3個(gè)方面并通過(guò)專(zhuān)家審核來(lái)確定；管理體系達(dá)標(biāo)建設(shè)根據(jù)水源地資金管理、水源地保護(hù)技術(shù)管理、水源地保護(hù)組織管理與水源地保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)4個(gè)方面進(jìn)行隸屬度的確定；安全監(jiān)控體系達(dá)標(biāo)建設(shè)通過(guò)應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力、水源地信息管理、水源地監(jiān)測(cè)機(jī)制、水源地監(jiān)測(cè)設(shè)施、水源地監(jiān)控機(jī)制與水源地監(jiān)控設(shè)施6個(gè)方面進(jìn)行隸屬度確定。根據(jù)得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度，進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)計(jì)算得出各準(zhǔn)則層隸屬度，結(jié)果如表6。

表6 準(zhǔn)則層隸屬度匯總

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

根據(jù)各準(zhǔn)則層的隸屬度行模糊綜合評(píng)價(jià)計(jì)算，得到大伙房水庫(kù)總體安全隸屬度及安全等級(jí)，分別如表7，表8。

表7 安全等級(jí)隸屬度

表8 各準(zhǔn)則層及總體的安全等級(jí)

可知，安全監(jiān)控系統(tǒng)與生態(tài)安全處于“低”水平；安全管理與水量安全處于“中”水平；水質(zhì)安全處于“高”水平；工程安全處于“極高”水平；總體等級(jí)處于“中”水平與前兩者有直接關(guān)系。由此表明，長(zhǎng)期的采礦、采砂與水土資源的不合理利用導(dǎo)致水源地流域的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，影響了大伙房水庫(kù)水源地的整體安全。安全監(jiān)控體系等級(jí)較低，究其原因：監(jiān)控體制不健全，不能實(shí)現(xiàn)全天實(shí)時(shí)實(shí)地自動(dòng)監(jiān)控；監(jiān)控設(shè)備及監(jiān)測(cè)設(shè)施落后，無(wú)法做到對(duì)取水口與水質(zhì)進(jìn)行高頻率、高效率的監(jiān)測(cè)。

因此，綜合評(píng)價(jià)大伙房水源地安全等級(jí)屬于中等級(jí)別，應(yīng)該采取種植樹(shù)木、保持叢林進(jìn)行生態(tài)養(yǎng)護(hù)，健全水質(zhì)監(jiān)測(cè)體制，安裝先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器與監(jiān)控設(shè)備，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)能力建設(shè)等措施來(lái)改善改善伙房水庫(kù)水源地的安全現(xiàn)狀。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)布設(shè)7個(gè)監(jiān)測(cè)斷面對(duì)大伙房水庫(kù)水源地2016年總磷、總氮、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量和溶解氧等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架對(duì)大伙房水庫(kù)水源地進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論：

（1）撫順取水口、渾37與渾7的水質(zhì)級(jí)別為Ⅱ級(jí)，渾73與臺(tái)溝的水質(zhì)級(jí)別為Ⅲ級(jí)，水質(zhì)級(jí)別較好，古樓（蘇子河）與北雜木（渾河）的水質(zhì)級(jí)別為Ⅳ級(jí)，水質(zhì)級(jí)別較差，需采取治理措施來(lái)改善水質(zhì)，使其達(dá)到飲水安全的要求。

（2）安全監(jiān)控系統(tǒng)與生態(tài)安全處于“低”水平，安全管理與水量安全處于“中”水平，由此表明，長(zhǎng)期的采礦、采砂與水土資源的不合理利用導(dǎo)致水源流域的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，影響了大伙房水庫(kù)水源地的整體安全。

（3）安全管理與水量安全處于“中”水平，安全監(jiān)控體系等級(jí)低，原因包括兩方面，其中一方面監(jiān)控體制不健全，不能實(shí)現(xiàn)全天實(shí)時(shí)實(shí)地自動(dòng)監(jiān)控；另一方面由于監(jiān)控設(shè)備落后，監(jiān)測(cè)設(shè)施不先進(jìn)，無(wú)法做到對(duì)取水口與水質(zhì)進(jìn)行高頻率、高效率的監(jiān)測(cè)。

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