（臺(tái)州市生態(tài)環(huán)境局溫嶺分局 浙江溫嶺 317500）

溫嶺市地處浙江省東南沿海， 位于東經(jīng) 121°09′50″～121°44′0″、北緯 28°12′45″～28°32′05″之間，受益于改革開(kāi)放的政策迅速崛起于東海海濱，市境東頻大陳洋，南連玉環(huán)，西臨樂(lè)清和樂(lè)清灣，北接臺(tái)州市區(qū)。溫嶺市境內(nèi)河流眾多，總長(zhǎng)1 494 km，多屬金清港水系。溫嶺市市、縣控河道斷面主要包括太平（太平新橋）、澤國(guó)（友誼橋）、麻車橋、松門（天竺橋）、橫峰（莞陳大橋）、大溪（余家橋）、箬橫（埭頭橋）、上馬（南塘水泵站）等8個(gè)。本文采用總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、CODcr作為聚類指標(biāo)對(duì)河道斷面水質(zhì)進(jìn)行了灰色聚類分析，并將溶解氧指標(biāo)變化趨勢(shì)和水質(zhì)灰類變化趨勢(shì)結(jié)合起來(lái)分析了2015─2017年第1、3、5月河道斷面水質(zhì)變化趨勢(shì)，提出一種新的河道監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)分析方法。

1 方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

采用溫嶺市環(huán)境監(jiān)測(cè)站2015─2017年常規(guī)監(jiān)測(cè)中的數(shù)據(jù)，運(yùn)用均值化法［1-2］對(duì)各聚類指標(biāo)和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中各指標(biāo)灰類值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。將2015─2017年第1、3、5月作為聚類對(duì)象（總共9個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)），將總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、CODcr作為聚類指標(biāo)，考慮到本市河道水質(zhì)幾乎沒(méi)有達(dá)到過(guò)Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)，因此依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)將地表水分為4個(gè)灰類，對(duì)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的聚類指標(biāo)進(jìn)行聚類分析。

1.2 灰色聚類法［3-5］

1.2.1 構(gòu)建三角白化權(quán)函數(shù)

屬于第1類水質(zhì)的白化權(quán)函數(shù)為：

屬于第 2、3（K=［2，3］）類水質(zhì)的白化權(quán)函數(shù)為：

屬于第4類水質(zhì)的白化權(quán)函數(shù)為：

1.2.2 計(jì)算聚類權(quán)重

式中：Sik為經(jīng)均值化處理后的標(biāo)準(zhǔn)灰類值。

1.2.3 計(jì)算聚類系數(shù)和水質(zhì)灰類判定

通過(guò)計(jì)算得出每個(gè)聚類對(duì)象對(duì)于所有類別的聚類系數(shù)，其中最大的聚類系數(shù)對(duì)應(yīng)的級(jí)別就是該樣本所屬的水質(zhì)灰類。

1.3 水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

將溶解氧指標(biāo)變化趨勢(shì)和水質(zhì)灰類變化趨勢(shì)結(jié)合起來(lái)，分析河道斷面水質(zhì)變化趨勢(shì)。溶解氧指標(biāo)不同于總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、CODcr等指標(biāo)，其濃度越高，代表水質(zhì)越好。溶解氧和水質(zhì)灰類變化趨勢(shì)所反映的水質(zhì)變化情況總共應(yīng)該有3種情形：①若是溶解氧上升，同時(shí)灰類下降或持平，那么判定水質(zhì)變好；②若是溶解氧下降，同時(shí)灰類上升或持平，那么判定水質(zhì)變差；③若是溶解氧和灰類同時(shí)升高，或者同時(shí)降低，則判定水質(zhì)持平。實(shí)際上以上①、②是水質(zhì)灰類和溶解氧趨異變化，③是水質(zhì)灰類和溶解氧趨同變化。

2 結(jié)果

2.1 溫嶺市各市、縣控河道監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)變化趨勢(shì)

2015─2017年上半年度溫嶺市各市、縣控河道監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1，其中第1至9時(shí)間節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)2015─2017年第1、3、5月，總共應(yīng)該有8個(gè)時(shí)間段的變化。

2.2 水質(zhì)變化情況集成

從整個(gè)變化情況看（表1），大溪余家橋斷面的水質(zhì)有變差的趨勢(shì)，因?yàn)?次變化里有3次是持平的，變差的有3次，而變好僅有2次。

表1 2015—2017年第1、3、5月溫嶺市各市、縣控河道斷面水質(zhì)變化情況

橫峰莞陳大橋斷面8次變化里有4次是變差的，變好有3次，持平1次，因此水質(zhì)有變差的趨勢(shì)。

麻車橋斷面8次變化里有4次是變差的，變好有3次，持平1次，因此水質(zhì)有變差的趨勢(shì)。

箬橫斷面8次變化里有5次是變好的，變差僅1次，持平2次，因此水質(zhì)有變好的趨勢(shì)。

上馬斷面8次變化里有3次是變好的，變差2次，持平3次，因此水質(zhì)有變好的趨勢(shì)。

松門斷面8次變化里有5次是變好的，變差有3次，變好次數(shù)多于變差的次數(shù)，因此水質(zhì)有變好的趨勢(shì)。

太平新橋斷面8次變化里有4次是變好的，變差有3次，持平1次，因此水質(zhì)有變好的趨勢(shì)。

澤國(guó)友誼橋斷面8次變化里有變好和變差各2次，持平4次，因此水質(zhì)是持平的趨勢(shì)。

2.3 水質(zhì)變化趨勢(shì)的驗(yàn)證

對(duì)2018年1月─2019年5月 （包括2018年 1月、2018年 3月、2018年 5月、2019年 1月、2019年 3月、2019年 5月合計(jì)6個(gè)時(shí)間點(diǎn)）溫嶺市各市、縣控河道斷面化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷濃度進(jìn)行spearman軼相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 各污染因子spearman軼相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)本文的評(píng)價(jià)方法，太平新橋、箬橫、松門、上馬斷面水質(zhì)均是變好的趨勢(shì)，與此趨勢(shì)完全一致的是松門斷面，2018年1月─2019年5月4個(gè)污染因子均呈現(xiàn)不顯著下降的趨勢(shì)，然后箬橫和上馬斷面均有3個(gè)污染因子呈現(xiàn)不顯著下降的趨勢(shì)，75%污染因子的濃度都是下降的趨勢(shì)，水質(zhì)變好可能性大，因此基本相符，稍微有些偏差的是太平新橋斷面，其中有2個(gè)污染因子濃度呈現(xiàn)不顯著下降趨勢(shì)提示水質(zhì)可能是持平的。分析提示橫峰莞陳大橋斷面水質(zhì)有變差的趨勢(shì)，從表2可見(jiàn)有3個(gè)污染因子呈現(xiàn)不顯著上升的趨勢(shì)，75%污染因子的濃度都是升高的趨勢(shì)，水質(zhì)變差可能性大，因此基本相符。評(píng)價(jià)澤國(guó)友誼橋斷面水質(zhì)是持平的趨勢(shì)，期望是分別有2個(gè)污染因子濃度呈現(xiàn)上升或下降的趨勢(shì)，但從表2可見(jiàn)僅有總磷濃度是呈現(xiàn)不顯著上升的趨勢(shì)，與預(yù)期結(jié)果有所偏差但不能說(shuō)是完全偏離。偏差比較大的是大溪余家橋斷面，評(píng)價(jià)水質(zhì)有變差的趨勢(shì)，但有3個(gè)因子的濃度呈現(xiàn)不顯著下降的趨勢(shì)，提示這段時(shí)間水質(zhì)可能是變好的。

3 討論

3.1 分析方法的應(yīng)用價(jià)值

本文建立的水質(zhì)變化趨勢(shì)的分析方法，是基于將溶解氧變化和水質(zhì)灰類變化進(jìn)行結(jié)合起來(lái)分析，選取的時(shí)間段是2015─2017年第1、3、5月，那么實(shí)際上會(huì)有8次變化，根據(jù)8次變化里有幾次變好、幾次持平、幾次變差來(lái)對(duì)整個(gè)8個(gè)時(shí)間段的水質(zhì)變化情況進(jìn)行綜合的研判。判定方法是基于比如有4次或以上某種變化，那么認(rèn)為水質(zhì)總體有向該種方向變化的趨勢(shì)。

2017年是削劣攻堅(jiān)年，而今后趨勢(shì)是對(duì)斷面達(dá)標(biāo)的要求會(huì)更高，比如國(guó)控?cái)嗝嬉筮_(dá)到 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)以上，而省控?cái)嗝嬉_(dá)到功能區(qū)要求，區(qū)別于目前應(yīng)用很多的單因子評(píng)價(jià)法，其弊端是若河道監(jiān)測(cè)斷面某一類因子超5類，立馬被判為劣Ⅴ類水體，在評(píng)價(jià)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)連續(xù)很多時(shí)間段某一河道斷面被判為同一類水體，那么就看不出水質(zhì)是否有變化，但實(shí)際上河道水質(zhì)應(yīng)該是一直在發(fā)生變化的，本文評(píng)判方法的優(yōu)點(diǎn)就是能追蹤連續(xù)時(shí)間段的水質(zhì)變化，然后可以綜合得到一個(gè)河道一段時(shí)間跨度比如半年的變化趨勢(shì)，通過(guò)運(yùn)用2018年1月─2019年5月的數(shù)據(jù)進(jìn)行spearman軼相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，然后發(fā)現(xiàn)相符程度較高，本文的評(píng)價(jià)方法對(duì)于今后水質(zhì)是否有正確預(yù)測(cè)作用還有待進(jìn)一步的驗(yàn)證，而對(duì)于趨勢(shì)變差的河道，可以建議其采取措施改善水質(zhì)，因此可以起到一定的水質(zhì)預(yù)警作用。

3.2 同一控制河段的不同河道的水質(zhì)情況可能相似

從屬于同一控制河段的不同河道監(jiān)測(cè)斷面的變化趨勢(shì)來(lái)看，太平新橋、橫峰莞陳大橋、麻車橋3個(gè)斷面屬于月河控制河段，而箬橫和松門斷面屬于箬松河控制河段。橫峰莞陳大橋和麻車橋斷面總的變化趨勢(shì)一致，都是變差，但太平新橋斷面卻是變好的。如果觀察橫峰莞陳大橋和麻車橋斷面每個(gè)時(shí)段的水質(zhì)變化趨勢(shì)會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者是驚人的一致，這很可能是因?yàn)閮蓚€(gè)監(jiān)測(cè)斷面在地理位置上比較臨近。然后箬橫和松門斷面水質(zhì)的總體趨勢(shì)也是一致的，均變好。這些都提示屬于同一控制河段的監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)可能會(huì)相互影響，然后呈現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì)。

3.3 水質(zhì)影響因素分析

“十一五”以來(lái)，溫嶺市采用加強(qiáng)飲用水源保護(hù)、加快城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)、開(kāi)展水環(huán)境綜合整治、實(shí)施河道綜合整治四大舉措全面推進(jìn)水環(huán)境污染防治工作，在改善地表水環(huán)境質(zhì)量方面取得了一定的成效，但多年來(lái)的粗放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展已使得水環(huán)境污染問(wèn)題成為制約我市可持續(xù)發(fā)展的主要因素。

除了采取人工干預(yù)的辦法去改善河道水質(zhì)，降雨被認(rèn)為也是影響水質(zhì)變化的一個(gè)重要因素。研究顯示降水會(huì)引起水量的變化，從而影響到地表水污染物的輸入、轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，間接會(huì)影響到地表水環(huán)境質(zhì)量［6］。過(guò)少的降雨，比如說(shuō)干旱，由于徑流量降低，會(huì)導(dǎo)致地表水環(huán)境質(zhì)量下降，而過(guò)強(qiáng)的降雨，比如說(shuō)洪澇災(zāi)害，會(huì)將大量的地表污染物質(zhì)沖刷入河流，也會(huì)導(dǎo)致地表水環(huán)境質(zhì)量下降；因而頻繁而適量的降雨可以起到稀釋污染物的作用，從而改善地表水環(huán)境質(zhì)量。

4 結(jié)論

（1）依據(jù)本文的評(píng)價(jià)方法，從 2015─2017 年第 1、3、5 月來(lái)看，大溪余家橋斷面、橫峰莞陳大橋斷面、麻車橋斷面的水質(zhì)有變差的趨勢(shì)，箬橫斷面、上馬斷面、松門斷面、太平新橋斷面的水質(zhì)有變好的趨勢(shì)，澤國(guó)友誼橋斷面水質(zhì)是持平的趨勢(shì)。屬于同一控制河段的監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)可能會(huì)相互影響，然后呈現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì)。

（2）本文評(píng)判方法的優(yōu)點(diǎn)就是能追蹤連續(xù)時(shí)間段的水質(zhì)變化，然后可以綜合得到一個(gè)河道一段時(shí)間跨度比如半年的變化趨勢(shì)，這樣獲取的趨勢(shì)對(duì)于今后水質(zhì)是否有正確預(yù)測(cè)作用還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。今后可能可以起到一定的水質(zhì)預(yù)警作用。