京杭大(da)運(yun)河揚州段全長為143.3km，是(shi)我(wo)國南(nan)水(shui)北調(diao)東線工(gong)程(cheng)輸水(shui)干道的(de)必經之路(lu)，也是(shi)揚州市的(de)水(shui)上交(jiao)通動(dong)脈(mo)，同時還是(shi)沿線兩個(ge)縣(xian)(寶應縣(xian)和高郵縣(xian))的(de)飲(yin)用水(shui)源(yuan)地，其水(shui)質(zhi)的(de)優劣對沿線供水(shui)地區以及“南(nan)水(shui)北調(diao)東線清水(shui)走廊”建設目標的(de)實現有著重(zhong)要影響。

目前評(ping)(ping)(ping)價(jia)水(shui)(shui)體水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)方法(fa)(fa)主(zhu)要有(you)(you)：指數評(ping)(ping)(ping)價(jia)法(fa)(fa)、模(mo)糊(hu)(hu)評(ping)(ping)(ping)價(jia)法(fa)(fa)、灰(hui)色(se)評(ping)(ping)(ping)價(jia)法(fa)(fa)、物元分析(xi)法(fa)(fa)、人工神經網絡評(ping)(ping)(ping)價(jia)法(fa)(fa)以及地理(li)信息系統應用(yong)法(fa)(fa)。其中(zhong)模(mo)糊(hu)(hu)綜(zong)合(he)評(ping)(ping)(ping)價(jia)法(fa)(fa)能夠客觀反映(ying)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)實(shi)際狀況，解(jie)決(jue)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)綜(zong)合(he)評(ping)(ping)(ping)價(jia)中(zhong)的(de)污(wu)(wu)染程度(du)、水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)類別等(deng)客觀存在(zai)的(de)模(mo)糊(hu)(hu)概(gai)念(nian)和(he)模(mo)糊(hu)(hu)現象，已成(cheng)為水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)綜(zong)合(he)評(ping)(ping)(ping)價(jia)的(de)一種常見(jian)方法(fa)(fa)，是定量(liang)研(yan)究水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)一種有(you)(you)效手段(duan)。筆(bi)者(zhe)以京杭大運河(he)揚(yang)州段(duan)為研(yan)究對象，采用(yong)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)模(mo)糊(hu)(hu)綜(zong)合(he)評(ping)(ping)(ping)價(jia)的(de)方法(fa)(fa)，評(ping)(ping)(ping)價(jia)了運河(he)現有(you)(you)的(de)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)狀況，分析(xi)其主(zhu)要污(wu)(wu)染因子和(he)污(wu)(wu)染來(lai)源，提出有(you)(you)針對性的(de)防治措施，從而為研(yan)究區域的(de)水(shui)(shui)環境保護(hu)和(he)治理(li)提供科學依據(ju)。

1　材料與方法

1.1　研究區域

京杭(hang)大運河(he)自北向南流(liu)經揚(yang)州(zhou)市(shi)，從(cong)寶應(ying)縣小涵洞始，途經高郵、江都(dou)、揚(yang)州(zhou)市(shi)區(qu)后，于揚(yang)州(zhou)市(shi)邗江區(qu)六圩鎮入長江，水(shui)面寬(kuan)為120～200m，水(shui)深為4～5m，排水(shui)能力為330～350m3/s。

本(ben)次研(yan)究在京杭大(da)(da)(da)運(yun)(yun)河(he)(he)揚州段上共(gong)布(bu)設13個監測斷(duan)(duan)面，其中寶應縣3個(八(ba)淺、船閘(zha)和地龍)，高郵市2個(界首鎮和運(yun)(yun)河(he)(he)大(da)(da)(da)橋(qiao))，江都市1個(昭關閘(zha)北)，揚州市7個(槐泗(si)河(he)(he)口(kou)、大(da)(da)(da)古運(yun)(yun)河(he)(he)交叉口(kou)、揚州大(da)(da)(da)橋(qiao)南、七里河(he)(he)口(kou)、南繞城(cheng)公(gong)路橋(qiao)、施橋(qiao)船閘(zha)和邗江運(yun)(yun)河(he)(he)大(da)(da)(da)橋(qiao))。具(ju)體的監測斷(duan)(duan)面位置(zhi)見圖(tu)1。

于2006年在各研究斷面的豐水(shui)期(7、9月)、平(ping)水(shui)期(3、5月)和枯水(shui)期(1、11月)分(fen)別采樣二次，共采集樣品78個(ge)，取其年平(ping)均值。

樣品的(de)測定方法(fa)：DO，碘量法(fa)；COD，重鉻(ge)酸(suan)鹽法(fa)；BOD5，稀釋與接(jie)種法(fa)；NH3-N，納氏試(shi)劑比(bi)色法(fa)；TP，鉬酸(suan)銨分(fen)(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)度法(fa)；揮發酚(FN)，4-氨基安(an)替(ti)比(bi)林(lin)分(fen)(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)度法(fa)；氟化物(F-)，離子選擇電(dian)極(ji)法(fa)；鋅(Zn)，原(yuan)子吸(xi)收(shou)分(fen)(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)度法(fa)；糞大腸(chang)菌群，多(duo)管發酵法(fa)。

1.3　評價方法

模(mo)(mo)糊(hu)綜合評價法應用(yong)模(mo)(mo)糊(hu)數(shu)學的原理(li)，能(neng)夠將一些(xie)邊(bian)界不清、不易定量的因(yin)素(su)定量化，評價出水體的質(zhi)量等級，其基(ji)本(ben)模(mo)(mo)型為：D=W·R(1)

式中　D———模糊綜合評價結果向量
W———評價因子的權重向量
　
R———評價因子隸屬于不同水質級別的隸屬度矩陣
·———一種模(mo)糊復(fu)合運算法則

其評(ping)價(jia)步(bu)驟(zou)如下(xia)：①建立評(ping)價(jia)因子(zi)集；②建立評(ping)價(jia)集；③計算隸屬函(han)數(shu)，建立單因子(zi)模(mo)糊關(guan)系矩陣；④權重因子(zi)計算；⑤建立模(mo)糊綜合評(ping)價(jia)模(mo)型，進(jin)行模(mo)糊綜合評(ping)判。

2　結果與討論

2.1　水質結果(guo)分析

水(shui)(shui)質監測結果(guo)見表(biao)1，對各(ge)監測值進行(xing)單因子分(fen)析(xi)，可以看出代表(biao)水(shui)(shui)體有機污染程(cheng)度的(de)(de)“COD”指(zhi)標(biao)、代表(biao)水(shui)(shui)體營養(yang)程(cheng)度的(de)(de)“NH3-N和TP”指(zhi)標(biao)、代表(biao)水(shui)(shui)體飲用衛(wei)生程(cheng)度的(de)(de)“糞大腸(chang)菌群”指(zhi)標(biao)均出現了(le)不同(tong)程(cheng)度的(de)(de)超標(biao)。

表1　京杭大運河揚州段(duan)各研究斷面2006年監測平(ping)均值

2.1.1　氧(yang)平(ping)衡因素(DO、COD、BOD5)

氧平衡指標(biao)不僅能(neng)(neng)指示水質現(xian)狀，還能(neng)(neng)預示水體可能(neng)(neng)的變化趨勢。

在3個反映水體中氧平衡情況的指標中，COD指標劣于DO和BOD5，7/13的測點超出《地表水環境質量標準》(GB3838—2002)Ⅲ類標準(20mg/L)，說明水體中有機污染物較多，耗氧量大，該地區水體呈明顯的有機污染特征。
21112　營養鹽類(lei)因子(zi)(NH3-N、TP)

N、P是反映水體營(ying)養程度(du)的(de)(de)重要指標，運河上游段NH3-N、TP濃度(du)明(ming)顯(xian)小(xiao)于下游市(shi)區段水質，下游有3個(ge)測(ce)點NH3-N超過了(le)V類水質標準(zhun)(2.0mg/L)。這說明(ming)下游水體中的(de)(de)N營(ying)養程度(du)已經很高，極(ji)易引起(qi)(qi)水體的(de)(de)富營(ying)養化，需要引起(qi)(qi)重視。

2.1.3　毒物因子(FN、F-、Zn)

水體中的毒物(wu)因子濃度(du)明(ming)顯低于(yu)其他(ta)因子，基本(ben)滿足Ⅲ類水體的要(yao)求，不屬于(yu)該地區(qu)的主要(yao)污染物(wu)。

2.1.4　微生物因子(糞大腸(chang)菌群)

在下(xia)游揚州市(shi)區(qu)段(duan)的7個(ge)(ge)測(ce)點(dian)中，有3個(ge)(ge)測(ce)點(dian)的糞大腸菌群指標(biao)超出(chu)Ⅳ類(lei)標(biao)準、3個(ge)(ge)超出(chu)Ⅴ類(lei)標(biao)準，最高達到(dao)50180個(ge)(ge)/L，成為該(gai)區(qu)段(duan)水質的主要污(wu)染物之一。

這說明(ming)水(shui)體已完全不能作(zuo)為(wei)飲用水(shui)源，只能作(zuo)為(wei)一般的工業和農業用水(shui)。

2.2　水質(zhi)結果評價

本次(ci)評價共選擇了9個(ge)評價因(yin)子，建立的評價因(yin)子集為：X={x1，x2，…，xn}={DO，COD，BOD5，NH3-N，TP，FN，F-，Zn，糞(fen)大(da)腸(chang)菌群}；根據《地表水環境質(zhi)量標準》(GB3838—2002)劃(hua)分(fen)地表水質(zhi)量等(deng)級(ji)，共分(fen)為5個(ge)等(deng)級(ji)，建立評價集S={s1，s2，…，sm}={Ⅰ類，Ⅱ類，Ⅲ類，Ⅳ類，Ⅴ類}。把河段的水質(zhi)劃(hua)分(fen)為優(Ⅰ)、良(liang)(Ⅱ)、中(Ⅲ)、差(Ⅳ)、劣(Ⅴ)五(wu)級(ji)；污(wu)染程度(du)相(xiang)應為未污(wu)染、輕污(wu)染、中污(wu)染、重污(wu)染和嚴重污(wu)染。

隸屬(shu)矩陣R中隸屬(shu)函(han)數(shu)采用(yong)降半梯形(xing)分布來描述(shu)；權(quan)重(zhong)向量W中權(quan)重(zhong)值(zhi)采用(yong)污染物濃度超(chao)標賦權(quan)法(fa)計算，得(de)到評價因子的權(quan)重(zhong)結(jie)果；采用(yong)加權(quan)平均M(·，σ)模糊算子進行模糊復合運算，得(de)到最終模糊綜合評判結(jie)果D。具體結(jie)果如(ru)表2所示。

2.3　評(ping)價結果(guo)討論

2.3.1　水質等(deng)級

根(gen)據最(zui)大隸(li)屬原則(ze)，從表(biao)2可以看出，在(zai)13個(ge)研究斷面中，符合(he)(he)Ⅰ類(lei)水(shui)質的(de)有(you)4個(ge)，約占30.8%；符合(he)(he)Ⅱ類(lei)水(shui)質的(de)有(you)3個(ge)，占23.1%；符合(he)(he)Ⅳ類(lei)水(shui)質的(de)有(you)3個(ge)，占23.1%；符合(he)(he)Ⅴ類(lei)水(shui)質的(de)有(you)3個(ge)，占23.1%；無Ⅲ類(lei)水(shui)質斷面。

總體上看：京杭運河揚(yang)州(zhou)段上游水(shui)(shui)質(zhi)明顯好于(yu)(yu)下游，上游水(shui)(shui)質(zhi)優良(liang)，全部為Ⅰ類(lei)和Ⅱ類(lei)水(shui)(shui)質(zhi)，符合飲用水(shui)(shui)源地的水(shui)(shui)質(zhi)要求；下游水(shui)(shui)質(zhi)處于(yu)(yu)重(zhong)污(wu)染(ran)(ran)和嚴(yan)重(zhong)污(wu)染(ran)(ran)級別(bie)(bie)，全部為Ⅳ和Ⅴ類(lei)水(shui)(shui)質(zhi)，部分(fen)指標(biao)(biao)甚至超出Ⅴ類(lei)水(shui)(shui)質(zhi)指標(biao)(biao)，已不(bu)能滿足其功(gong)能規劃的Ⅳ類(lei)水(shui)(shui)要求。這(zhe)主要是由于(yu)(yu)上游水(shui)(shui)域擔(dan)負著寶應(ying)縣(xian)和高郵(you)市(shi)飲用水(shui)(shui)源地的功(gong)能，沿線無(wu)重(zhong)大工業污(wu)染(ran)(ran)源；而進入(ru)(ru)下游揚(yang)州(zhou)市(shi)區(qu)后，由于(yu)(yu)沿線生活(huo)污(wu)水(shui)(shui)的排放，特(te)別(bie)(bie)是城市(shi)生活(huo)污(wu)水(shui)(shui)未經處理(li)直接排入(ru)(ru)，對水(shui)(shui)質(zhi)的影響較大。

2.3.2　主(zhu)要(yao)污(wu)染原因分(fen)析

權重計算結果(guo)表(biao)(biao)明(ming)，上游(you)1、2、4、5、6、7號(hao)(hao)測(ce)(ce)點(dian)中(zhong)COD所占(zhan)(zhan)權重最(zui)大；3號(hao)(hao)測(ce)(ce)點(dian)TP所占(zhan)(zhan)權重最(zui)大；下游(you)8～13測(ce)(ce)點(dian)中(zhong)糞(fen)大腸(chang)菌群所占(zhan)(zhan)權重最(zui)大，其次為(wei)NH3-N。這(zhe)表(biao)(biao)明(ming)，上游(you)水(shui)(shui)質(zhi)中(zhong)COD為(wei)主要污(wu)染(ran)(ran)物質(zhi)，水(shui)(shui)體呈明(ming)顯有(you)機(ji)污(wu)染(ran)(ran)特征，水(shui)(shui)體中(zhong)含有(you)較(jiao)多的有(you)機(ji)污(wu)染(ran)(ran)物，沿線少量(liang)工業廢水(shui)(shui)的排放(fang)是(shi)主要原因；下游(you)水(shui)(shui)體中(zhong)糞(fen)大腸(chang)菌群和NH3-N為(wei)主導(dao)污(wu)染(ran)(ran)物質(zhi)，下游(you)水(shui)(shui)體已不具備飲用水(shui)(shui)源功能(neng)，并且有(you)富營養化(hua)的趨勢，這(zhe)表(biao)(biao)明(ming)下游(you)沿岸生活污(wu)水(shui)(shui)的排放(fang)是(shi)導(dao)致(zhi)水(shui)(shui)體污(wu)染(ran)(ran)的主要原因，這(zhe)與(yu)揚(yang)州市區生活污(wu)水(shui)(shui)處理率(lv)低有(you)著直接關系。

2005年(nian)揚州(zhou)(zhou)市區(qu)的(de)工業廢水(shui)(shui)排(pai)放量為4719×104m3、生活污(wu)水(shui)(shui)排(pai)放量為3977.04×104m3，而目前(qian)整個(ge)揚州(zhou)(zhou)市區(qu)共有10×104m3/d的(de)城(cheng)市污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)廠(chang)1座(zuo)、5×104m3/d的(de)開發(fa)區(qu)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)廠(chang)1座(zuo)，合(he)計處(chu)(chu)(chu)理(li)能(neng)(neng)力約為5475×104m3/a，目前(qian)的(de)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)率僅為62.9%，必須進一(yi)步(bu)采取(qu)針(zhen)對性措施(shi)，才(cai)能(neng)(neng)達(da)到(dao)《國(guo)務院關于落實科學發(fa)展觀加強環境(jing)保(bao)護(hu)的(de)決(jue)定(ding)》規定(ding)的(de)“到(dao)2010年(nian)全國(guo)城(cheng)市污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)率不低(di)于70%”的(de)目標(biao)要求。

2.3.3　治理措施

針對運河上游和下游的不同污染特征，應分別采取相應的治理措施：對上游水體，要加強工業排污口的整治，特別是在寶應縣和高郵市的飲用水源取水口保護區內不能留有排污口，才能削減水體中的COD、保證飲用水源取水口的安全；下游水體呈明顯的生活污染特征，應加強沿線兩岸污水的截流，完善市區生活污水管網的配套建設，擴大污水處理廠的
處理能力，才能削(xue)減(jian)水體中(zhong)的糞大腸菌群(qun)和NH3-N，逐步改善下游水體的富營養化趨勢(shi)。

總之，在今后對運河的治理工作中，應以南水北調東線工程配套治污工程為契機，重點加強對運河下游市區段的水質治理工作，一方面要加快運河兩岸污水排放的截流工作，另一方面要擴大污水處理廠的處理能力。同時，結合“工業結構調整、工業項目治理和流域綜合治理”等其他治理措施，確保運河作為南水北調東線工程的輸水干線，其水質達到
規劃的“輸水(shui)干線水(shui)質達到(dao)Ⅲ類水(shui)質”目標。

3　結論

對京杭運河揚州段的(de)水質進行了(le)模糊綜合評價，研究表(biao)明：

①　13個評價斷面中，符合Ⅰ類水質的有4個，約占30.8%；符合Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ類水質的斷面各有3個，分別占23.1%，運河上游寶應、高郵段水質明顯
優(you)于下游揚州市區段(duan)。

②　影響(xiang)運河水質的主(zhu)(zhu)要污染(ran)因(yin)子(zi)為糞大(da)(da)腸菌(jun)群(qun)、COD、TP和NH3-N，其(qi)中上游(you)水體(ti)主(zhu)(zhu)要污染(ran)因(yin)子(zi)為COD和TP，下(xia)游(you)揚(yang)州市區(qu)段主(zhu)(zhu)要污染(ran)因(yin)子(zi)為糞大(da)(da)腸菌(jun)群(qun)和NH3-N。

③　應加強運河(he)上游(you)兩(liang)(liang)岸(an)工業排污(wu)(wu)(wu)口(kou)的(de)(de)整治及(ji)下游(you)運河(he)市區段兩(liang)(liang)岸(an)生活污(wu)(wu)(wu)水(shui)的(de)(de)截流，并擴(kuo)大污(wu)(wu)(wu)水(shui)處理廠的(de)(de)處理能(neng)力，才(cai)能(neng)使(shi)整個運河(he)水(shui)質(zhi)達到規(gui)劃的(de)(de)Ⅲ類水(shui)質(zhi)目標。

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