試論廣州市市區河涌水質評價方法及治理途徑
摘要：探討廣州市(shi)市(shi)區(qu)納污(wu)河涌的(de)水質評價 方法(fa)(fa) 和(he)(he)治理(li)的(de)途徑(jing)，給(gei)出評價方法(fa)(fa)、步驟，并結合實例進行說明(ming)。本文嘗試提出城市(shi)納污(wu)河涌的(de)水質評價方法(fa)(fa)和(he)(he)治理(li)途徑(jing)，為污(wu)水治理(li)工程和(he)(he) 經濟(ji) 可(ke)持續 發(fa)展 提供 科學 準(zhun)確的(de)數據和(he)(he)決(jue)策依據。
關(guan)鍵詞：評(ping)價 治理 模糊向量加權計分法
隨著廣州市(shi)(shi)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)人口的(de)(de)(de)不斷增長，城(cheng)(cheng)區范(fan)圍不斷擴(kuo)大，突顯(xian)出城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)排水設施(shi)的(de)(de)(de)嚴重不足(zu)，使市(shi)(shi)區河(he)涌基本(ben)上變成了城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)污(wu)(wu)水的(de)(de)(de)納污(wu)(wu)通道，沿岸(an)居民的(de)(de)(de)生活(huo)(huo)污(wu)(wu)水直接(jie)排入河(he)涌，許多賓館、酒樓飲食服務(wu)業(ye)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)水也(ye)僅(jin)作簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)初級處理后就為河(he)涌所接(jie)納。嚴重的(de)(de)(de)水污(wu)(wu)染使城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)本(ben)已緊張的(de)(de)(de)水資源短缺狀況更加嚴重;既 影響(xiang) 了城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)居民的(de)(de)(de)身體健康和正常的(de)(de)(de)生產生活(huo)(huo)活(huo)(huo)動，又影響(xiang)了經濟建設的(de)(de)(de)發(fa)展，惡(e)化了投資環境，成為城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)可(ke)持續發(fa)展的(de)(de)(de)限(xian)制因素。本(ben)文嘗試(shi)提出城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)納污(wu)(wu)河(he)涌的(de)(de)(de)水質評價(jia)方法(fa)和治理途徑，為污(wu)(wu)水治理工程和經濟可(ke)持續發(fa)展提供(gong)科(ke)學準(zhun)確(que)的(de)(de)(de)數據和決策(ce)依據。
1 確定水質評(ping)價方(fang)法(fa)
準(zhun)確的水質(zhi)綜(zong)(zong)合(he)(he)評(ping)(ping)價(jia)(jia)(jia)(jia)是(shi)(shi)治(zhi)理水體污染的基礎工作，是(shi)(shi)治(zhi)理決策的重要依據，因此選(xuan)取一種(zhong)適合(he)(he)的評(ping)(ping)價(jia)(jia)(jia)(jia)方(fang)法(fa)(fa)是(shi)(shi)至關重要的。 目前(qian) 國內(nei)還(huan)沒有(you)(you)一種(zhong)統一的、確定(ding)的、規范的水質(zhi)綜(zong)(zong)合(he)(he)評(ping)(ping)價(jia)(jia)(jia)(jia)方(fang)法(fa)(fa)。目前(qian)的水質(zhi)評(ping)(ping)價(jia)(jia)(jia)(jia)方(fang)法(fa)(fa)主(zhu)要有(you)(you)灰(hui)色(se)聚(ju)類(lei)法(fa)(fa)、綜(zong)(zong)合(he)(he)評(ping)(ping)價(jia)(jia)(jia)(jia)指數(shu)法(fa)(fa)、模(mo)糊數(shu)學模(mo)式評(ping)(ping)價(jia)(jia)(jia)(jia)法(fa)(fa)、神(shen)經 網(wang)絡(luo) 模(mo)型法(fa)(fa)、生物指標法(fa)(fa)等(deng)。各種(zhong)評(ping)(ping)價(jia)(jia)(jia)(jia)方(fang)法(fa)(fa)各有(you)(you)優點，但(dan)在 應用 中(zhong)也經常遇到一些(xie) 問題 ，如(ru)傳(chuan)統的綜(zong)(zong)合(he)(he)評(ping)(ping)價(jia)(jia)(jia)(jia)指數(shu)法(fa)(fa)，其評(ping)(ping)價(jia)(jia)(jia)(jia)結果(guo)過于簡單，有(you)(you)時并不(bu)能(neng)全面真實的反映出被評(ping)(ping)價(jia)(jia)(jia)(jia)水體的水質(zhi)狀況。
筆者認(ren)為(wei)：水(shui)體(ti)污染及其輕(qing)重的(de)程度(du)屬(shu)(shu)于模(mo)(mo)糊(hu)(hu)(hu)(hu)概(gai)念，而(er)根據水(shui)質標準(zhun)進(jin)(jin)行(xing)水(shui)質評(ping)價是一(yi)個(ge)典型的(de)模(mo)(mo)糊(hu)(hu)(hu)(hu)模(mo)(mo)式(shi)識別問題，所(suo)以(yi)采(cai)用(yong)模(mo)(mo)糊(hu)(hu)(hu)(hu)集 理論 方(fang)法(fa)，能使(shi)水(shui)質評(ping)價的(de)理論與(yu)方(fang)法(fa)建(jian)立在(zai)較為(wei)嚴謹的(de)數(shu)學模(mo)(mo)型上，能較為(wei)準(zhun)確的(de)反映出(chu)水(shui)質的(de)狀況。采(cai)用(yong)模(mo)(mo)糊(hu)(hu)(hu)(hu)向量加(jia)權(quan)計分(fen)(fen)(fen)法(fa)，是用(yong)隸屬(shu)(shu)度(du)函數(shu)來描述水(shui)質分(fen)(fen)(fen)級的(de)界(jie)限， 計算 權(quan)重，并進(jin)(jin)行(xing)模(mo)(mo)糊(hu)(hu)(hu)(hu)矩陣的(de)復合運算，取(qu)隸屬(shu)(shu)度(du)最大者所(suo)對應(ying)的(de)水(shui)質級別作為(wei)評(ping)價水(shui)體(ti)的(de)評(ping)價級別，最后以(yi)模(mo)(mo)糊(hu)(hu)(hu)(hu)向量為(wei)權(quan)，乘以(yi)相(xiang)應(ying)級別的(de)分(fen)(fen)(fen)值，計算出(chu)水(shui)質的(de)分(fen)(fen)(fen)值。這種方(fang)法(fa)能夠較為(wei)直觀準(zhun)確的(de)表達出(chu)目前河涌的(de)水(shui)質情況，因此建(jian)議采(cai)用(yong)模(mo)(mo)糊(hu)(hu)(hu)(hu)向量加(jia)權(quan)計分(fen)(fen)(fen)法(fa)做為(wei)評(ping)價的(de)方(fang)法(fa)。
2 確定(ding)水質評(ping)價指(zhi)標(biao)及水質評(ping)價標(biao)準
2.1 筆(bi)者認為在選擇城市河涌水質評價指標時(shi)，一般可(ke)按下列幾個原則進行選擇：
(1)據水環境監(jian)測和污(wu)染源(yuan)監(jian)測所掌握的水中主要(yao)污(wu)染物種類(lei)、數量(liang)以及遷移、轉化 規律 及危(wei)害大小(xiao)進行(xing)選擇。
(2)選(xuan)擇指標應有相(xiang)應的水質標準及(ji)其它明(ming)確(que)的規(gui)定。
(3)所選擇指(zhi)標標應有明確的物理意(yi)義，能夠表征所受污染的類(lei)型(xing)。
(4)應(ying)注意到各(ge)指(zhi)標之間的(de)(de)(de)可比(bi)性和指(zhi)標的(de)(de)(de)概括面及代表性，應(ying)盡可能選擇較少(shao)的(de)(de)(de)指(zhi)標用以反映水體污染的(de)(de)(de)特征。
由(you)于廣州(zhou)(zhou)市的(de)(de)大(da)部分(fen)(fen)河(he)涌己(ji)成為污(wu)(wu)、廢水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)排放渠(qu)道(dao)，而(er)(er)大(da)部分(fen)(fen)造成污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de) 工業(ye) 己(ji)經遷離市區(qu)，第三(san)產業(ye)的(de)(de)迅猛發展(zhan)和人口的(de)(de)不斷(duan)增加使城(cheng)市河(he)涌的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)污(wu)(wu)染(ran)多集中在(zai)生化需(xu)氧(yang)量、氨氮等有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)指(zhi)標(biao)上，有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)(wu)染(ran)比較嚴(yan)重，而(er)(er)其它類型的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)，如重金屬等的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)水(shui)(shui)(shui)(shui)平則很低。根(gen)據水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)評價指(zhi)標(biao)選(xuan)擇(ze)的(de)(de)4個(ge)原則結合廣州(zhou)(zhou)市河(he)涌水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)以有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)(wu)染(ran)物為主的(de)(de)狀況來(lai)選(xuan)擇(ze)，我們選(xuan)擇(ze)了BOD、COD、SS、NH3-N這四個(ge)有(you)(you)代表性且(qie)有(you)(you)完善水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)標(biao)準的(de)(de)項(xiang)目作為水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)綜合評價的(de)(de)評價因子。
2.2 目(mu)前國內地(di)面(mian)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)評(ping)價一(yi)般(ban)是(shi)依據《地(di)面(mian)水(shui)(shui)(shui)環境質(zhi)量標(biao)準(zhun)》(GB3838-88)來進行的。廣(guang)州市(shi)的河涌由于多數已(yi)成為(wei)污(wu)、廢水(shui)(shui)(shui)渠道，水(shui)(shui)(shui)質(zhi)污(wu)染程(cheng)(cheng)度較為(wei)嚴重，一(yi)般(ban)都超過(guo)GB3838-88的5類標(biao)準(zhun)。為(wei)了(le)能較清晰的描述水(shui)(shui)(shui)質(zhi)污(wu)染的程(cheng)(cheng)度，筆者認為(wei)可(ke)根據實際情況(kuang)擬(ni)訂一(yi)個廣(guang)州市(shi)河涌水(shui)(shui)(shui)質(zhi)現狀的評(ping)價標(biao)準(zhun)。在(zai) 參考(kao) 了(le)《污(wu)水(shui)(shui)(shui)綜合排(pai)放(fang)標(biao)準(zhun)》(GB8978-1996)和(he)《廣(guang)州市(shi)污(wu)水(shui)(shui)(shui)排(pai)放(fang)標(biao)準(zhun)》(DB4437-90)、《污(wu)水(shui)(shui)(shui)排(pai)入(ru)城市(shi)下水(shui)(shui)(shui)道水(shui)(shui)(shui)質(zhi)標(biao)準(zhun)》(CJ3082-1999)并(bing)結(jie)合GB3838-88擬(ni)訂表1作為(wei)評(ping)價標(biao)準(zhun)。
| 分級 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ |
| COD | 25 | 80 | 110 | 150 | 500 |
| BOD5 | 10 | 30 | 50 | 100 | 300 |
| SS | 20 | 70 | 100 | 150 | 400 |
| NH3-N | 5 | 10 | 15 | 25 | 35 |
3 運用(yong)模糊向量(liang)加權計分法進行水質評價(jia)
本文(wen)以流經(jing)廣(guang)州(zhou)市人口稠密(mi)區(qu)后(hou)排入珠江(jiang)某條明涌為例(監(jian)測結果(guo)見表2)，進行水質評價。
| 年度 | COD | BOD5 | SS | NH3-N |
| 1997年 | 116 | 50.0 | 106 | 17.28 |
| 1998年 | 134 | 53.1 | 201 | 19.75 |
| 1999年 | 163 | 77.4 | 104 | 20.12 |
(1)計(ji)算隸屬(shu)度
當評(ping)價因子(zi)的值(zhi)等于(yu)(小于(yu)第(di)一級(ji)(ji)或(huo)大于(yu)第(di)五級(ji)(ji))標準值(zhi)時(shi)，取對應級(ji)(ji)別的隸屬(shu)度為1，此時(shi)按下式計算：
式中：Xi為評(ping)(ping)價因子(zi)i的值;Si 為評(ping)(ping)價因子(zi)的第j級標準
(2)權重的(de)計(ji)算：
Wi=Xi/Si
式中：Wi為(wei)評價因子的(de)權重;Si為(wei)評價因子i的(de)標準(zhun)平均值(zhi);再求出歸一化權重：
(3)由歸一化權重構成權系數集(ji)A
a1997={0.235,0.179,0.251,0.336｝;a1998={0.205,0.144,0.360,0.291｝
a1999={0.265,0.222,0.198,0.315｝
(4)由評價因子(zi)rij各級標(biao)準的隸屬度構(gou)成(cheng)模糊(hu)子(zi)集：Ri={ri1,......,rim｝ ;再構(gou)成(cheng)評價矩(ju)陣R=[R1，……，Rn]
將A與(yu)R合成得(de)到評價集上的模(mo)糊子集B，B=A×R={b1，b2，……，bm｝
B1997={0,0,0.607,0.394,0; B1998={0.026,0.125,0.442,0.407,0｝
B1999={0,0,0.273,0.713,0.013｝
(5)以模糊(hu)向(xiang)量bi為權，分別乘以賦予的(de)分值di(1-5級分別賦予 100，80，60，40，20)，并求和依據D值大小確(que)定(ding)環境(jing)質量的(de)級別。分值越高，也說明水質狀(zhuang)況越好。
以擬定(ding)的(de)水(shui)質(zhi)標準(zhun)(zhun)為依據，將(jiang)廣州市(shi)河涌的(de)水(shui)質(zhi)標準(zhun)(zhun)分為五(wu)級：
第1級：水(shui)(shui)質良好，污染程度較低，符(fu)合GB3838-88中的Ⅴ類標準(zhun)，可適用(yong)于農業用(yong)水(shui)(shui)及一(yi)般景觀用(yong)水(shui)(shui)。(分值(zhi)≥100)
第2級：水(shui)質(zhi)尚可，符合廣州市污水(shui)排放標(biao)準(DB4437-90)的一級標(biao)準(新擴改)(80≤分值≤100)
第3級(ji);水質一(yi)般(ban)，受一(yi)定程度污染，符合廣州市污水排(pai)放標(biao)準(DB4437-90)的二(er)級(ji)標(biao)準(新擴改)。(60≤分值≤80)
第4級：水質(zhi)較差(cha)，污染(ran)嚴重，僅符(fu)合(he)CJ3082-1999水質(zhi)標準。(40≤分值(zhi)≤60)
第5級(ji)(ji);水質很差，嚴(yan)重污(wu)染(ran)，僅符(fu)合污(wu)水綜合排放(fang)標準的三級(ji)(ji)標準，排入二級(ji)(ji)污(wu)水處(chu)理廠(chang)能接受的水質。(20≤分值(zhi)≤40)
| 年度 | 1997 | 1998 | 1999 | 3a平均 |
| 評價分值 | 57.18 | 45.94 | 48.48 | 50.53 |
| 評價等級 | 4 | 4 | 4 | 4 |
從(cong)綜(zong)合評價的結果(詳見表3)，可以看出(chu)，97-99年(nian)廣州(zhou)市(shi)某(mou)涌的評價分值都(dou)介于40-6O分之間，評價等級(ji)(ji)為第4級(ji)(ji)，即(ji)水質(zhi)符合“排入城市(shi)下水道水質(zhi)標(biao)準”(CJ3082-1999)，水質(zhi)較差，污(wu)染嚴重(zhong)。
從(cong)表3可看(kan)出，該涌(yong)(yong)的(de)水(shui)質(zhi)(zhi)狀(zhuang)(zhuang)況1999年較1997年有下降的(de)趨勢(shi)，1997年的(de)水(shui)質(zhi)(zhi)狀(zhuang)(zhuang)況接(jie)近(jin)(jin)第3級(ji)的(de)水(shui)質(zhi)(zhi)，1999年的(de)水(shui)質(zhi)(zhi)則接(jie)近(jin)(jin)第2級(ji)別了。從(cong)市政管理的(de)角(jiao)(jiao)度來(lai)看(kan)，該涌(yong)(yong)水(shui)質(zhi)(zhi)對城市下水(shui)道設施(shi)不(bu)會(hui)產(chan)生嚴重(zhong)(zhong)腐蝕(shi)和損害(hai)。但從(cong)污染珠(zhu)(zhu)江的(de)角(jiao)(jiao)度來(lai)看(kan)，這(zhe)些污水(shui)如果直接(jie)排入珠(zhu)(zhu)江，將會(hui)對珠(zhu)(zhu)江前(qian)航道的(de)水(shui)質(zhi)(zhi)產(chan)生嚴重(zhong)(zhong)污染。
4 河涌治理途(tu)徑(jing)
隨著廣州市(shi)污(wu)水(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)廠(chang)的(de)(de)不斷建設，越(yue)來越(yue)多的(de)(de)河(he)(he)涌污(wu)水(shui)(shui)(shui)最終將被截流，輸往污(wu)水(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)廠(chang)進(jin)行處理(li)(li)，大大減輕(qing)了對珠(zhu)江(jiang)的(de)(de)污(wu)染(ran)。但市(shi)內(nei)的(de)(de)河(he)(he)涌很多是(shi)具(ju)有(you)(you)城(cheng)市(shi)景觀(guan)功能，雖(sui)然沿涌兩岸的(de)(de)整(zheng)治己(ji)經結束，但水(shui)(shui)(shui)質仍未得到根(gen)本性的(de)(de)改善(shan)，時有(you)(you)河(he)(he)涌水(shui)(shui)(shui)發黑(hei)發臭的(de)(de)情況出現。遠(yuan)遠(yuan)未達到明(ming)涌水(shui)(shui)(shui)質要達到《地面水(shui)(shui)(shui)環境標準》(GB3838-88)Ⅳ類標準的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)環境目標。筆者認為要使廣大市(shi)民早日不再(zai)面對臭涌，應(ying)采取一定的(de)(de)措(cuo)施進(jin)行綜合治理(li)(li)。治理(li)(li)措(cuo)施有(you)(you)：
4.1 隨著城區(qu)改造的同時(shi)不斷完善城市下(xia)水(shui)(shui)道設施，將 目前(qian) 的雨污(wu)合流(liu)制系(xi)統逐步轉向分流(liu)制系(xi)統。雨水(shui)(shui)可(ke)繼續使用河涌作為排(pai)放渠道，而污(wu)水(shui)(shui)則(ze)通過下(xia)水(shui)(shui)道和泵站輸(shu)入(ru)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理廠進(jin)行處(chu)理，這樣流(liu)經(jing)河源的將是地面(mian)徑流(liu)和雨季時(shi)的雨水(shui)(shui)。隨著生活污(wu)水(shui)(shui)的不再排(pai)入(ru)河涌，水(shui)(shui)的稀釋自(zi)凈能力將大(da)大(da)增(zeng)強，水(shui)(shui)質(zhi)將會(hui)得到根本上的改善。
4.2 完善城市(shi)河涌(yong)的(de)管(guan)理辦法(fa)、條例(li)，嚴格(ge)執法(fa)，加強管(guan)理。對未經處(chu)理直接排入河涌(yong)的(de)各種污水嚴格(ge)實施排水許可制度，杜(du)絕任意(yi)亂排污、廢水。
4.3 充分利(li)用城市污水(shui)(shui)處(chu)理廠處(chu)理后(hou)的(de)水(shui)(shui)進(jin)行回用，給市區景觀河(he)(he)涌補充水(shui)(shui)量，以增加(jia)河(he)(he)涌的(de)自凈能力，改善河(he)(he)涌的(de)水(shui)(shui)質(zhi)。
4.4 采取一(yi)些河涌(yong)的(de)措(cuo)施工程。如在河涌(yong)上設置(zhi)(zhi)人工曝氣裝置(zhi)(zhi)或建壩(ba)形成跌水，以(yi)增加表面(mian)充氧能力。一(yi)般(ban)可在河涌(yong)的(de)狹窄位置(zhi)(zhi)設置(zhi)(zhi)橡皮(pi)壩(ba)，不(bu)需要時方便拆(chai)除(chu)。
5 結語
運用模糊向量加權計(ji)分法，選擇合適的(de)(de)(de)評(ping)價(jia)指(zhi)標和(he)評(ping)價(jia)標準(zhun)，對(dui)城市河(he)涌(yong)水(shui)質(zhi)進行評(ping)價(jia)是(shi)一(yi)種以評(ping)價(jia)標準(zhun)為(wei)標準(zhun)模式的(de)(de)(de)模式識別(bie)技術，真評(ping)價(jia)結果具有時(shi)空(kong)上的(de)(de)(de)廣泛可比(bi)性和(he)表達上的(de)(de)(de)直觀性特點。適用于(yu)反映城區河(he)涌(yong)水(shui)質(zhi)的(de)(de)(de)現狀和(he)歷(li)年的(de)(de)(de)變化情況。水(shui)質(zhi)評(ping)價(jia)的(de)(de)(de)結果可為(wei)河(he)涌(yong)治理的(de)(de)(de)決策(ce)提供(gong) 科學 的(de)(de)(de)、準(zhun)確的(de)(de)(de)依據。
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