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模糊数学评价法在芦河水质评价中的应用

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1.1 研究区概况

靖边县芦河位于陕西省北部偏西,榆林市西南部,地处毛乌素沙漠南缘,北纬36°58′45″~ 38°03′15″,东经108°17′15″~109°20′15″之间。属半干旱内陆性季风气候,地处鄂尔多斯地台南缘与黄土高原北部过渡地带。芦河发源于白玉山北麓,有芦东、芦西两大支沟,上游段汇于镇靖乡,中游段自新农村东折,下游经杨桥畔镇,于贾家沟纳惠桥沟入横山县,芦河流域面积1 721.18 km2,长102 km。多年平均径流量为0.236亿m3。流域内降水量小,时空分布不均且利用率低,降水分布总趋势是南多北少。芦河的河流的特征是含沙量大、河流流量小,随季节的变化而暴涨暴落,河流的补给方式主要以大气降水为主,夏秋汛期内有洪水补给,水大流急;春冬枯水期主要靠地下水补给,水流清浅有的甚至断流。随着靖边县经济的快速发展和人口的快速增长,从原来的饮水灌溉河变成如今的排污河,引起了广泛的关注。

1.2 监测断面选取

根据实际要求,本次评价采取控制断面法,从而达到监测污染源对水质影响的目的。芦河设有新城乡、张家畔镇、杨桥畔镇和横山县4个监测断面。由于芦河主要流经前3个断面,对靖边县的影响显著,而且芦河水质污染最严重的部分也在这3个断面,故本次评价选取新城乡、张家畔镇、杨桥畔镇3个监测断面。

1.2.1 采样点设置。采样点位置的设定一般要在水质发生明显变化或者河流有重要用途的地点如河流汇流口、主要污水排放口和引水处。因此,本次采样点的设置结合芦河实际情况分别设置在3个断面的主要污水排放口,共3个采样点(图1)。

1.2.2 采样方法。用单层采样器采样:所用容器为聚乙烯桶。采样时在架底固定好铅坠,检查采样瓶是否牢靠,带绳的瓶塞是否合适;一手抓绳,一手将水瓶慢慢放入水中;到达预定水层时,提拉软绳,使瓶塞打开,待水灌满后迅速提出水面,倒掉上部一层水,便得到所需的水样。

1.3 模糊数学评方法简述

模糊数学评价方法是根据模糊变换原理以及最大隶属度原则,考虑与被评价事物相关的各个主要因素,对其所做的综合评价[6-7]。具体如下:

2 结果与分析

由表3可以看出,新城乡断面水质隶属于Ⅰ级水的程度为0,隶属于Ⅱ级水的程序为0,隶属于Ⅲ级水的程度为0.019,隶属于Ⅳ级水的程度为0.048,隶属于Ⅴ级水的程度为0.933。根据最大隶属原则,评价新城乡断面水质为Ⅴ级,水质状况为劣,污染状况为严重污染。新城乡断面污染超标最明显的是COD,其次是氨氮、总磷、石油类,符合监测数据和实际情况。该断面水质污染主要是由于其位于芦河上游农业种植区,受到大量农业施肥、生活污水、化粪池排出的废水等共同影响下导致该断面水质受到严重污染。所以在该段河流治理过程中要减少农业活动中农药化肥的使用,大力推广使用有机肥以及减少灌溉退水的排入,从而切断河流的面源污染。

张家畔镇断面水质隶属于Ⅰ级水的程度为0,隶属于Ⅱ级水的程度为0,隶属于Ⅲ级水的程度为0,隶属于Ⅳ级水的程度为0.62,隶属于Ⅴ级水的程度为0.38。根据最大隶属原则,评价张家畔镇断面水质为Ⅳ级,水质状况为差,污染状况为重污染。张家畔镇断面污染超标最明显的是COD,其次是氨氮、总磷和石油类,符合监测数据和实际情况。由于该断面位于城中,大量的生活污水的排入,导致芦河的水生生物缺氧以致死亡,水质腐败变臭,由于不断进行污水治理使得其水质状况略好于上游,所以在该段河流治理过程中要对城市生活污水的排放严格控制,工业污水的排放要求达标处理再排放以减少对河流的污染。

杨桥畔镇断面水质隶属于Ⅰ级水的程度为0,隶属于Ⅱ级水的程度为0,隶属于Ⅲ级水的程度为0,隶属于Ⅳ级水的程度为0,隶属于Ⅴ级水的程度为1。根据最大隶属原则,评价杨桥畔镇断面水质为Ⅳ级,水质状况为劣,污染状况严重重污染。污染超标最明显的是COD和石油类,其次是氨氮、总磷。符合监测数据和实际情况。由于大型的工厂在该区域建设,其工业污水加之生活污水的排放使得该断面水质受到严重污染 ,导致芦河的水生生物缺氧以致死亡,水质腐败变臭。所以在后期的水质治理过程中应严格控制工业污水的排放量,建设配套的污水处理系统[14-16],保护当地生态环境,避免循环污染。

3 结论与讨论

该评价结果表明,将模糊数学方法这一模型应用到芦河的水质状况评价中具有一定的可行性,同时为芦河后期的水质环境治理工作奠定了基础,具有非常重要的现实作用。运用该方法得出的结果是芦河的3个断面分别为Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅴ类水,说明水体严重污染,在总体上可以看出水环境质量的好坏情况。因此芦河的COD、氨氮、总磷、石油类4项污染因子是今后治理芦河水环境的主要治理对象。根据水质情况,相关部门可以采取相应措施治理芦河,以改善水质,修复水环境。

4 参考文献

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[2] 高健磊,吴泽宁.水资源保护规划理论方法与实践[M].郑州:黄河水利出版社,2002.

[3] 徐大伟,杨扬.模糊数学法在河流水质综合评价中的应用[J].沈阳大学学报(自然科学版),2000,12(2):59-62.

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[5] 杨林,李小玲.模糊数学在湟水流域水质综合评价中的应用[J].中国环境监测,2000(6):49-52.

[6] 刘晓宁,贾忠华.模糊综合评价在关中灌区干旱评价中的应用[J].水资源与水工程学报, 2005(2):62-65.

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[8] 地表水环境质量标准:GB3838-2002[S/OL][2016-03-29].http://.cn/web/hjbz/wenjian/1-2.htm

[9] 周林飞,许士国,韩雁.基于模糊数学的扎龙湿地水质评价评价[J].辽宁工程技术大学学报,2008,27(6):949-951.

[10] 徐向阳,高学平.模糊数学在海水入侵地下水水质评价中的应用[J].水利学报,2003,35(8):64-69.

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[13] 徐建华.现代地理学中的数学方法[M].北京:高等教育出版社,2002.

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