梁偉臻
廣州市城市排水監(jiān)測站

　　摘　要：探討廣州市市區(qū)納污河涌的水質(zhì)評價(jià)方法和治理的途徑，給出評價(jià)方法、步驟，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行說明。

　　隨著廣州市城市人口的不斷增長，城區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，突顯出城市排水設(shè)施的嚴(yán)重不足，使市區(qū)河涌基本上變成了城市污水的納污通道，沿岸居民的生活污水直接排入河涌，許多賓館、酒樓飲食服務(wù)業(yè)的污水也僅作簡單的初級處理后就為河涌所接納。嚴(yán)重的水污染使城市本已緊張的水資源短缺狀況更加嚴(yán)重；既影響了城市居民的身體健康和正常的生產(chǎn)生活活動，又影響了經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，惡化了投資環(huán)境，成為城市可持續(xù)發(fā)展的限制因素。本文嘗試提出城市納污河涌的水質(zhì)評價(jià)方法和治理途徑，為污水治理工程和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和決策依據(jù)。

1 確定水質(zhì)評價(jià)方法

　　準(zhǔn)確的水質(zhì)綜合評價(jià)是治理水體污染的基礎(chǔ)工作，是治理決策的重要依據(jù)，因此選取一種適合的評價(jià)方法是至關(guān)重要的。目前國內(nèi)還沒有一種統(tǒng)一的、確定的、規(guī)范的水質(zhì)綜合評價(jià)方法。目前的水質(zhì)評價(jià)方法主要有灰色聚類法、綜合評價(jià)指數(shù)法、模糊數(shù)學(xué)模式評價(jià)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法、生物指標(biāo)法等。各種評價(jià)方法各有優(yōu)點(diǎn)，但在應(yīng)用中也經(jīng)常遇到一些問題，如傳統(tǒng)的綜合評價(jià)指數(shù)法，其評價(jià)結(jié)果過于簡單，有時(shí)并不能全面真實(shí)的反映出被評價(jià)水體的水質(zhì)狀況。
　　筆者認(rèn)為：水體污染及其輕重的程度屬于模糊概念，而根據(jù)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)是一個(gè)典型的模糊模式識別問題，所以采用模糊集理論方法，能使水質(zhì)評價(jià)的理論與方法建立在較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)模型上，能較為準(zhǔn)確的反映出水質(zhì)的狀況。采用模糊向量加權(quán)計(jì)分法，是用隸屬度函數(shù)來描述水質(zhì)分級的界限，計(jì)算權(quán)重，并進(jìn)行模糊矩陣的復(fù)合運(yùn)算，取隸屬度最大者所對應(yīng)的水質(zhì)級別作為評價(jià)水體的評價(jià)級別，最后以模糊向量為權(quán)，乘以相應(yīng)級別的分值，計(jì)算出水質(zhì)的分值。這種方法能夠較為直觀準(zhǔn)確的表達(dá)出目前河涌的水質(zhì)情況，因此建議采用模糊向量加權(quán)計(jì)分法做為評價(jià)的方法。

2 確定水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)及水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

　　2.1 筆者認(rèn)為在選擇城市河涌水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)時(shí)，一般可按下列幾個(gè)原則進(jìn)行選擇：
　?。?）據(jù)水環(huán)境監(jiān)測和污染源監(jiān)測所掌握的水中主要污染物種類、數(shù)量以及遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律及危害大小進(jìn)行選擇。
　?。?）選擇指標(biāo)應(yīng)有相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及其它明確的規(guī)定。
　?。?）所選擇指標(biāo)標(biāo)應(yīng)有明確的物理意義，能夠表征所受污染的類型。
　?。?）應(yīng)注意到各指標(biāo)之間的可比性和指標(biāo)的概括面及代表性，應(yīng)盡可能選擇較少的指標(biāo)用以反映水體污染的特征。
　　由于廣州市的大部分河涌己成為污、廢水的排放渠道，而大部分造成污染的工業(yè)己經(jīng)遷離市區(qū)，第三產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和人口的不斷增加使城市河涌的水質(zhì)污染多集中在生化需氧量、氨氮等有機(jī)污染的指標(biāo)上，有機(jī)污染比較嚴(yán)重，而其它類型的污染，如重金屬等的污染水平則很低。根據(jù)水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)選擇的4個(gè)原則結(jié)合廣州市河涌水質(zhì)以有機(jī)污染物為主的狀況來選擇，我們選擇了BOD、COD、SS、NH₃-N這四個(gè)有代表性且有完善水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目作為水質(zhì)綜合評價(jià)的評價(jià)因子。
　　2.2 目前國內(nèi)地面水水質(zhì)評價(jià)一般是依據(jù)《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-88）來進(jìn)行的。廣州市的河涌由于多數(shù)已成為污、廢水渠道，水質(zhì)污染程度較為嚴(yán)重，一般都超過GB3838-88的5類標(biāo)準(zhǔn)。為了能較清晰的描述水質(zhì)污染的程度，筆者認(rèn)為可根據(jù)實(shí)際情況擬訂一個(gè)廣州市河涌水質(zhì)現(xiàn)狀的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在參考了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）和《廣州市污水排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB4437-90）、《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ3082-1999）并結(jié)合GB3838-88擬訂表1作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 廣州市河涌水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 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(yùn)用模糊向量加權(quán)計(jì)分法進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)

　　本文以流經(jīng)廣州市人口稠密區(qū)后排入珠江某條明涌為例（監(jiān)測結(jié)果見表2），進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)。

表2 廣州市某涌97-99年度水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果（mg/L） 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(jì)算隸屬度
　　 當(dāng)評價(jià)因子的值等于（小于第一級或大于第五級）標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，取對應(yīng)級別的隸屬度為1，此時(shí)按下式計(jì)算：

　　

　　式中：Xi為評價(jià)因子i的值；Si 為評價(jià)因子的第j級標(biāo)準(zhǔn)
　?。?）權(quán)重的計(jì)算：

　　Wi=Xi/Si

　　式中：Wi為評價(jià)因子的權(quán)重；Si為評價(jià)因子i的標(biāo)準(zhǔn)平均值；再求出歸一化權(quán)重：
　?。?）由歸一化權(quán)重構(gòu)成權(quán)系數(shù)集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(jià)因子rij各級標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度構(gòu)成模糊子集：Ri=｛ri1,......,rim｝ ；再構(gòu)成評價(jià)矩陣R＝［R1，……，Rn］
　　將A與R合成得到評價(jià)集上的模糊子集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｝
　?。?）以模糊向量bi為權(quán)，分別乘以賦予的分值di（1-5級分別賦予 100，80，60，40，20），并求和依據(jù)D值大小確定環(huán)境質(zhì)量的級別。分值越高，也說明水質(zhì)狀況越好。
　　以擬定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，將廣州市河涌的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分為五級：
　　第1級：水質(zhì)良好，污染程度較低，符合GB3838-88中的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，可適用于農(nóng)業(yè)用水及一般景觀用水。（分值≥100）
　　第2級：水質(zhì)尚可，符合廣州市污水排放標(biāo)準(zhǔn)（DB4437-90）的一級標(biāo)準(zhǔn)（新擴(kuò)改）（80≤分值≤100）
　　第3級；水質(zhì)一般，受一定程度污染，符合廣州市污水排放標(biāo)準(zhǔn)（DB4437-90）的二級標(biāo)準(zhǔn)（新擴(kuò)改）。（60≤分值≤80）
　　第4級：水質(zhì)較差，污染嚴(yán)重，僅符合CJ3082－1999水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。（40≤分值≤60）
　　第5級；水質(zhì)很差，嚴(yán)重污染，僅符合污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的三級標(biāo)準(zhǔn)，排入二級污水處理廠能接受的水質(zhì)。（20≤分值≤40）

表3 廣州市某涌水質(zhì)評價(jià)結(jié)果 年度 1997 1998 1999 3a平均 評價(jià)分值 57.18 45.94 48.48 50.53 評價(jià)等級 4 4 4 4

　　從綜合評價(jià)的結(jié)果（詳見表3），可以看出，97-99年廣州市某涌的評價(jià)分值都介于40-6O分之間，評價(jià)等級為第4級，即水質(zhì)符合“排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”（CJ3082－1999），水質(zhì)較差，污染嚴(yán)重。
　　從表3可看出，該涌的水質(zhì)狀況1999年較1997年有下降的趨勢，1997年的水質(zhì)狀況接近第3級的水質(zhì)，1999年的水質(zhì)則接近第2級別了。從市政管理的角度來看，該涌水質(zhì)對城市下水道設(shè)施不會產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕和損害。但從污染珠江的角度來看，這些污水如果直接排入珠江，將會對珠江前航道的水質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染。

4 河涌治理途徑

　　隨著廣州市污水處理廠的不斷建設(shè)，越來越多的河涌污水最終將被截流，輸往污水處理廠進(jìn)行處理，大大減輕了對珠江的污染。但市內(nèi)的河涌很多是具有城市景觀功能，雖然沿涌兩岸的整治己經(jīng)結(jié)束，但水質(zhì)仍未得到根本性的改善，時(shí)有河涌水發(fā)黑發(fā)臭的情況出現(xiàn)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到明涌水質(zhì)要達(dá)到《地面水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-88）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的水環(huán)境目標(biāo)。筆者認(rèn)為要使廣大市民早日不再面對臭涌，應(yīng)采取一定的措施進(jìn)行綜合治理。治理措施有：
　　4.1 隨著城區(qū)改造的同時(shí)不斷完善城市下水道設(shè)施，將目前的雨污合流制系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)向分流制系統(tǒng)。雨水可繼續(xù)使用河涌作為排放渠道，而污水則通過下水道和泵站輸入污水處理廠進(jìn)行處理，這樣流經(jīng)河源的將是地面徑流和雨季時(shí)的雨水。隨著生活污水的不再排入河涌，水的稀釋自凈能力將大大增強(qiáng)，水質(zhì)將會得到根本上的改善。
　　4.2 完善城市河涌的管理辦法、條例，嚴(yán)格執(zhí)法，加強(qiáng)管理。對未經(jīng)處理直接排入河涌的各種污水嚴(yán)格實(shí)施排水許可制度，杜絕任意亂排污、廢水。
　　4.3 充分利用城市污水處理廠處理后的水進(jìn)行回用，給市區(qū)景觀河涌補(bǔ)充水量，以增加河涌的自凈能力，改善河涌的水質(zhì)。
　　4.4 采取一些河涌的措施工程。如在河涌上設(shè)置人工曝氣裝置或建壩形成跌水，以增加表面充氧能力。一般可在河涌的狹窄位置設(shè)置橡皮壩，不需要時(shí)方便拆除。

5 結(jié)語

　　運(yùn)用模糊向量加權(quán)計(jì)分法，選擇合適的評價(jià)指標(biāo)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對城市河涌水質(zhì)進(jìn)行評價(jià)是一種以評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)模式的模式識別技術(shù)，真評價(jià)結(jié)果具有時(shí)空上的廣泛可比性和表達(dá)上的直觀性特點(diǎn)。適用于反映城區(qū)河涌水質(zhì)的現(xiàn)狀和歷年的變化情況。水質(zhì)評價(jià)的結(jié)果可為河涌治理的決策提供科學(xué)的、準(zhǔn)確的依據(jù)。