试论广州市市区河涌水质评价方法及治理途径

梁伟臻
广州市城市排水监测站

　　摘　要：探讨广州市市区纳污河涌的水质评价方法和治理的途径，给出评价方法、步骤，并结合实例进行说明。

　　随着广州市城市人口的不断增长，城区范围不断扩大，突显出城市排水设施的严重不足，使市区河涌基本上变成了城市污水的纳污通道，沿岸居民的生活污水直接排入河涌，许多宾馆、酒楼饮食服务业的污水也仅作简单的初级处理后就为河涌所接纳。严重的水污染使城市本已紧张的水资源短缺状况更加严重；既影响了城市居民的身体健康和正常的生产生活活动，又影响了经济建设的发展，恶化了投资环境，成为城市可持续发展的限制因素。本文尝试提出城市纳污河涌的水质评价方法和治理途径，为污水治理工程和经济可持续发展提供科学准确的数据和决策依据。

1 确定水质评价方法

　　准确的水质综合评价是治理水体污染的基础工作，是治理决策的重要依据，因此选取一种适合的评价方法是至关重要的。目前国内还没有一种统一的、确定的、规范的水质综合评价方法。目前的水质评价方法主要有灰色聚类法、综合评价指数法、模糊数学模式评价法、神经网络模型法、生物指标法等。各种评价方法各有优点，但在应用中也经常遇到一些问题，如传统的综合评价指数法，其评价结果过于简单，有时并不能全面真实的反映出被评价水体的水质状况。
　　笔者认为：水体污染及其轻重的程度属于模糊概念，而根据水质标准进行水质评价是一个典型的模糊模式识别问题，所以采用模糊集理论方法，能使水质评价的理论与方法建立在较为严谨的数学模型上，能较为准确的反映出水质的状况。采用模糊向量加权计分法，是用隶属度函数来描述水质分级的界限，计算权重，并进行模糊矩阵的复合运算，取隶属度最大者所对应的水质级别作为评价水体的评价级别，最后以模糊向量为权，乘以相应级别的分值，计算出水质的分值。这种方法能够较为直观准确的表达出目前河涌的水质情况，因此建议采用模糊向量加权计分法做为评价的方法。

2 确定水质评价指标及水质评价标准

　　2.1 笔者认为在选择城市河涌水质评价指标时，一般可按下列几个原则进行选择：
　　（1）据水环境监测和污染源监测所掌握的水中主要污染物种类、数量以及迁移、转化规律及危害大小进行选择。
　　（2）选择指标应有相应的水质标准及其它明确的规定。
　　（3）所选择指标标应有明确的物理意义，能够表征所受污染的类型。
　　（4）应注意到各指标之间的可比性和指标的概括面及代表性，应尽可能选择较少的指标用以反映水体污染的特征。
　　由于广州市的大部分河涌己成为污、废水的排放渠道，而大部分造成污染的工业己经迁离市区，第三产业的迅猛发展和人口的不断增加使城市河涌的水质污染多集中在生化需氧量、氨氮等有机污染的指标上，有机污染比较严重，而其它类型的污染，如重金属等的污染水平则很低。根据水质评价指标选择的4个原则结合广州市河涌水质以有机污染物为主的状况来选择，我们选择了BOD、COD、SS、NH₃-N这四个有代表性且有完善水质标准的项目作为水质综合评价的评价因子。
　　2.2 目前国内地面水水质评价一般是依据《地面水环境质量标准》（GB3838-88）来进行的。广州市的河涌由于多数已成为污、废水渠道，水质污染程度较为严重，一般都超过GB3838-88的5类标准。为了能较清晰的描述水质污染的程度，笔者认为可根据实际情况拟订一个广州市河涌水质现状的评价标准。在参考了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）和《广州市污水排放标准》（DB4437-90）、《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）并结合GB3838-88拟订表1作为评价标准。

表1 广州市河涌水质评价标准 分级 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运用模糊向量加权计分法进行水质评价

　　本文以流经广州市人口稠密区后排入珠江某条明涌为例（监测结果见表2），进行水质评价。

表2 广州市某涌97-99年度水质监测结果（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）计算隶属度
　　 当评价因子的值等于（小于第一级或大于第五级）标准值时，取对应级别的隶属度为1，此时按下式计算：

　　

　　式中：Xi为评价因子i的值；Si 为评价因子的第j级标准
　　（2）权重的计算：

　　Wi=Xi/Si

　　式中：Wi为评价因子的权重；Si为评价因子i的标准平均值；再求出归一化权重：
　　（3）由归一化权重构成权系数集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）由评价因子rij各级标准的隶属度构成模糊子集：Ri=｛ri1,......,rim｝ ；再构成评价矩阵R＝［R1，……，Rn］
　　将A与R合成得到评价集上的模糊子集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｝
　　（5）以模糊向量bi为权，分别乘以赋予的分值di（1-5级分别赋予 100，80，60，40，20），并求和依据D值大小确定环境质量的级别。分值越高，也说明水质状况越好。
　　以拟定的水质标准为依据，将广州市河涌的水质标准分为五级：
　　第1级：水质良好，污染程度较低，符合GB3838-88中的Ⅴ类标准，可适用于农业用水及一般景观用水。（分值≥100）
　　第2级：水质尚可，符合广州市污水排放标准（DB4437-90）的一级标准（新扩改）（80≤分值≤100）
　　第3级；水质一般，受一定程度污染，符合广州市污水排放标准（DB4437-90）的二级标准（新扩改）。（60≤分值≤80）
　　第4级：水质较差，污染严重，仅符合CJ3082－1999水质标准。（40≤分值≤60）
　　第5级；水质很差，严重污染，仅符合污水综合排放标准的三级标准，排入二级污水处理厂能接受的水质。（20≤分值≤40）

表3 广州市某涌水质评价结果 年度 1997 1998 1999 3a平均 评价分值 57.18 45.94 48.48 50.53 评价等级 4 4 4 4

　　从综合评价的结果（详见表3），可以看出，97-99年广州市某涌的评价分值都介于40-6O分之间，评价等级为第4级，即水质符合“排入城市下水道水质标准”（CJ3082－1999），水质较差，污染严重。
　　从表3可看出，该涌的水质状况1999年较1997年有下降的趋势，1997年的水质状况接近第3级的水质，1999年的水质则接近第2级别了。从市政管理的角度来看，该涌水质对城市下水道设施不会产生严重腐蚀和损害。但从污染珠江的角度来看，这些污水如果直接排入珠江，将会对珠江前航道的水质产生严重污染。

4 河涌治理途径

　　随着广州市污水处理厂的不断建设，越来越多的河涌污水最终将被截流，输往污水处理厂进行处理，大大减轻了对珠江的污染。但市内的河涌很多是具有城市景观功能，虽然沿涌两岸的整治己经结束，但水质仍未得到根本性的改善，时有河涌水发黑发臭的情况出现。远远未达到明涌水质要达到《地面水环境标准》（GB3838-88）Ⅳ类标准的水环境目标。笔者认为要使广大市民早日不再面对臭涌，应采取一定的措施进行综合治理。治理措施有：
　　4.1 随着城区改造的同时不断完善城市下水道设施，将目前的雨污合流制系统逐步转向分流制系统。雨水可继续使用河涌作为排放渠道，而污水则通过下水道和泵站输入污水处理厂进行处理，这样流经河源的将是地面径流和雨季时的雨水。随着生活污水的不再排入河涌，水的稀释自净能力将大大增强，水质将会得到根本上的改善。
　　4.2 完善城市河涌的管理办法、条例，严格执法，加强管理。对未经处理直接排入河涌的各种污水严格实施排水许可制度，杜绝任意乱排污、废水。
　　4.3 充分利用城市污水处理厂处理后的水进行回用，给市区景观河涌补充水量，以增加河涌的自净能力，改善河涌的水质。
　　4.4 采取一些河涌的措施工程。如在河涌上设置人工曝气装置或建坝形成跌水，以增加表面充氧能力。一般可在河涌的狭窄位置设置橡皮坝，不需要时方便拆除。

5 结语

　　运用模糊向量加权计分法，选择合适的评价指标和评价标准，对城市河涌水质进行评价是一种以评价标准为标准模式的模式识别技术，真评价结果具有时空上的广泛可比性和表达上的直观性特点。适用于反映城区河涌水质的现状和历年的变化情况。水质评价的结果可为河涌治理的决策提供科学的、准确的依据。