辽河流域水质变化趋势及其影响机制研究

辽河流域是我国及辽宁省重要的建材、机械、化工、畜牧业和粮食生产基地,工农业发达,需水量大。通过实时监测,掌握辽河干流段水质与水环境,事关该区域居民身体健康、经济发展和生态平衡,意义重大。根据2014年1月至2019年12月辽河福德店水质自动站监测数据,分析了近6 a年高锰酸盐指数、氨氮、总有机碳以及浊度、溶解氧、水温、电导率、pH值等指标的变化趋势。通过对比2017年1月至2018年12月高锰酸盐指数、溶解氧和氨氮指标的人工监测数据,将自动监测系统的水质变化预警响应机制,利用综合水质标识指数法进行了初步探究。结果表明:辽河流域福德店断面的各项监测指标波动幅度呈减小趋势,2014-2019年间水质状况较好;高锰酸盐指数、溶解氧、氨氮等3项指标的两种方式监测结果相对偏差较大,主要原因为监测方法所致;两种方式的单因子水质评价结果保持了较好的一致性,依据响应机制自动监测系统,能够较准确地反映辽河福德店断面的水质变化情况,可为保护辽河流域生态环境和城市供水安全提供科学依据。     

基于主成分分析的北洛河水质时空分布特征及污染源解析

[目的] 对2014—2020年北洛河干流4个监测断面的水质状况进行分析和评价,为进一步改善该流域水环境状况提供理论依据。[方法] 根据北洛河水量的年内分配规律,对丰水期、平水期和枯水期进行划分,采用主成分分析和综合水质标识指数法,对北洛河主要污染指标进行筛选和评价。[结果] COD,氨氮和氟化物是影响北洛河水体水质最显著的指标。从沿程分布上看,北洛河干流上中游水质最好,下游水质相对较差;从时空分布上看2018年之后北洛河干流水质改善明显,基本满足水功能区Ⅲ类水质要求。[结论] 北洛河上中游河段主要污染源来自于沿岸城镇生活污水和畜禽养殖废水排放;下游河段煤化工等企业工业废水和氮肥施用引起的农业面源污染是影响河道水质的主要因素。     

基于BP神经网络的辽河源头区水质评价研究

基于辽河源头区水环境问题日益突出的现状,该文开展了辽河源头区水环境质量的研究,旨在对区内的水体质量进行分析评价。通过资料收集与汇总,基于BP人工神经网络结构的思想和理论,利用研究区内13个控制断面的水质监测数据,建立了包括pH、溶解氧、氨氮、化学需氧量、五日生化需氧量、高锰酸盐指数的水质综合评价模型,并应用训练好的模型进行仿真运算及水质综合评价。结果显示,在选取的13个断面中,约76.92%的断面为Ⅴ类—劣Ⅴ类水质,仅有23.08%的断面水质级别在Ⅱ—Ⅲ类之间,研究区上游断面的水质状况较好,中下游的水质较差。将该结果与《环境公报》公布的主要断面水质结果进行对比,81.25%的评价结果相同,采用BP神经网络对研究区水质进行综合评价具有较强的适用性和可靠性。     

2016—2021年黄土高原马莲河干流水质时空变化特征及其成因

[目的] 分析黄土高原马莲河干流水质时空变化特征,揭示水质污染状况及成因,为该流域内生态文明建设和水环境治理提供科学依据。[方法] 基于黄土高原马莲河干流2016—2021年甘肃省庆阳市境内5个断面水质逐月监测数据,结合单因子污染指数法、综合污染指数法对水质进行评价,利用线性趋势法对水质演变趋势进行分析。[结果] ①2016—2021年庆阳市境内马莲河水质整体较差,属于Ⅴ类水范畴,综合污染指数较高,主要污染因子为高锰酸盐指数、化学需氧量(COD)、5日生化需氧量(BOD₅)、氨氮(NH₃-N)、总磷、氟化物及六价铬,下游水质优于上游。②庆阳市境内马莲河干流水质季节变化特征显著,综合表现为夏、秋季优于春、冬季。具体表现为秋季最优,冬季最差。[结论] 2016年以来,庆阳市境内马莲河水质趋势稳定向好,尤其是2017年以后,向好趋势表现明显;受入境水质及流域地质条件影响,马莲河水污染治理任务依然任重而道远。     

基于组合赋权贝叶斯模型的平寨水库水质评价

[目的]对黔中水利枢纽的一期工程的核心水源工程——平寨水库的水环境质量进行评价,为该水库水环境质量评价及科学管理提供科学参考。[方法]于2018年1,5,8月选取了平寨水库7个断面进行水样采集,选择溶解氧(DO),化学需氧量(COD),总氮(TN),氨氮(NH_3-N)这4个因子作为水质评价指标。在层次分析法和熵权法组合确定各评价指标权重的基础上,结合贝叶斯模型对平寨水库进行水质评价。[结果]①从组合权重来看,TN和COD对平寨水库水质影响较大,DO和NH_3-N影响较小。②平寨水库丰水期水质最好,其次为枯水期,最次为平水期;各断面中库区中心1(KQ1)、库区中心2(KQ2)以及纳雍河断面(NY)水质最差。③TN和COD是平寨水库的主要污染因子。[结论]基于组合赋权贝叶斯模型的水质评价方法不仅区分了各评价因子对水质贡献的差异性,同时对水质进行了较为精确的评价。整体而言,平寨水库水质状况达到了贵州省水功能区划的相应要求。     

辽河干流饮用水水源地水质分析与健康风险评价

对辽河干流5个典型饮水水源地利用水环境健康风险与综合水质指数WQI模型进行科学评价,并对比分析了两种评价方法的主要影响因素。研究表明:5个典型饮水水源地健康风险等级均处于较高水平,水质总体较好,城区与郊区水质相差不明显;水质指数受各污染物的影响作用较为明显,化学致癌物是影响健康风险的关键因素。综合利用两种方法对该流域水质健康风险评价,可更加系统、全面地评价水环境质量实际状况。     

北江干流及主要支流水质及其时空变化特征

[目的]分析2020年北江干流及主要支流监测断面的水质情况,为北江水环境监控及保护提供参考依据。[方法]采用单因子评价法和主成分分析法,研究北江水质时空变化趋势及驱动因素。[结果] 2020年北江监测断面整体水质良好,仅水车头、漫水河河口、黄浪水桥、龙归断面水质为Ⅲ—Ⅳ类,其他断面均为Ⅱ类。北江水温和溶解氧受季节影响较大,水体全年基本保持弱碱性,下游营养盐和有机物污染程度高于上、中游。[结论]由空间分析结果可知,下游水质劣于上、中游,其主要的影响因素是营养盐和溶解氧,pH值单独作用不会对水质产生明显影响。季节污染程度排序为：夏季>秋季>春季>冬季,其中全河段的水质主导因素为溶解氧,而下游河段的主导因素为营养盐和有机物。     

渭河干流陕西段综合治理前后的水质变化与趋势

[目的]讨论渭河干流陕西段综合整治项目启动以来河道水质的变化趋势,检验整治工程的治理成效,为后续河道的污染防治提供一定技术支持。[方法]基于2010—2016年渭河干流陕西段主要监测断面的水质数据进行水质综合评价,应用Mann-Kendall检验法阐述水质变化趋势,运用重标极差分析法(R/S分析法)查明水质的未来变化趋势。[结果]2016年渭河干流陕西段河道水污染已由2010年的重度污染转为轻度污染,劣Ⅴ类水质断面比例减少了58.8%,Ⅳ—Ⅴ类断面比例增加了55.5%,Ⅰ—Ⅲ类断面占比保持平稳;宝鸡市、咸阳市、西安市和渭南市4个出境断面枯水期化学需氧量(COD)、NH3-N浓度普遍高于丰水期,治理后西安市出境断面污染削减最为显著,但是西安市出境断面仍然是4个断面中污染最为严重的断面;4个出境断面NH3-N浓度均呈现高度显著下降趋势且未来持续性较强;咸阳、西安、渭南市出境断面COD浓度呈显著下降趋势,但是未来持续性较弱,宝鸡市出境COD浓度呈不显著上升趋势且会延续。[结论]综合治理后,河道污染程度明显减轻,水质变化明显,但部分断面污染物浓度有上升趋势,需引起特别关注。     

辽河干流水沙演变特征分析

根据辽河干流福德店站、铁岭站、辽中站长序列水沙观测资料,运用趋势检验法和突变特征法分析其近60 a水沙演变特征.研究表明:辽河干流水沙演变整体呈下降趋势,人类活动为引起水沙变化的主要原因;为维持河流生态功能,可以适时降低橡胶坝的拦蓄作用和加大水库放水量.     

基于主成分分析及水质标识指数法的黄河托克托段水质评价

[目的]分析黄河托克托河段水污染特征,合理选择水质评价指标,从而实现对黄河托克托段水质评价。[方法]以黄河托克托段干流2017年4—8月9个水质采样断面逐月连续水质监测数据为基础,利用多元统计法对水质样本进行主成分因子分析,构建水质评价指标体系,应用综合水质指数法对该河段水质进行评价。[结果](1)黄河托克托段水质状况整体为Ⅳ类水,该河段段主要污染因子为TN,TP,COD,属于有机型及富营养化污染;(2)时空分布上从上游到下游水质逐渐变好,支流汇入口大黑河断面由于受汛期大黑河超标污染物排入水质变差,采样期间8月水质状况最差,其次是4月,5—7月水质相对较好。[结论]基于主成分因子分析和综合水质标识指数法的水质评价方法不仅可以准确客观地反映水质特征,同时可对不同断面水质进行比较。黄河托克托段水质状况较差(整体Ⅳ类),属于有机型及富营养化污染。     

辽河干流区水环境容量计算与分析

水污染防治已经成为实现水资源可持续发展的重中之重,了解水环境容量大小是实现水资源可持续发展的基础。针对辽河干流区河流特点,采用一维稳态水质模型计算辽河干流区柳河口以上和柳河口以下的水环境容量,计算结果表明:辽河干流区每年最多可以容纳污染物柳河口以上为89 307.66 t/a、柳河口以下为33 732.77 t/a;其中化学需氧量(COD)61 910.75 t,五日生化需氧量(BOD5)31 254.33 t,氨氮3 117.08 t,溶解氧7 306.47 t,高锰酸盐指数19 451.8 t。     

干旱和半干旱流域水环境质量评价模型及其应用

[目的]通过建立模型修复水生态系统,评价流域水环境质量,为生态系统修复提供实用工具。[方法]以涑水河流域为例,采用了层次分析法(AHP),同时运用模糊隶属函数和综合指数法对影响水质因子的各个指标进行综合评价分析,建立干旱和半干旱流域水环境质量健康评价体系及评价模型。[结果]涑水河流域2008—2011年水环境质量健康评价结果为Ⅲ级,状态一般,较健康,评价结果与实际生态情况相符。[结论]所建立的干旱和半干旱流域水环境质量健康评价体系是合理的,能满足流域水环境质量健康评价需要。     

2014-2017年赣江上游稀土矿区典型流域水质污染变化及成因

[目的] 分析赣江上游稀土矿区典型流域水质的时空分布特征,揭示水质污染状况和成因,为该流域的水环境治理提供理论依据和数据支撑。[方法] 采用2014-2017年赣江上游桃江流域10个监测断面的6项水质指标,运用描述性统计分析、水污染指数法、相关性分析等方法分析该流域水质污染现状及其成因。[结果] ①桃江流域各监测断面不同水文时期的污染状况均存在差异,以氨氮含量的时空差异最为明显。②水污染指数评价结果表明水质类别为Ⅱ类和Ⅲ类所占比例分别为55%和29%,龙头滩断面的水质状况最差,以劣Ⅴ类为主。[结论] 水质污染成因解析揭示出氨氮为桃江流域最主要的污染物,降雨对流域内水环境的影响较大,农业活动和以稀土采选为主的工业活动是造成水环境污染的重要人为活动。     

黄土高原典型矿区水环境承载力研究

[目的]认清黄土高原矿区的水环境承载力,科学合理地利用有限的水资源。[方法]以黄土高原典型矿区——山西省古交市为例,基于其水文、生态、社会、经济的实际情况,选取了水资源利用率、人均水资源可利用量、人均供水量、生态需水率、生活需水定额、需水量模数、供水量模数、耕地灌溉率和万元工业产值需水量9项评价指标,构建水环境承载力量化模型,对试验区2000,2010,2020和2030年的水环境承载力水平进行评价和预测。[结果]各年综合评判结果显示其水环境承载力属于中等偏低的不安全水平,试验区不仅存在资源型缺水,还存在水质型缺水和工程型缺水的状况。[结论]水资源的开发利用要注重开源节流、巩固基础工作和重视生态目标以提高黄土高原区域及类似地区的水环境承载力水平。     

韦伯-费希纳模型在湖泊(水库)预警评价中的应用

[目的]对福建省的莆田东圳水库、福清东张水库、三明东牙溪水库水环境质量及预警等级进行评价,为湖泊(水库)水环境预警评价提供一种过程简单,结果科学合理的评价方法。[方法]根据韦伯—费希纳模型(Weber-Fechner’s model)的基本原理,以表征水库水环境的溶解氧(DO),化学需氧量(CODMn),总磷(TP),NH_3-N,总氮(TN)等参数作为评价指标,利用水环境综合指数ki来评价水库水环境质量及预警等级。[结果]莆田东圳水库2010年第1,2季度以及2012年第3季度处于中重警。福清东张水库2013年第3季度为轻警,2012年第1季度处于中重警。三明东牙溪水库2010年第4季度、2011第3季度、2012年第3季度、2013第3,4季度为轻警。其余季度上述水库水质预警等级为中警。[结论]韦伯—费希纳模型能够定量描述湖泊(水库)水环境质量的感觉强度变化关系,客观反映湖泊(水库)水环境质量变化的影响;该模型具有计算过程简单,评价精度高,应用性强等优点,为湖泊(水库)水质预警等级综合评价提供了新方法,拓展了评价模型的应用范围。     

基于主成分分析和模糊数学的黄河小浪底水质监测与评价

[目的] 监测了黄河小浪底水库南山、大横岭、桐树岭3个断面,分析了黄河小浪底水库水质现状及潜在污染来源,以期为其环境改善提供帮助。[方法] 根据3个断面的水质实测数据,采用主成分分析选择主要评价因子,运用模糊评价法对水库水质进行评价。[结果] 通过主成分分析得到6个主要水质因子,分别是溶解氧（DO）、五日生化需氧量（BOD₅）、氨氮（NH₃-N）、总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐指数（COD_Mn）。其中DO和BOD₅属于Ⅰ类水,其值分别在3.8~12.8 mg/L和0.9~1.7 mg/L之间;NH₃-N介于Ⅰ类水与Ⅱ类水之间,其值为0.03~0.72 mg/L;TN超过Ⅴ类水,其值在2~4.88 mg/L之间;TP和COD_Mn属于Ⅱ类水,其值分别在0.02~0.05 mg/L和1.8~2.7 mg/L之间。通过模糊综合评判法得到水库主要污染物为TN和TP,水质整体属于Ⅲ类水,达到了水质要求。[结论] 通过主成分分析与模糊综合评价法发现,小浪底水库水质基本满足要求,但存在TN和TP污染风险。     

地表水环境质量指数的定量分级及其适用性

[目的] 为了实现地表水环境质量定性评价与定量评价的统一,简化地表水环境质量评价过程,减少公众对水质评价的认知难度。[方法] 应用地表水环境质量指数（SWQI）,通过对陕西省地表水监测网2015—2019年1.83×10⁵个监测数据进行数据统计分析。[结果] 78.7%的样本SWQI指数落在2.5~8区间,点位最为密集;各水质类别中,SWQI指数各区间样本个数均近似正态分布或半正态分布。[结论] ①用统计方法得到SWQI定性评价Ⅰ—Ⅵ级阈值（≤3.5,≤5,≤6.5,≤8,≤10,>10）;②分级阈值在断面、河流、区域3个层次上的验证显示了与现行地表水环境质量评价办法具有良好的一致性。使用SWQI指数对地表水环境质量进行评价,可以实现与现行评价办法的对接过渡。     

基于太子河流域水质评价研究——以辽宁省本溪段为例

依据太子河流域辽宁省本溪段的水环境实际状况建立了水质评价标准,并利用模型对该流域水质进行了客观、科学地评价。研究表明:所构建的综合优化模型不仅可有效解决传统的逐步算法存在的早期收敛、局部最优的问题,而且可准确反映指标投影值与水质等级之间的非线性关系;影响太子河流域水质的关键性因素为TP,该评价结果与流域水环境实际状况具有良好的一致性,所构建的模型与水质评价标准能够较好地反映流域水环境实际状况,所建立的水质评价标准和优化模型具有较好的适用性与可行性。     

白石水库2014年水质分析与研究

白石水库是大凌河流域干流上唯一的控制性骨干工程,水库总库容16.45亿m3,是集防洪、灌溉、供水、发电及养鱼功能于一体综合利用的水利枢纽工程,承担着下游阜新、义县城市用水及盘锦生态和凌海农业灌溉用水任务。通过对白石水库水质监测成果分析,根据水污染特征、原因,通过3种评价方法综合确定水质状况,据此提出减少和控制水污染建议,降低污染,改善水质。     

宁夏引黄灌区排水沟水环境质量及其影响因素

[目的]探明宁夏引黄灌区排水沟水环境质量及其影响因素,旨在为排水沟水体污染综合整治提供一定的理论依据。[方法]搜集2009—2015年排水沟水环境因子指标和以地级市为单元的社会经济指标数据,选取高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、总磷、生化需氧量、挥发酚、氟化物、氰化物、硫化物作为水质综合污染指数的评价因子,采用相关分析法和灰关联法分析研究社会经济指标对排水沟水质的影响程度。[结果]南干沟水质呈现逐年好转趋势,银新干沟水质和清水沟水质急剧恶化,其他排水沟的综合污染指数变化趋势较平稳,且水质总体状况较好;排水沟水质与社会经济指标的相关性和关联度都较高:中干沟与化肥使用量相关系数高达0.998,南干沟与工业废水排放总量相关系数高达0.983;永二干沟与农业耗水量的关联度高达0.793 41,南干沟与工业废水排放总量的关联度高达0.755 69。[结论]排水沟的水质变化趋势受农业面源污染和工业废水的影响较大;以地级市为单位,综合污染指数与社会经济指标的相关性大小依次为吴忠市、银川市、中卫市、石嘴山市;相关分析与灰关联分析结果有较好的一致性,且运用二者结合分析了影响排水沟的最主要影响因子;总体上,农业生产对银川市和石嘴山市排水沟水质影响较大,工业生产对吴忠市和中卫市排水沟的影响较大,且农业生产导致的农业面源污染比工业生产产生的工业废水对排水沟水质状况影响程度大。