希爾艾力·克尤木

（新疆維吾爾自治區(qū)水文局，新疆 烏魯木齊 830000）

博斯騰湖屬于我國(guó)最大的內(nèi)陸湖，是上游的開都河與黃水溝等河流的尾閭，也是下游孔雀河的源頭，作為一個(gè)規(guī)模巨大的調(diào)節(jié)性水庫，是整個(gè)流域的心臟。博斯騰湖離博湖縣城約14 km，離焉耆縣城24 km，湖面海拔為1048 m，湖面積為998 km2，蓄水量為100×108m3。博斯騰湖西南部有面積不等的16個(gè)小型湖泊。在無大雨或暴雨的情況下，博斯騰湖流域山區(qū)地表徑流急劇降低，所以博斯騰湖的蓄洪納污及自凈能力有待提升。近年來許多學(xué)者針對(duì)這一問題對(duì)博斯騰湖的水質(zhì)進(jìn)行了一系列研究與評(píng)價(jià)，但是研究?jī)H僅局限在對(duì)湖泊整體水質(zhì)的評(píng)價(jià)方面，對(duì)其他功能方面缺乏必要的研究。本文結(jié)合已有的數(shù)據(jù)資料及對(duì)博斯騰湖所進(jìn)行的不同時(shí)段不同功能區(qū)的采樣監(jiān)測(cè)資料，并借助數(shù)學(xué)模型對(duì)其不同功能區(qū)水質(zhì)進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。

1 監(jiān)測(cè)方法與結(jié)果

1.1 設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)

根據(jù)《湖泊和水庫采樣技術(shù)指導(dǎo)》相關(guān)規(guī)定，在博斯騰湖內(nèi)設(shè)置6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體情況如圖1。其中監(jiān)測(cè)點(diǎn)1設(shè)在博斯騰湖入口處即大河口處；監(jiān)測(cè)點(diǎn)2設(shè)在巴音布魯克站點(diǎn)以西；監(jiān)測(cè)點(diǎn)3設(shè)在巴倫臺(tái)測(cè)站；監(jiān)測(cè)點(diǎn)4設(shè)在博湖站；監(jiān)測(cè)點(diǎn)5在焉耆站；監(jiān)測(cè)點(diǎn)6設(shè)在庫爾勒站，其中監(jiān)測(cè)點(diǎn)1、2和6位于西湖區(qū)，3、4和5位于東湖區(qū)。

圖1 博斯騰湖監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖

1.2 采樣時(shí)間與監(jiān)測(cè)方法

采樣時(shí)間為2009.09~2012.03，時(shí)間跨度為四年，其中9月和10月為豐水期，1月為枯水期，3月為平水期。根據(jù)環(huán)保部門所制定的《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）的規(guī)定，應(yīng)采用總氮、高錳酸鉀指數(shù)、總磷及溶解氧等指標(biāo)[1]進(jìn)行水樣分析，博斯騰湖水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果詳見表1。

表1 博斯騰湖采樣時(shí)期內(nèi)水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

2 水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）以及《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》（SL395-2007）的規(guī)定，選取總氮、總磷、高錳酸鉀指數(shù)及溶解氧等指標(biāo)進(jìn)行博斯騰湖不同監(jiān)測(cè)區(qū)域不同時(shí)段的水質(zhì)評(píng)價(jià)。

2.1 評(píng)價(jià)方法

當(dāng)前學(xué)術(shù)界用于評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的方法分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩類，主觀賦權(quán)法主要借助專家的主觀判斷進(jìn)行確定權(quán)值，包括AHP法等；而客觀賦權(quán)法主要根據(jù)不同指標(biāo)的實(shí)際取值并經(jīng)相應(yīng)數(shù)學(xué)處理后確定權(quán)值，包括熵權(quán)法等。為確保結(jié)果的準(zhǔn)確與客觀，本文選擇熵權(quán)法進(jìn)行各類水質(zhì)污染物權(quán)重的確定[2]。

熵是度量不確定性的一個(gè)概念，熵權(quán)則反映的是某項(xiàng)指標(biāo)的離散程度，熵權(quán)越大則離散程度越大，該項(xiàng)指標(biāo)的影響程度和權(quán)重也就越大。具體分析過程如下：

設(shè)包含m個(gè)對(duì)象的n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成的判斷矩陣為：

對(duì)上述判斷矩陣進(jìn)行歸一化處理，生成新的判斷矩陣如下：

對(duì)于判斷矩陣中的正效指標(biāo)（即指標(biāo)越大，水質(zhì)越好的指標(biāo)，如溶解氧）：

而對(duì)于其中的負(fù)效指標(biāo)（指標(biāo)越大則水質(zhì)越差，如總氮）：

則評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)為：

則評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重為：

綜合指數(shù)按下式計(jì)算：

綜合指數(shù)是反應(yīng)流域水質(zhì)狀況的綜合性指標(biāo)，其取值越大則水質(zhì)越好。

2.2 評(píng)價(jià)過程與結(jié)果

表1中2009.09~2012.03時(shí)段內(nèi)博斯騰湖水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）所規(guī)定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)取值構(gòu)成如下判斷矩陣。

其中，行依次表示 W1、E1、W2、E2、W3、E3、W4、E4、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，列依次表示總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧。

按照式（2-2）對(duì)上述矩陣作歸一化處理，計(jì)算不同水質(zhì)樣本的熵權(quán)以及不同水質(zhì)指標(biāo)所占權(quán)重，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 各水質(zhì)指標(biāo)所占權(quán)重

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，各類指標(biāo)對(duì)博斯騰湖水質(zhì)的影響程度由大到小依次為高錳酸鉀指數(shù)、總磷TP、總氮TP和溶解氧DO，這樣的結(jié)果與其他學(xué)者通過不同方法所得出的博斯騰湖水質(zhì)影響程度的因素權(quán)重排序基本一致[3]。

進(jìn)一步計(jì)算博斯騰湖不同功能區(qū)水質(zhì)樣本和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）所包含的各類水質(zhì)綜合指數(shù)，并以此作為評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果詳見表3。

表3 博斯騰湖不同功能區(qū)水質(zhì)綜合指數(shù)PI

根據(jù)結(jié)果可知，博斯騰湖西湖水質(zhì)綜合指數(shù)PI的均值為0.748，東湖水質(zhì)綜合指數(shù)PI均值為0.661，均符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）所規(guī)定的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（0.626≤PI≤0.804），博斯騰湖兩個(gè)湖區(qū)水質(zhì)均已達(dá)到Ⅲ類。表1結(jié)果顯示，所監(jiān)測(cè)的四種水質(zhì)指標(biāo)中，總氮（TN）和總磷（TP）超標(biāo)均達(dá)兩倍及以上，說明博斯騰湖富營(yíng)養(yǎng)化已經(jīng)比較嚴(yán)重。運(yùn)用t值檢驗(yàn)法對(duì)東湖區(qū)和西湖區(qū)水質(zhì)綜合指數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果顯示兩個(gè)湖區(qū)水質(zhì)差別顯著，東湖區(qū)水質(zhì)較優(yōu)，原因主要有：西湖區(qū)主要是養(yǎng)殖區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)，殘余餌料和魚類排泄物富含氮磷及各類有機(jī)物，對(duì)水質(zhì)有一定的破壞作用；東湖區(qū)主要是觀光旅游區(qū)，影響較?。徊┧跪v湖上游的大河口將氮磷等有機(jī)物帶入西湖區(qū)[4]；大河口水量較大，對(duì)西湖區(qū)水質(zhì)有很大影響。

3 結(jié)論

博斯騰湖水體總氮與總磷兩項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，水體富營(yíng)養(yǎng)化較為嚴(yán)重，且不同功能區(qū)水質(zhì)差異明顯，針對(duì)這種情況，建議合理限制西湖區(qū)人工養(yǎng)殖，以降低魚類養(yǎng)殖對(duì)水質(zhì)所產(chǎn)生的不利影響，并增大博斯騰湖水體的補(bǔ)水取水量，加強(qiáng)水體的流動(dòng)，減少上游大河口所帶入氮磷有機(jī)物對(duì)水體的不利影響。

[1]呂向前.新疆博斯騰湖二維水質(zhì)數(shù)學(xué)模型研究[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2014,(11):22-24.

[2]呂順,余莉琳等.云龍湖不同功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[J].環(huán)境研究與監(jiān)測(cè),2010,(12):44-46.

[3]胡波,朱慧峰.東風(fēng)西沙水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[J].凈水技術(shù),2016,35(04):58-62+116.

[4]姜娜,馮紹元,鄭艷俠,趙捷,張超.北運(yùn)河水系通惠河干流水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2012,(12):72-74+81.