(辽宁省鞍山水文局，辽宁 鞍山 114000)

水是人类与生物赖以生存的根本，因而对水环境质量的分析与评价就尤为重要。水质评价是依照水的不同途径，选定相应的评价参数，依据一定的质量规范和评价方法，对水体质量进行定性或者定量的评价。这个过程可以准确反映出水体质量情况、水质变化及发展趋势，为水资源的规划管理、开发利用以及污染物的防治工作提供重要依据[1]。

目前，国内外使用的水质评价典型方法有单因子评价法、层次分析法、模糊综合评价法[2]、 污染指数评价法、灰色系统评价法、人工神经网络法等[3]。单因子评价法虽然操作简单但过于严格，层次分析法对权重的确定主观性强，模糊评价法计算比较复杂[5]。而灰色关联法对样本数量及其规律性要求不高、计算简单快捷、定性定量结果一致，获得广泛应用[6]。因而本文采用灰色关联法对太子河水系各主要断面水环境进行评价。

1 灰色关联评价模型

1.1 基本原理

灰色关联法是通过比较参考数列和比较数列之间的相似度来判断两者间的关联程度。关联度越大，则两者的联系越紧密。在水质分析中，将实测水质数据与地表水环境质量标准进行比较，求取各个分级的关联度，取最大值为该河流水系水质的类别。

1.2 计算步骤

1.2.1 确定参考数列和比较数列

以水系断面的实测数据做参考数列，以地表水环境质量标准等级做比较数列。参考数列X0={x0(k)/k=1,2,3,…,n}，比较数列Xi={xi(k)/k=1,2,3,…,n}，其中i为地表水水质标准中的级别，xi(k)为第k项评价指标的无量纲化值。

1.2.2 计算关联系数

比较数列对应参考数列的关联系数ξ如下：

(1)

1.2.3 求关联度

关联系数很多，容易造成信息分散，不利于评价整体关联程度，需要把每个关联系数最终化为一个值，即关联度，一般用算数平均值表示：

(2)

求出最大关联度值，所对应的标准级别就是待评价水体的环境质量级别。

2 太子河流域鞍山段水质评价

2.1 太子河流域鞍山段概况

太子河从辽阳县唐马寨镇流入鞍山市，在西四镇八家子村与浑河汇合形成大辽河。多年平均入境水量24.21亿m3，平均出境水量30.24亿m3。境内干流长46km，流域面积2853km2，多年平均地表水资源量4.39亿m3。在鞍山市河段主要有南沙河、杨柳河、海城河、五道河等6条支流。

2.2 评价因子和评价标准

选取鞍山市流域内主要控制断面千山、太平沟、红土岭、五道河源头2017年各季度监测数据为参考数列，以总磷、总氮、氨氮、挥发酚、溶解氧作为评价因子，以第一季度数据为例，见表1。评价标准选用《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)，并以此作为比较数列，见表2。

表1 2017年第一季度各断面监测数据 单位：mg/L

表2 各评价因子影响地表水环境质量比较 单位：mg/L

由于各个评价因子之间量级不同，无法比较，所以先进行均值化变换，统一成无量纲量，结果见表3和表4。

表3 实测数据无量纲化结果

表4 地表水环境质量标准无量纲化结果

2.3 关联系数

首先计算绝对值差，以千山断面为例，表3中5个评价因子对应的值为参考数列，与水质标准中的5个等级比较数列分别组合计算，结果如下：

|x0(k)-x1(k)|=(8.033,3.701,3.685,10.733,0.373)

|x0(k)-x2(k)|=(0.127,0.581,1.122,10.733,0.217)

|x0(k)-x3(k)|=(1.147,0.459,2.152,3.593,0.060)

|x0(k)-x4(k)|=(1.487,0.806,2.495,1.213,0.567)

|x0(k)-x5(k)|=(1.657,0.979,2.667,0.929,1.350)

将数据代入式(1)进行计算，其中分辨系数ζ取0.5，计算结果见表5。

表5 千山断面实测水质与水质标准的关联系数

按照同样方法，逐一计算出各断面的关联系数。

2.4 关联度

将表5的数据代入式(2)计算关联度，可得出千山断面第一季度水质对应各个评价等级的关联度为：R1=0.577，R2=0.809，R3=0.818，R4=0.820，R5=0.795。取关联度最大值R4，2017年第一季度千山断面的水质标准等级为Ⅳ级。根据以上方法同理计算出2017年各季度各断面的关联度值，结果见表6。

表6 2017年各季度各断面关联度结果Ri

从表6数据中分别选取出各断面各季度对应的最大关联度，即可评价出水环境质量等级，评价结果见表7。

表7 2017年各季度各断面水质等级评价结果

3 结 论

通过灰色关联法对太子河流域鞍山段的水质进行分析评价，结果表明：该河段各断面水环境质量情况相近且较差，全年基本都处于Ⅳ级标准，受季节因素影响较小。

造成鞍山境内流域污染严重的主要原因是鞍山钢铁集团的工业废水排放以及生活污水排放。为改善和治理流域污染情况，提出以下建议：建立水资源核算体系，按水资源价值实行有偿使用，建设污水处理产业；建立清洁生产制度，减少污染物产生，节能减排，实现水资源循环再利用；完善水资源管理体制，建立水质实时监控系统，优化配置水资源，实现其可持续利用。