关于水质评价问题的探讨

王怀柏 李跃奇 李儒道

（1.黄河水利委员会水文局，郑州 450004；2.黄河水利委员会水文局青铜峡水文水资源勘测局，宁夏青铜峡 014030）

水质评价是按照评价目标，选择相应的水质参数、水质标准和评价方法，对水体的质量、利用价值及水的处理要求所做的评定工作。是水资源管理工作的重要基础工作。通过水质评价可以了解水体质量的过去、现在和未来发展趋势、变化规律。水质评价的作用是从水的质量来判断开发利用水资源和维护生态系统平衡的可能性和必要性，为各级政府和有关部门加强水资源的管理、制订社会发展规划、确定大中型工程项目、制定流域水资源管理的有关法规和条例、制定水资源保护的具体措施等，提供水资源利用和保护的科学依据。

1 水质评价方法

水质评价包括天然水化学特征评价、水质变化趋势分析、水质污染评价。水化学特征评价指矿化度评价、总硬度评价、水化学类型评价和天然劣质水状况评价；水质变化趋势分析指某一项目或某几项目在一段时间的变化趋势，污染是上升、降低还是无趋势；水质污染评价包括水质感官性指标评价、水质生物学指标评价和水质化学指标评价。水质感官性指标评价是通过人体感觉器官直接判断水质的方法，水质感官性指标包括水的颜色、味道、透明度、浑浊度等，方法简单，易为群众接受，但精度差，只能对水质做出初步的粗略判断，不能准确指出污染的原因和程度。水质生物学指标评价是根据人类活动造成环境变化的生态效应原理判断水质的方法，是对整个环境质量的综合反应，是长期环境质量累积的结果，但不能显示出造成生态破坏的物质及其数量，因生物种类的差异，区域之间的环境质量难于对比。水质化学指标评价是根据水中化学指标的含量，对水体的质量满足某种要求判断水质的方法，这类评价方法能准确指明导致水质恶化的原因、成分和范围，但所监测的化学成分、时间和空间有限，评价标准和方法的不成熟，所进行的评价也有一定的局限性［1］。因此，水质评价应根据具体情况，采用不同的评价方法，一般来说，水质感官性指标评价可适用于群众联防，发现问题，及时报警，水质生物学指标评价适用于水质长期综合累积影响评价，水质化学指标评价可用于常规评价。

目前的水质评价以水质化学指标评价为主，是最常用的评价，因为目前的监测以化学指标监测为主，水污染绝大多数是由人类活动向天然水体排放污染物所致，现在经常提到的和以下讨论的水质评价就指水质化学指标评价。国内外水质评价方法多种多样，分水质单项评价和所选项目的综合评价，单项评价是指某项水质指标与相应评价标准比较，是否达到或满足相应标准，综合评价是指综合考虑所选项目的评价，如综合水质指数法 （布朗水质指数、普拉特水质指数、罗斯水质指数、内梅罗水质指数等）、数理统计法、模糊数学法和地图叠加法等，但目前国内还没有一个统一的方法，采用较多的方法是地图叠加法，也就是取单项水质评价类别的最高值作为综合评价的水质类别。

2 评价标准与资料

水质标准是评价水质的准则和依据，一般应采用国家规定的最新标准，对河流的水质评价应根据《地表水环境质量标准》、水域功能和保护目标进行综合评价，对水功能区，应根据不同的水功能区保护目标进行达标率评价。

水质评价分现状评价、回顾评价和预测评价，不同评价选择资料不同，现状评价一般选择最近年份或月份的资料作为现状资料，回顾评价则选择基础年份至现状年份资料，时段必须有一定代表意义，一般考虑有重要污染治理行动的年份，预测评价是用近几年的资料对水质变化情况进行预测。

3 评价代表值

目前的水质监测采样是瞬时的，每次的水质状况用瞬时水质浓度、计算时段代表值进行评价，断面瞬时水质浓度是流量和上游排污量的函数，随流量和上游排污量变化而具有随机性，是随机变量，而对于随机变量，采样次数与误差关系很大，采样次数越多，代表性越好，但受经费和采样条件的限制，采样次数不会很多，采样次数与水资源管理的要求是矛盾的。

河流水质浓度受水量影响很大，因此水质评价代表值建议分不考虑水量变化的和考虑水量变化的。

3.1 不考虑水量变化

3.1.1 平均数

对不同水期进行评价首先要计算水期代表值，应根据水质、污染源变化情况，设计采样频率，使其代表值更具代表性。目前水质评价主要用的是平均值。根据 《水环境监测规范》规定：“长江、黄河干流和全国重点基本站等，采样频次每年不得少于12次，每月中旬采样。一般中小河流基本站采样频次每年不得少于6次，丰、平、枯水期各2次。”目前水利部门的采样一般不超过12次。由于河流水质浓度的随机性使监测数据存在偶然性，平均数可反映随机变量的集中程度，也就是在一定的时间、地点和条件下所达到的一般水平的统计指标，其数字特征值有平均值、中位值、众数等，从这几个统计指标的定义看，因众数是出现频数最多的随机变量而最具代表性，对自动监测站所取得的数据较为适应，对人工采样监测站，因监测频次太少不易得到。当水质监测值呈正态分布时，平均值、中位值、众数相差不大，若呈偏态分布，平均值所受影响较大，中位值与众数较接近，因此本文认为用中位值作为水期代表值较合适。

图1 箱图

3.1.2 统计图

根据水期内监测值绘制箱图，图1反映了水质数据的特征，如最大值、最小值、中位值反映数据的特征值，25%和75%值反映数据的分布情况。根据箱图分析水质变化。要想使所反映情况较准，必须保证数据足够多。

3.1.3 超标率统计

对水期内不同测次的监测值与相应标准进行比较，分项进行超标率评价，然后统计超标率。

3.2 考虑水量变化

3.2.1 水质水量统一评价

利用动态监测、自动监测、调查入河排污口排放规律等手段，弥补目前采样断面和采样次数较少的不足，从时间和空间上控制水质和水量变化，进行水质水量统一评价时，既知道对应水量保证率的水质类别，又知道对应类别的水量。

3.2.2 利用瞬时浓度值和相应的流量值，计算统计浓度值［2］

当上游来污量较稳定时，公式如下：

当上游来污量有较大变化时：

Cpi为i种污染物在保证率P下水中的污染浓度（mg／L）；Qp为指定保证率P 下的流量（m3／s），一般取P＝50%，75%，90%，95%；Ci为i种污染物的实测浓度（mg／L）；Q为取样时的相应流量（m3／s），α为修正系数，可通过分析水质资料得出，所需资料较多。

用计算的Cpi为代表值进行评价。

3.2.3 流量加权

根据流量加权计算水期浓度值为代表值进行评价。

3.2.4 输送率

S为输送率，C为对应污染物的浓度，Q为相应流量。用输送率进行评价。

3.2.5 配合 “污染物总量”的水质评价

该方法是指某时刻某种污染物质的瞬时实测浓度与相应时刻流量的乘积，与该断面处的水体纳污能力相比较，超过水体纳污能力的为已遭污染，反之即可认为水质尚可。

水质和水量是水资源的两种属性，只讲量不讲质，量的安全不能得到保障，只讲质不讲量，质就没有意义。水质、水量监测数据是水资源管理和保护的基础信息，只有考虑水量的水质评价，才更有意义。对于没有水量资料的断面，要根据水量变化情况合理布设测次，使评价代表值更能反映断面的水质特性。

4 水功能区水质评价

对一级区划水功能区的保护区、保留区和二级区划水功能区的景观娱乐用水区、过渡区、排污控制区的水质评价，结合常规监测和水量特点布设监测断面，考虑水量、水体功能进行水质评价；对省界缓冲区，在省界站建立小型实验室，加密监测水量水质，核定入出省界断面的污染量，进行配合“污染物总量”的水质评价；对饮用水水源区、工业用水区、农业用水区、渔业用水区水功能区水质评价，建议结合取水许可进行，所用标准为水的使用标准，进行达标率评价、相应水质的水量评价。

5 水质评价模块的建立

水质评价是一种处理信息的手段，在信息采集技术的支持下，将评价方法、评价标准、评价代表值的计算方法等集成在一起，根据河段特点、水质特性和评价结果，分析不同断面所适用的水质评价方法、标准、代表值，进行水质评价。

［1］金光炎，黄道基，郑英铭 .水质数理统计·评价·预测与规划 ［M］.北京：中国科学技术出版社，1991

［2］侯宇光，黄川友，胡昕 .对现行水质监测与水质评价的质疑和探讨 ［J］.水科学进展，1993，（1）