（自然地理学专业论文）武义江流域水环境综合评价.pdf

武义江流域水环境综合评价 摘要 武义江为金华江最大支流，沿途流经永康、武义两地，随着流域内社会经济的快 速发展，水污染日趋严重，严重影响武义江流域的水环境生态安全，同时也对钱塘江 流域水环境产生影响。 本研究在对武义江流域进行水质监测和背景调查的基础上，分析其水质的时空变 化规律，对武义江流域水环境质量进行综合评价，确定水污染的主要成因，并在此基 础上提出水污染防治的基本思路和设想，对改善武义江流域水环境质量，合理利用水 资源、优化产业布局，促进流域社会经济可持续发展，以及实现水资源的可持续开发 都有着十分重要的理论和现实意义。 ( 1 ) 武义江不同时间段内的水质变化差别较大，枯水期与丰水期及企业停工期 与开工期的交替，对研究区水质状况的影响有所不同。总体上，2 月份期间各污染指 标值都处于较低水平，从3 月份开始，主要污染指标值逐渐上升，4 、5 月期间达到 峰值。 ( 2 ) 主导产业的分布状况对武义江流域不同河段水质的优劣影响较大。磷化企 业分布较为集中的世雅、桐琴桥及胡处等断面水质较差，其中总磷及氟化物等主要工 业污染指标值在世雅、桐琴桥段面都出现了峰值。进入武义后，各项水质指标都有不 同程度好转，其中在焦岩断面，各指标基本达到正常范围之内。 ( 3 ) 综合分析不同区域、不同时间污染源以及各指标权重的排名情况，可知武 义江流域水污染的主要成因为工业点源污染，主要污染物为总磷，这与武义江流域工 业发展以磷化工业为主的状况相符合。 ( 4 ) 武义江流域整体水质状况较差，各监测断面主要为i 、i i 、i 、v 4 类水 质级别，流域水质从上游至下游呈现出先变差后逐渐转好的态势：源头光瑶断面作为 背景断面是i 级水质；明招桥断面设于支流熟溪进入武义前，水质较好，属于i 级水 质；世雅、西津桥及胡处断面附近聚集大量磷化企业，水质较差，属于v 类水质；进 t 摘要 入武义后，磷化相关企业减少且一部分磷污染以沉淀形式进入底质当中，水质逐渐转 好，达n h i 级、i i 级标准，这与武义江流域磷污染的主要来源、迁移转化形式、企业 分布都有着直接关联。 ( 5 ) 叶绿素a 含量的变化与总磷有密切关系，总磷含量的严重超标，导致武义 江水体达到富营养化水平，是武义江水质恶化的关键性因素。 ( 6 ) 针对流域工业磷污染的特点，在进行水环境污染的控制、管理、治理等诸 多水环境整治问题的研究时，应有针对性的把防治工业污染即磷污染放在首位，同时 应注意面源污染的整治工作及污染防治工作中的制度建设。 关键词：武义江流域；主成分分析；成因分析；水质综合评价 w a t e re n v i r o n m e n tc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no f w u y i r i v e rv a l l e y a b s t r a c t w u y ir i v e r , t h el a r g e s tt r i b u t a r yo fj i n h u ar i v e r , f l o w st h r o u g hy o n g k a n ga n dw u y i w i t hr a p i ds o c i o e c o n o m i cd e v e l o p m e n ti nt h eb a s i n ，w a t e rp o l l u t i o ni sg e t t i n gs e r i o u s a n di th a sg r e a t l yi m p a c t e dn o to n l yw u y ir i v e rw a t e re n v i r o n m e n t a la n de c o l o g i c a l s e c u r i t y , b u ta l s oq i a n t a n gr i v e rw a t e re n v i r o n m e n t a l b a s e do nt h ew a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n ga n db a c k g r o u n da n a l y s i so nt h ew u y ir i v e r , t h i sr e s e a r c hh a sa n a l y z e dt h es p a t i a l - t e m p o r a lc h a n g e so fw a t e rq u a l i t y , s y n t h e t i c a l l y e v a l u a t e dt h ew a t e rq u a l i t yo fw u y ir i v e r , t h e ni d e n t i f i e dt h em a i nc a u s e so fw a t e r p o l l u t i o n o nt h i sb a s i s ，t h o u g h t sa n dp l a n sa b o u t w a t e rp o l l u t i o nc o n t r o lh a v eb e e nr a i s e d ， w h i c hh a v ei m p o r t a n tt h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et oi m p r o v et h eq u a l i t yo fw u y i r i v e rb a s i n sw a t e re n v i r o n m e n t ，u s ew a t e rr e s o u r c er a t i o n a l l y , o p t i m i z et h ei n d u s t r i a l l a y o u t ，p r o m o t et h es o c i o e c o n o m i cs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta n da c h i e v es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n to fw a t e rr e s o u r c e ( 1 ) t h er e s e a r c hs h o wt h a tt h ew a t e rq u a l i t yo fd i f f e r e n tp e r i o do ft i m ec h a n g e s g r e a t l y t h ec h a n g e sb e t w e e nd r ys e a s o na n dw e tp e r i o da n db e t w e e nb u s i n e s sd o w n t i m e a n do p e r a t i n gp e r i o d ，h a si m p a c t e dw a t e rq u a l i t yo ft h es t u d ya r e as e r i o u s l y i ng e n e r a l ，t h e p o l l u t i o ni n d e xv a l u e si nf e b r u a r ya r ea tal o wl e v e l f r o mb e g i n n i n go fm a r c h ，t h em a i n p o l l u t i o ni n d e xv a l u e si n c r e a s eg r a d u a l l y ，a n dr e a c ht h e i rp e a k s i na p r i lo rm a y ( 2 ) t h ed i s t r i b u t i o no fl e a d i n gi n d u s t r i e so nw u y if i v e rv a l l e yh a sag r e a ti m p a c to n t h ew a t e rq u a l i t yo fd i f f e r e n tr i v e rs e c t i o n s t h ew a t e rq u a l i t yo fs h i y a , t o n g q i na n d h u c h us e c t i o n si nw h i c hp h o s p h a t i z i n ge n t e r p r i s e sa r ec o n c e n t r a t e di sp o o r t h em a j o r i n d u s t r i a lp o l l u t i o ni n d e x e s ，s u c ha st pa n df h a v er e a c h e dt h e i rp e a k sa ts h i y a , 。a n d t o n g q i n s e c t i o n s t h ew a t e rq u a l i t yi n d e x e sh a v ead i f f e r e n td e g r e eo fi m p r o v e m e n ti nt h e s c o p eo fw u y i a n de v e r yw a t e rq u a l i t yi n d e xh a sr e a c h e dt h en o r m a lr a n g ea tj i a o y a n s e c t i o n a b s t r a c t ( 3 ) w i t ht h eg e n e r a la n a l y s i so fp o l l u t i o ns o u r c eo nd i f f e r e n tr e g i o n s ，d i f f e r e n tt i m e s ， a sw e l la st h ew e i g h t so ft h ep a r t i c i p a t i n gi n d e x e s ，t h er e s e a r c hs h o w st h a tt h em a i nc a u s e o fw a t e rp o l l u t i o ni nw u y ir i v e ri si n d u s t r i a lp o l l u t i o n ，a n dt h em a j o rp o l l u t a n ti s p h o s p h o r u s t h i si sj u s ta c c o r dt h es i t u a t i o n o ft h ei n d u s t r i a ld e v e l o p m e n to ft h es t u d ya r e a w h o s em a j o ri n d u s t r yi sp h o s p h a t i z i n gi n d u s t r i e s ( 4 ) w u y ir i v e rh a sp o o rw a t e rq u a l i t yi ng e n e r a l ，t h e r ea r ef o u rl e v e l s i nt h e m o n i t o r i n gs e c t i o n ，i n c l u d i n gl e v e lo n e ，t w o ，t h r e ea n df i v e t h ew a t e rq u a l i t ye m e r g e s g r a d u a l l yg o o dp o s t u r ea f t e rb a dv a r i a t i o nf r o mu p s t r e a mt od o w n s t r e a m ：g u a n g y a o s e c t i o n ，a sab a c k g r o u n ds e c t i o n , h a st h ef i r s t l e v e lw a t e rq u a l i t y ；m i n g z h a o q i a os e c t i o n l o c a t e di nat r i b u t a r yn a m e ds h ur i v e ro ft h ew u y ir i v e rh a sb e a e rw a t e rq u a l i t yb e l o n g st o l e v e lo n e ，b e f o r ee n t e r i n gw u y i ；s h i y a , x i ji n q i a oa n dh u c h us e c t i o n sh a v eg a t h e r e dp l e n t y o fp h o s p h a t i n ge n t e r p r i s e s ，s ot h ew a t e rq u a l i t yb e l o n g st ol e v e lf i v e ；a f t e re n t e r i n gw u y i ， b e c a u s eo fp h o s p h a t i z a t i o n r e l a t e de n t e r p r i s e sr e d u c i n ga n dp a r to fp h o s p h o r u sp o l l u t i o n p r e c i p i t a t i n ga n df a l l i n gd o w ni n t ot h eb o r o ms e d i m e n t s ，t h ew a t e rq u a l i t yg e t sb e r e r g r a d u a l l y , r e a c h i n gl e v e l t h r e ea n dt w o a l li sd i r e c t l yl i n kw i t ht h em a i ns o u r c eo f p h o s p h o r u sp o l l u t i o n ，i t st r a n s f e rf o r m a t i o na n dd i s t r i b u t i o no fe n t e r p r i s ei nt h ew u y i r i v e r v a l l y ( 5 ) c h l ai sc l o s e l yr e l a t e dt ot ee x c e s s i v et ph a sc a u s e de u t r o p h i c a t i o no fw u y i f i v e lw h i c hi sa l s ot h ek e yf a c t o ro fw a t e rd e t e r i o r a t i o n ( 6 ) a i ma tt h ec h a r a c t e r i s t i c so fi n d u s t r i a lp h o s p h o r u sp o l l u t i o n ，t h ep a p e rh a s p o i n t e dt h a ti n d u s t r i a lp o l l u t i o np r e v e n t i o n ；e s p e c i a l l yt h ep h o s p h o r u sp o l l u t i o np r e v e n t i o n s h o u l db et a r g e t e dt ot h ef i r s tp l a c ei nt h er e s e a r c ho nw a t e re n v i r o n m e n tr e m e d i a t i o ns u c h a sw a t e rp o l l u t i o nc o n t r o la n dm a n a g e m e n t a n da l s oa t t e n t i o n ss h o u l db ep a i dt ot h e r e m e d i a t i o no fn o n - p o i n ts o u r c ep o l l u t i o na n ds y s t e mc o n s t r u c t i o ni nt h ep o l l u t i o n p r e v e n t i o na n d c o n t r 0 1 k e yw o r d s ： w u y ir i v e rv a l l e y ；p r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s ；g e n e t i c a n a l y s i s ；c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no f w a t e rq u a l i t y i v 浙江师范大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机 构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均己在 论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。 作暾磊，。 醐：7 p 舻 学位论文使用授权声明 本人完全了解浙江师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并向国家有关机关或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可 以采用影印、缩印或扫描等手段保存、汇编学位论文。同意浙江师范大学可以用不同 方式在不同媒体上发表、传播论文的全部或部分内容。 保密的学位论文在解密后遵守此协议。 作者签名 刷磁名叶吁日期： 0 7 年朋卵 1绪论 1 1引言 水环境是生态环境的控制性因素之一，是一个国家综合国力的有机组成部分。水 环境的可持续发展是保障经济社会可持续发展的基本前提，它的优劣是决定人类经济 社会发展速度和规模的重要因素【1 】。水质评价是水环境保护中的重要基础工作，通过 对水质监测数据的合理评价，才能制定科学的整治规划，可以说河流综合水质评价的 合理与否会直接影响决策【2 j 。 武义江位于金华江上游，为金华江最大支流，而金华江则是钱塘江的北源一兰江 最主要的支流。随着流域内社会经济的快速发展，水污染日趋严重，严重影响武义江 流域的水环境生态安全，同时也对钱塘江流域水环境产生影响。因此客观正确评价流 域水环境，分析水污染的主要原因，找出造成水体污染的主要污染物和污染源，并且 提出水污染防治的基本思路和设想对武义江乃至整个钱塘江流域实现水资源的可持 续开发有着十分重要的理论和现实意义。 在多因子的水质综合评价中，由于各因子对环境污染的贡献不同，其权重系数的 确定较为重要【3 1 ，因此本研究综合客观赋权法及主观赋权法，在主成分分析法和专家 定权法得出各自的权重向量的基础上，得出更具有合理性的综合权重向量。 由于流域水环境系统具有随机、模糊和灰色的特性f 引，因此河流水质综合评价存 在特殊性，评价中一直缺乏比较客观的量化方法【2 】，这对评价结果的可比性影响较大 【4 1 。本研究应用模糊关系合成原理，将一些边界不清，不易定量的水环境因素定量化， 进行模糊综合评价，能得到更符合实际情况的结论，继而得出研究区水体污染情况， 为今后水质综合评价模型的选定提供一定的借鉴意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 水环境质量评价发展 i 绪论 1 2 1 1 国外研究发展 2 0 世纪5 0 _ _ 6 0 年代，随着环境科学的发展，环境质量评价作为环境科学的一个 分支也随之产生和发展。 最早开展环境质量评价的是美国。1 9 6 5 年r k h o r t o n 等首次在水质评价方面提 出了质量指数( q i ) ；随后，r m b r o w n 等提出了水质质量指数( w q i ) ，是在3 5 种水 质参数中选取1 1 种重要水质参数，然后再根据专家的意见进行加权计算；n l n e m e r o w 在其河流污染的科学分析中提出了另一种指数的计算，对纽约州的一 些地面水的情况进行了指数计算，其特点是不仅考虑到各种污染物实测含量值与相应 的污染物环境标准的比值，而且也考虑了污染物中含量最大的污染物与环境标准的 比。内梅罗方法较前两种有发展，在进行水质评价时首先考虑到水质的用途；1 9 7 1 年，l 帕梯提出了又一种地表水水质评价方法：1 9 7 7 年，s l r o s s 在上述指数系统 研究的基础上根据四项指标，对英国克鲁德河流域主、支流的水质进行了评价，从常 规监测的1 2 个参数中选取了4 个参数一生化需氧量、氨氮、悬浮物及溶解氧作为计 算水质指数的指标，并分别给以不同的权系数；在前东欧和苏联，多数学者在评价时 既考虑物理化学指标，还考虑生物指标，使水质现状评价更加全面、科学1 5 1 。 东欧与前苏联从2 0 世纪7 0 年代开始环境质量评价，主要侧重于河流和地理的评 价，前苏联在伏尔加河、顿河、莫斯科河建立了河流污染平衡模式，许多学者强调， 评价时不仅要考虑物理、化学指标，还要考虑生物学指标。 自现代因子分析一书问世以来，因子分析作为一个有效的数学分析手段，在 1 9 7 6 年首次由p h i l i pk 在环境科学领域中，对波士顿市区大气污染物来源识别中得到 应用。19 8 3 年，m a h o l d e r 6 i 采用多元统计分析中的因子分析分别对两组数据进行 了处理，一组是生物量，另一组是水质监测数据，并揭示了水体中生物量与水环境变 化之间的关系。1 9 9 2 年，h o w a r d a b r i d g m a n 7 】采用因子分析法对澳大利亚南部地区 的雨水中的污染物及其来源进行了评价，分析结果指出，土壤和禽畜粪便决定了该地 区雨水的性质。随后，p i a a n t t i l a 8 】用改进的正交旋转方差因子分析法对芬兰大气湿沉 降中的污染物来源识别，其它学者也相继在表层土的地理化学特征、河流沉积物中重 金属及悬浮颗粒物等方面进行分析并取得良好的效果刚1 1 。 1 2 1 2 国内研究发展 环境质量评价在我国的开展有3 0 年左右的历史，经过多年的发展，在评价理论、 2 1 绪论 评价方法等方面均有了较大的进展。近年来，随着计算机技术的发展，各种数学方法 的应用，使得环境质量评价更加规范化，评价的整体水平得到不断提高。我国的环境 质量评价工作在初期仅限于城市或小范围区域的现状评价，如北京西郊环境质量评 价、官厅水库环境质量评价等。随后，开展了像松花江、图们江、白洋淀、湘江、杭 州西湖、武昌东湖、昆明滇池、太湖、东海海域及南海海域等水环境的专题质量评价 工作。其中在北京西郊环境质量评价时提出了迭加型指数法，在南京城区环境质量综 合评价研究中提出了加权均值指数法，在图们江水系污染与水质资源保护研究时提出 了均值型指数法【】2 】。近年来，模糊数学法、灰色指数法、层次分析法、物元分析法等 又相继应用在水质评价中【1 3 l 。现在，水质评价成为几乎所有综合环境质量评价中不可 缺少的重要内容。 1 2 2 评价方法 1 2 2 1 单因子评价 单因子污染指数法是将某种污染物实测浓度与该种污染物的评价标准进行比较 以确定水质类别的方法。一般根据国家标准或本底值采用超标指数法评价其超标程 度，以水质最差的单项指标所属类别来确定水体综合水质类别。其方法是用水体各监 测项目的监测结果对照该项目的分类标准，确定该项目的水质类别，在所有项目的水 质类别中选取水质最差类别作为水体的水质类别【1 4 】。 1 2 2 2 污染指数法 污染指数评价法是用水体各监测项目的监测结果与评价标准比作为该项目的污 染分类指数，然后通过各种数学手段将各项目的分指数综合得到该水体的污染指数， 作为水质评价尺度。水质评价污染指数法中，包括迭加指数法、均值型指数法、加权 均值法、b r o w n 水质指数法、r o s s 水质指数法、内梅罗污染指数法、分指数平方和 方根法、综合指数混和加权模式陋9 1 、组合指数模式【2 0 1 、指数聚类法等。 1 2 2 3 灰色评价法 水环境质量的监测数据都是在有限的时间和空间范围内获得，因此信息是不完全 或不确切的，可将水环境系统视为一个灰色系统，即部分信息已知，部分信息未知或 不确定的系统。灰色系统理论进行水质综合评价的方法主要有灰色聚类法、灰色关联 评价法、灰色聚类关联法、灰色模式识别法、等斜率灰色聚类法、灰色局势决策、加 3 1 绪论 权灰色局势决策法、宽域灰色决策法、梯形灰色聚类分析等【2 2 2 6 1 。 1 2 2 4 物元分析法 物元分析法是物元分析理论在水环境质量评价领域的应用。其思路是：根据各级 水质标准建立经典物元矩阵，根据各因子的实测浓度建立节域物元矩阵，然后建立各 污染指标对不同水质标准级别的关联函数，最后根据其值大小确定水体水质的级别 【2 7 ，2 8 】 o 1 2 2 5 神经网络法 人工神经网络模拟人类思维方式，对事物的判断、分类不需要预先建立某种模式， 只根据事物的性质特征，采用直观推理判断。人工神经网络应用于水质评价的方法有 b p 网络模型法、h o p f i e l d 网络模型法、r b f 网络模型法等。人i i , 经网络和模糊模 式识别都是对生物体机能的模拟，将二者进行融合能更好地发挥各自的优点2 9 。1 1 。 1 2 2 6 主成分分析法 主成分分析也称主分量分析，是由h o t e l l i n g 在1 9 3 3 年首先提出的。主成分分析 是利用降维的思想，把多指标变量转化为少数几个综合指标的多元统计分析方法，而 这几个综合指标可以反映原来多个变量的大部分信息【6 1 。 由于影响环境质量的各因素来自同一个总体，它们之间大多数存在一定的相互关 系，由原变量线性组合彼此不相关的新因素，从而对原始变量因素进行提取和简化， 使新因素既能包含原始因素的主要信息，又能更集中、更典型地显示出研究对象的特 征。它在环境污染分析评价中主要有以下几个方面的应用：压缩原始数据，减轻环境 工作人员综合分析的负担；使用综合评价指标值对样品及变量做分类，探索污染源等。 主因子分析法是从研究相关矩阵内部的依赖关系出发，把一些错综复杂的变量归 结为少数几个综合因子的一种多变量统计分析方法。主因子分析的概念起源于上世纪 初的k a r lp e a r s o n 和c h a r l e ss p e a r m a n ，一开始主要用于对认知测验变量的组织、结 构的分析上，目的是借助提取出的公因子来代表不同的性格特征和行为取向，从而解 释人类的行为和能力【3 2 】。早期的主因子分析都采用零碎的、个别近似的方法，1 9 6 7 年哈尔曼( h a r m a n ) 的现代因子分析二_ 书的问世【3 3 j ，加上h o t e l l i n g 和l a r l e y 等 分别从统计角度来处理整个分析过程，主因子分析才真正作为一个比较严格的数学和 统计学的理论而得到广泛应用。 4 1 绪论 1 2 2 7 模糊评价法 1 9 6 5 年，美国控制论专家查德( z a d e hl a ) 第一次提出了模糊集合的概念，标志 着模糊数学的诞生 3 4 】。模糊数学是用数学方法来解决一些模糊问题。所谓模糊问题是 指界线不清或隶属关系不明确的问题，采用隶属度的概念来表达客观事物是模糊数学 的基点，由此可以去研究众多模糊现象。 由于水体环境本身存在大量不确定性因素，各个项目的级别划分、标准确定都有 模糊性，因此，模糊数学在水质综合评价中得到了广泛的应用。模糊评价法的基本思 路是：由监测数据建立各因子指标对各级标准的隶属度集，形成隶属度矩阵，再把因 子的权重集与隶属度矩阵相乘，得到模糊积，获得一个综合评判集，表明评价水体水 质对各级标准水质的隶属程度，反映了综合水质级别的模糊性【3 5 1 。模糊数学用于水质 综合评价的方法主要有模糊聚类法【3 6 4 s 、模糊近度法【3 q 】、模糊相似选择法【4 0 】、模糊 距离法、模糊综合指数法 4 2 , 4 3 】、模糊综合评价级数法m 、模糊水质分别评价法f 4 5 l 、 模糊综合评判法 4 6 , 4 7 】、模糊综合评判一分级保证率法等【4 8 】。 实践证明，模糊数学中的综合评判、聚类分析、模式识别和近似推理等方法的实 用意义是肯定的。其中，模糊综合评判法( f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ) 在水环境 科学中的应用从水质评价开始，得到了广泛的推广，取得了很好的应用效果。水质综 合评价的污染程度、水质类别、分类界限等都是一些客观存在的模糊概念，因此，应 用模糊集理论进行水质评价，能更客观地反映研究区域水质的实际状况。 在模糊综合评判中，权重系数的确定非常重要。它反映了各个因素在综合决策中 所占有的地位或所起的作用，可以直接影响到综合评判的结果。确定权重的方法一般 分为主观赋权方法和客观赋权方法两大类【4 引。目前已经有人提出了将这两种综合起来 的方法一主客观综合赋权法f 5 0 5 。客观赋权通常有统计法、超标加权法、灰色聚类法、 专家评估法和层次分析法等计算方法，一般是通过计算超标比来确定各因子的权重， 即根据某待评价对象的各评价指标的监测值相对于水质标准均值的超标程度经过归 一化计算所获得的结果作为因子权重1 5 2 j ：此方法存在以下不足之处：当存在多个评价 对象时，每个评价对象都要分别计算一次在该对象下每个评价指标的权重值，工作量 过大；计算得到的权重值仅考虑了个体因子的特征，而对多个评价对象的相互联系却 无法描述州；各指标的权系数随实测样本的不同丽变化，不利于不同水样之间评价结 5 1 绪论 果的比较，并且经常出现评价结果分类不明显、分辨性差【5 4 1 。 所以在上述研究的基础上，本研究通过主成分分析中主成分贡献率及其与指标变 量的相关分析确定评价指标的权重，综合专家定权确定各水质指标的客观权重，得出 更具有合理性、更符合本流域状况的综合权重向量，并在此基础上采用模糊综合评判 方法对武义江流域水环境质量进行综合评价，分析水污染的主要成因。 1 3 研究目的及意义 本研究在分析武义江流域的水环境时空变化规律的基础上，应用综合赋权法确定 各评价指标的权重集，在主成分分析法和专家定权法得出各自的权重向量的基础上， 提出更具有合理性的各监测指标综合权重向量，对武义江流域水环境质量进行综合评 价，分析水污染的主要成因，探究武义江流域水污染的主要污染物和污染源，并提出 具有针对性的武义江水污染防治的基本思路和设想，为该流域水环境保护和水质规 划、管理提供理论依据和技术支持。 本研究对改善武义江流域水环境质量，合理利用水资源、优化产业布局，保障人 民的用水安全，促进流域社会经济可持续发展，以及实现水资源的可持续开发都有着 十分重要的理论和现实意义。 1 4 主要研究内容 ( 1 ) 流域水质时空变化特征 2 0 0 7 年1 5 月对武义江流域光瑶、世雅、西津桥、桐琴桥、胡处、明招桥、白洋 渡、履坦、焦岩9 个断面的水温( w t ) 、p h 值、溶解氧( d o ) 、化学需氧量( c o d c r ) 、 高锰酸盐指数( i m n ) 、总磷( t p ) 、氨氮( n i l 3 - n ) 、氟化物( f 。) 、叶绿素a ( c h l a ) 9 个指标进行监测，并分析其在时间和空间上的变化规律。 ( 2 ) 流域水质综合评价 基于武义江流域水质时空变化特征，通过主成分分析确定指标权重集，采用模糊 综合评判方法对武义江流域水环境质量进行综合评价。 ( 3 ) 流域水污染成因分析 基于对武义江流域不同区域污染源及不同时间污染源的分析，分析水污染的主要 6 1 绪论 成因，探究流域水污染的主要污染物和污染源。 ( 4 ) 流域水环境污染控制对策 在前文研究基础上，提出具有针对性的武义江水污染防治的基本思路和设想，包 括工业点源污染及面源污染防治对策。 7 2 1 研究思路 2 研究方法 通过资料搜集，选择武义江流域作为研究对象，在流域内设置监测断面，实时监 测，分析其主要水质指标，采用主成分分析、综合赋权，确定监测指标权重，应用模 糊综合评价评判流域水质状况、污染成因、防治对策。技术路线图如图2 1 所示： 2 2 研究区概况 2 2 1自然环境 图2 - 1 论文研究技术路线 f i g 2 - 1 t h er e s e a c hf l o w c h a r t 8 2 研究方法 2 2 1 1 武义江 武义江是金华江的最大支流，干流长1 2 9 2 k m ，流域面积2 5 2 0 4 k m 2 。发源于武 义县项店乡千丈岩，源流称黄源坑，绕经缙云县新川、新建镇，至东川后称南溪，折 向北流经永康县前仓、新店至石柱西北右纳杨溪，西北流至永康县城右纳华溪后称永 康江，折向西蜿蜒流至武义县城壶山镇东北，左纳熟溪后称武义江，西北流至金华与 东阳江汇合后称金华江。河流底质多为泥沙。沿途主要流经永康、武义两县市，在行 政区域上两地同属浙江省金华市。 2 2 - 1 2 永康市 永康市位于浙江省中部，北纬2 8 0 4 5 3 1 ”2 9 。0 67 1 9 ”，东经1 1 9 0 5 3 3 8 ”1 2 0 0 2 0 4 0 ” 之间。地处金华市境东南，东南与缙云县接壤，东北与东阳市、磐安县相邻，西接武 义县，北连义乌市，东西长约4 5 k m ，南北宽约3 8 k m , 行政区域面积1 0 4 9 k m 2 ，属省 辖县级市。 永康市地处江山一永康断裂带东侧，地形属浙江省中部山间盆地，地貌以丘陵盆 地为主，市境东、南、北为低山，中西部为低丘与平原，全市最高处是东部的黄寮山 尖，最低处是永康江流出处，海拔7 2 m 。 永康市属典型的亚热带季风气候，四季分明，温暖湿润。全市年平均气温为 1 7 5 ；雨量较充沛但季节分配不均，年际间变化较大，多年平均年降水量1 4 8 3 m m ， 年降水深均值1 3 2 9 m m ；年均日照数为1 9 0 9 h ；年均风速1 1 4 m s ，年主导风向东北偏 北风，静风频率2 8 。 2 2 1 3 武义县 素有“温泉之城、萤石之乡美誉的武义县，隶属金华市，位于浙江省中部，金 衢盆地东南， “长三角”经济圈南缘，界于北纬2 8 0 3 1 2 9 0 0 3 ，东经1 1 9 0 2 7 一1 1 9 0 2 8 之间，南北长5 9 k m ，东西宽5 0 k m ，总面积1 5 7 7 2 k i n 2 。 一 武义县地形属浙中丘陵盆地和浙中南山区交叉地带。地势西南高，东北低。境内 三面环山，峰峦连绵，中部丘陵蜿蜒起伏，形成武义和宣平两个河谷盆地。县内最高 处为西部西联乡的牛头山，海拔1 5 6 0 m ：最低处为北部履坦镇范村，海拔5 7 m 。 武义属中亚热带季风气候，四季分明，年平均气温1 6 9 c ，年降水量1 4 4 5 7 m m ， 年日照时数1 9 6 3 7 h ，年辐射总量1 0 8 3 k c a l k m 2 。由于处在浙江省瓯江和钱塘江的源 9 2 研究方法 头地区，森林覆盖率达到7 2 以上，故武义是全省乃至华东地区重要的生态屏障。 境内有武义温泉，日出水量6 0 0 0 t 左右，水温4 2 4 5 。c 。 2 2 2 社会经济概况 2 2 2 1 永康市 永康市现下辖1 0 个镇、4 个街道办事处、城西新区和浙江省永康经济开发区。 2 0 0 6 年末全市户籍总人口5 5 4 9 万人，比2 0 0 5 年末增加o 6 万人，其中外来人口1 0 多万，自然增长率为6 4 1 o 。 2 0 0 4 年永康己列全国最发达县市第4 7 位，是全国闻名的“百工之乡”、“五金之 都”。2 0 0 5 年全市五金行业产值4 8 1 3 亿元，已经成为全国最大的五金产品生产基地 和集散中心。近年来，永康市经济保持平稳较快发展势头，社会各项事业全面加快发 展，城乡居民收入稳步提高，人民生活继续改善。2 0 0 6 年全市实现生产总值( g d p ) 1 7 8 6 6 亿元，比上年增长1 2 4 。其中，第一产业增加值5 3 9 亿元，增长4 3 ；第 二产业增加值1 1 8 5 9 亿元，增长1 3 0 ；第三产业增加值5 4 6 8 亿元，增长1 2 o 。 第一、第二和第三产业增加值占全市g d p 的比重分别为3 0 、6 6 4 和3 0 6 ；人 均g d p 达到3 2 3 7 2 美元。 工业生产快速发展，2 0 0 6 年实现工业增加值1 1 2 1 9 亿元，增长1 3 5 ，工业增 加值占g d p 的比重为6 2 8 。规模以上工业企业( 即国有工业企业和年销售收入5 0 0 万元以上的非国有工业企业) 总产值3 8 8 9 9 亿元，增长2 1 8 。 全市有五金机械企业近万家，五金工业产值占全市工业总产值的9 0 以上，从 业人员达2 0 余万人。永康五金涵盖了金属冶炼与压延、不锈钢制品、普通机械、专 用设备、交通运输设备、电子器材、仪器仪表等七个行业，门类齐全，已形成包括冶 金、机电工业在内的五金产业。生产的工具五金、日用五金、建筑五金等七大类有 2 0 0 0 0 多种产品，其中1 2 0 0 余种产品出口创汇。各类产品中，衡器集中在胡库；锉 刀、剪刀集中在古山；刨刀、菜刀集中在方岩；绣品集中在四路；电动工具集中在古 丽；有色金属冶炼主要在芝英：滑板车、防盗门：保温杯等新兴产业遍布全市。在激 烈的市场竞争中，百余种五金产品在全国乃至全世界占据了主导地位，销量居国内前 三，如滑板车产量列世界第一，电动工具与日本、德国并称“全球三强”，包装钢桶、 建筑用防滑条、案秤等产品占国内市场的9 0 以上，防盗门占全国市场的7 0 ，滑 i o 2 研究方法 板车、煤气灶炉头占全国出口总量的9 0 ，气筒占全国出口总量的5 0 ，锯条占全 国出口总量的1 3 ，衡器生产企业数占全国1 3 ，产量占2 3 等。 目前永康市五金行业中，电动工具行业、衡器行业、有色金属行业、小家电及厨 房用具、不锈钢制品行业、防盗门行业、电动车行业、汽摩配行业八大五金行业产值 占五金行业比重达8 5 1 。从单位集中程度看，八大五金行业产品生产企业单位数占 已列入直报规模工业单位数的6 8 8 。从八大行业情况看，工业产值所占比重较大的 行业依次是有色金属行业、汽摩配行业、电动工具行业、电动车行业、防盗门行业、 不锈钢制品行业等；从产值增长情况看，目前仅电动车生产呈现负增长，电动工具产 值增长较缓，其他行业均呈现快速增长态势，五金行业合计产值增长速度为1 9 1 ， 八大五金行业小计产值增长速度为18 3 2 。 2 2 2 2 武义县 武义县总人口3 4 万，现下辖8 镇7 乡3 个街道。交通干线纵横交错，四通八达， 其中金温铁路、金丽温高速公路、3 3 0 国道、4 4 省道穿境而过。 但是长期以来由于受到地理位置、产业结构等因素的限制，经济发展水平明显落 后于周边的义乌、永康和东阳，因此，曾是浙江省八个贫困县之一。近些年来，随着 周边县市经济迅速发展的带动影响，和全县实施“工业强县、开放兴县、生态立县” 的发展战略，按照“产业接轨永康，市场接轨义乌，城市接轨金华 的工作思路，大 力推进工业化、城市化、城乡一体化和农业产业化，力争提前基本实现现代化，进入 全省中等发达县市行列。现已形成五金机械、文教用品、旅游休闲用品、印刷包装等 主导工业产业。 2 0 0 4 年，全县实现国内生产总值5 2 2 亿元，增长1 6 9 ；财政总收入5 7 亿元， 增长2 3 3 ，其中地方财政总收入2 8 亿元，增长2 3 ；城乡居民收入增长也明显加 快。2 0 0 5 年1 1 1 月，全县g d p 增长1 5 左右，全县财政总收入6 7 3 亿元，增长2 8 2 ，其中地方财政总收入3 4 7 亿元，增长2 9 2 。 全县累计投入工业区基础设施建设1 0 3 亿元，开发面积达1 6 6 6 k m 2 ，进区企业 8 6 5 家。通过整合园区资源，永武沿线、城东、城西三条特色产业带初步形成，通用 设备、金属制品等产业逐步壮大，集聚效应开始显现。 可见武义江流经地区，都以五金工业为主，如永康的主导产品有五金机械、电动 2 研究方法 工具、保温杯、防盗门、滑板车、化工、建材等等：武义的主导产品有五金机械、旅 游休闲用品、防盗门等等。大规模的五金工业生产，在带动区域经济迅速上升的同时 也造成了严重的环境影响，其中武义江水环境质量的日益恶化最为突出。 2 2 3 水环境现状 2 2 3 1永康市 永康全市地表水以劣v 类为主，主要河流华溪、南溪和永康江的水质分别为劣v 类、 i 类和劣v 类。地表水监测断面共6 个，其中水质为劣v 类的断面有4 个，分别为世雅、 桐琴桥、塔海和章店，河段长5 1 2 k m ，占总评价河段长的7 9 8 ；前仓断面和南溪断面 水质分别为i 类水和类。按地表水环境保护功能区划分近期目标统计，满足水质功能 的河段长为9 7 k i n ，占总评价河段长的1 5 1 ；不满足水质