（环境工程专业论文）山东省河流水质监测网优化布点.pdf

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s t r a c t m o n i t o r i n gn e t w o r ko f w a t e rq u a l i t yi si n f o r m a t i o n a ls o u r c eo fw a t e rp o l l u t i o n d r e v e n t i o na n d c u r ea n d d e c i s i o n m a k i n g ，p r o v i d i n g g i s t f o re n v i r o n m e n t a l m a n a g e w i t ht h ed e v e l o po fs o c i a le c o n o m ya n dv a r i a n c e o fw a t e re n v i r o n m e n t ， m o n i t o r i n gn e t w o r ko fw a t e rq u a l i t yo fs h a n d o n gp r o v i n c e h a sa l r e a d yg r a d u a l l y d i s c o v e r e dt h el a c ko nr e p r e s e n t a t i o na n dc o n t r a s to fm o n i t o r i n gs i t e s w e c o n f i r m n u m b e ra n dl o c a t i o no fm o n i t o r i n gs i t e sa c c o r d i n gt ot h es t r u c t u r eo f w a t e rs y s t e m ，i n o r d e rt oo b t a i nt h em o s te x c e l l e n tc o m b i n a t i o na m o n gn u m b e ro fm o n i t o r i n g s i t e s ，r e p r e s e n t a t i o n a n d m o n i t o r i n gc o s t ，w h i c h i st h ea i mo f o p t i m i z a t i o n o f m o n i t o r i n g n e t w o r ko f w a t e r q u a l i t y b a s e do ns u r v e yo fb a s i cd a t aa n da n a l y s i so fr a t i o n a l i t yo nm o n i t o r i n gs i t e s ，t h e t h e s i s l a y t w om a i n r o a d s ，m a t h e m a t i c a l m o d e lm o t h o da n dc o n s u l t a t i o n b y e x p e r t ，a n a l y s et w or e s u l t so b t a i n e db yt w or o a d ss y n t h e t i c a l l y ，b r i n g f o r w a r da n d c o n f i r m o p t i m i z e ds e l e c t i o np r o j e c to f m o n i t o r i n g n e t w o r kt h r o u g hw h o l e p r o v i n e t h et h e s i s m a i n l y r e s e a r c hm e t h o do fm a t h e m a t i c a lm o d e l ，s e l e c t f i s h e r o p t i m i z e ds e g m e n t a t i o nm e t h o da n db a r y c e n t e rm e t h o d ，b o t hp r e s e n tas y s t e m i ca n d i n t e g r a t eo p t i m i z e dp r o c e s s f r o mn u m b e ro fs i t e s f i s h e ro p t i m i z e ds e g m e n t a t i o n m e t h o d b e l o n g t o c l u s t e r i n ga n a l y s i s ，a n d s o r ta l lo r d i n a l s a m p l e i t h a v et w o c h a r a c t e r i s t i co f i m p e r s o n a l i t ya n do p t i m i z a t i o n ，w h i c hm i n i m i z e d i f f e r e n c ea m o n ga l l s a m p l ei n e a c hs e g m e n ta n dm a x i m i z ed i f f e r e n c ea m o n gs e g m e n t s r i v e ri su s e da s a n a l y s e dc e l l p o l l u t i o n i t e ms e l e c tf i v em i a nc o n t a m i n a t i o ni nr i v e ri n s h a n d o n g p r o v i n c e ：c h e m i c a lo x y g e n d e m a n d ，b i o c h e m i c a l o x y g e nd e m a n d ，a m m o n i a n i t r o g e n ，v o l a t i l ep h e n o l ，o i l e a c hs i t ei se n t r e a t e d a saf i v ed i m e n s i o nv e c t o r a tf i r s t ，w ec a l c u l a t ee q u a ls y n t h e t i c a lp o l l u t i o ne x p o n e n to fs i t e so nr i v e r , a n d s o r tt h e ma c c o r d i n gt ot h e i rn u m b e n a l ls a m p l ea r ea s c r i b e dt oak i n d a n dg r a d u a l l y d i v i d e di n t ot w ok i n d s t h r e ek i n d s b ys t e p u pa n a l y s i s t h ed i a m e t e ro fe a c hk i n d i sc a l c u l a t e da n dm i n i m i z e d s e c o n d ，w ec a l c u l a t et h ev a l u eo f e r r o rf u n c t i o no f n u m b e r o f c a t e g o r i e s ，a n dd r a wap i c t u r ei n c l u d i n gt h ev a l u eo f e r r o rf u n c t i o na n dn u m b e ro f c a t e g o r i e s t h em o s t e x c e l l e n tn u m b e ro f c a t e g o r i e sk i st h eo n e c o r r e s p o n dt oe 1 1 w e 2 山东大学硕士学位论文 i n f l e x i o n a tl a s t ，w es e l e c to n er e p r e s e n t a t i v es i t e f r o me a c hk i n d ，u s i n gb a r y c e n t e r f o m a u l aa n dc o n t e n e n t a ld i s t a n c ef o r m u l a k e y w o r d s ：r i v e rm o n i t o r i n g n e t w o r ko fw a t e r q u a l i t y o p t i m i z a t i o n o f e n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n gs i t e s 些查查兰塑主兰垒堡兰一 第一章概述 1 1 耳的意义 为反映水体污染基本状况而建立的不同尺度的水质监测网络，是进行水污染 防治管理与决策的信息来源。监测网络点位设计的不合理，不仅可导致环境监测 全部投入和工作前功尽弃，还可对环境管理与决策起到错误的导向。 山东省水环境质量监测起步的时间在7 0 年代中期，1 9 8 8 年在确定了水质监 测国控网络站的基础上，形成了国控、省控、市控三级监测网络，9 4 年进行过 一次认证复审，之后又根据不同的工作目的进行增设，点位的代表性没有经过充 分的论证。随着社会经济的发展，水环境条件的变迁以及近几年点位运行的实际 情况，己逐渐暴露出现行地表水测点在代表性、可比性方面的不足。我省根据不 同目的确定的监测点位有县控以上6 9 7 个，水环境质量一类测点1 0 0 个，二类测 点5 3 个，总量控制测点2 1 8 个，城考测点8 5 个，淮河流域测点1 7 1 个，海河流域 测点2 4 个，生活饮用水水源地测点5 5 个1 1 j 口不同工作目的测点既相互交叉，又 相互分离，不同工作目的同一个测点上的监测项目不同、监测时间和频率不同， 给基层监测站造成了很大的负担，而尺度不一致的测点所得到的监测数据其代表 性及合理性都要受到来自各方面因素的影响，给环境管理造成了诸多不便。 监测网络设计是体现环境监测科学性的重要环节，任何环境要素的监测点常 需要经历一个由少到多，又由多到少的探索过程，在一定空间范围内布设的测点 数量大。虽然可以较好的反映环境质量状况，却需要付出较高的经济代价，而且， 各测点污染物的分布及其浓度水平是相关的，测点过于密集，所测数据必然出现 重复，重复越多，代表性越差。这次优化的目的就是根据山东省的水系构成合理 地确定监测点数和监测点位，以求得测点数、代表性、监测成本之间的最优解。 1 2 指导思想、布点原则 水环境蓝测网络的优化设计是按省级尺度对原有各类监测点位和需要重新 确定的点位进行系统综合与分析，根据优化控制要求，在技术可行，经济合理的 前提下，用最少的测点获取能够全面反映地表水污染水平、污染趋势、污染特性 和分布规律的水环境质量信息1 2 1 。 4 坐垄奎兰堕堂垡堡壅 h _ _ _ _ _ - - - _ - - _ _ 一 省级尺度的水环境优化布点要以加强对主要地表水水质污染控制为目的，提 高断面布设的合理性，从全省的尺度出发，说清污染源一入河排污口一水环境区 域之间的递进关系。在满足环境管理需要的同时，还要考虑可操作性，所遵循的 原则是： 信息量的原则：监测网络应能够反映足够的、完整的环境质量信息。信 息量应包括：所描述流域和区域内，自然水文特征、社会经济特征、各 种污染因子的污染现状、污染特性和分布规律。不仅要获得所描述流域 和城市辖域内环境污染的共性信息。还能获取其典型的、特征污染信息。 可控性的原则：监测点是环境管理的控制点，因此，不能为环境管理提 供控制污染依据的测点是没有必要存在的。水环境监测网络在能够提供 客观、全面的环境质量信息的同时。要考虑在实施环境管理的具体措施 中对环境监测的要求，在优化布点中要考虑跨省、市断面边界管理的需 要，城市环境综合整治定量考核的需要以及流域等环境管理的需要1 3 l 。 水环境质量监测网由各个监测点位组成，点位选择的正确与否决定了监测数 据的质量和价值。水环境质量监测网的基本特征应能满足代表性、可比性、和可 行性的要求。 代表性：监测网络所确定的监测断面相对于整个流域的总体环境质量有 足够的流域代表性，相对于全省水体环境质量有区域代表性。各个监测 断面所采集的样品力求在采样位置和时间上符合水体的真实情况。 可比性：水环境质量监测网启用后，各时段、频次间的监测数据应具有 时空可比性，要求在不同测点上应使各种条件尽可能达到统一化、规范 化、和标准化。其中包括采样方式、采样周期与频率、测定项目和方法、 样品保存和运输等1 4 i 。 可行性：确定监测点位时要充分考虑设点、采样和样品运输等具体操作 的可实施性，要对监测点位是否存在局地干扰，水流是否稳定，是否容 易获取水文参数等问题做周密考虑口i 。 1 3 达到的技术指标 1 3 1 代表性指标： 些查查兰堡主堂竺兰塞一 一 1 3 1 1 控制河流的纳污量：各行政辖区的省控监测断面应控制排放到水体中废水 总量( 工业废水和生活污水) 的8 0 以上。 1 3 1 2 控制功能区达标率：省控监测断面应能够覆盏山东省地面水环境功能区 划方案中所确定的河流，应反映各类功能区的达标情况，水面覆盖率应达到 8 0 。 1 3 2 完整性指标 i 3 2 i 断面类型、垂线和测点数量应符合技术规范要求： 1 3 2 2 所确定的监测项目、监测频率应符合国家标准的要求； 1 3 3 可控性指标 1 3 3 1 监测断面测点实现率应为1 0 0 ； 1 3 3 2 监测断面数据获取率要求不低于9 0 。 1 4 优化布点研究内容和技术路线 以山东省主要地表水系( 其中包括环境功能区划分确定的全部地表水域) 为 对象，对原有各神类型的监测点位进行系统综合与分析，根据优化控制要求，在 技术可行，经济合理的前提下。用最少的测点获取能够全面反映山东省各流域及 各城市辖区水环境质量的污染水平、污染趋势、污染特性和分布规律。主要内容 和程序见图1 1 。 1 4 1 资料收集 资料收集的内容包括： l _ 4 1 1 行政辖区内的环境特征：地理位置、地形地貌、气候、土壤植被( 近5 年) 、 水系分布特征及近5 年的水文资料：( 可借鉴水功能区划和小流域治理规划的有 关资料) 1 4 1 2 行政辖区内的社会经济特征： 1 4 1 3 行政辖区内工业布局、污染物分布、给排水情况、工业废水和生活废水排 放量； 6 基础资料调查 i 确定纳入布点范围的水体、主要污染源、入河排污口等参数 0 l现有监测点位合理性分析 + 数学分析法专家咨询法 fl 上 提出并确定省控监测网布点方案 图1 - 1 优化布点技术路线图 1 4 1 4 行政辖区内水系沿岸资源现状，植被破坏和水土流失情况； 1 4 1 5 行政辖区内水功能区划情况，各类用水功能区的分布，特别是饮用水分布 和重点水源保护区、流域规划； 1 4 1 6 入河排污口的情况； 1 4 1 7 主要水体的纳物状况； 1 4 1 8 1 9 9 8 2 0 0 2 牵市、县控以上监测点位全部监测数据： 】4 1 9 辖区内水系分布图及原有监测断面分布图。 1 4 2 现有监测点位合理性分析 对行政辖区内所有现有监测断面的可控性、断面测点实现率、断面水质年际 稳定性进行系统分析，为确定优化方案提供依据。 1 4 3 确定省控监测阏布点方案 1 4 3 。1 模式计算法 在对各种多元数理统计方法进行研究的基础上，提出适用的数学分析方法， 计算得出备选点位。 1 4 3 2 专家咨询法 专家组成员：由省内和当地水环境管理与监测专家组成，各地市推荐对等部 7 山东大学硕士学位论文 门专家 组成7 1 0 人由参加的技术组，在对原有监测断面进行历史沿革及数据分析 的基础上，对每一个监测断面的权重进行评分，平均权重大于5 分的为备选点位。 对以上两种方法得出的备选点位进行综合分析，提出行政辖区内的监测断面 布设方案。 8 山东大学硕士学位论文 第二章水系河流概况 山东省东临海洋，地形复杂，雨量集中，河流比较发达，全省平均河网密度 为o 2 4 公里平方公里。长度在五公里以上的河流共有5 0 0 0 多条，其中长度在 l o 公里以上的计1 5 5 2 条，有7 0 多条为干流和一级支流。在鲁中南地区，以泰 鲁沂山地为中心，形成向四面分流的辐射状水系。向南流的河流经江苏入海：向 西流的河流分别注入黄河和南四湖；向北流的河流除部分注入黄河外，多数独流 注入渤海：向东流的河流集水面积较小，均汇入南黄海。在胶东地区，以昆嵛山、 牙山、艾山、大泽山等为分水岭，形成南北分流的不对称水系。北流诸河流注入 渤海和北黄海，大都源短流急；南流河流汇入南黄海，集水面积相对较大i 6 。 鲁西北平原区，地势平缓，在微倾斜的平原上，发育了众多的坡水性河道。 黄河以北平原区，河流注入渤海；黄河以南，南四湖以西平原区，河流汇入南四 湖。 山东诸河分属黄河、淮河、海河、小清河及沿海诸河流域。 2 1 黄河流域 包括两大水系：黄河水系和大汶河水系。主要河流有黄河、金堤河、牟汶河、 柴汶河、大汶河。流域面积为1 8 3 0 0 平方公里。 2 2 1 黄河 黄河由东明县徐家堤进入山东境内，自西南向东北流，至垦利县注入渤海。 省境内河道长度6 1 7 公里，约为全河长的1 9 。流域面积1 8 3 0 0 平方公里，约为 整个流域面积的1 5 6 a 两岸堤坝遥遥相对，堤坝的布局最明显的特点是，上段 堤距宽，下段堤距窄。河道比降为1 o 卜一1 4 8 1 0 0 0 0 ，由上而下逐渐变小。 黄河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数为0 2 7 ，属尚清洁河流。 2 2 2 大汶河 大汶河发源于章丘县城东南约1 8 公里之池凉泉，流经章丘、莱芜、泰安、 宁阳、肥城、汶上、东平7 县市，于东平城西北马口附近注入东平湖，河长2 2 1 公里，流域面积9 0 6 9 平方公里，河道平均比降1 1 1 0 0 0 。大汶河支流繁多，大 o 生查查兰堡主兰垡望奎 小支流长5 公里以上的计有1 2 0 余条，流域河网密度0 2 1 公里，平方公里。 大汶河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为1 3 4 ，属重污染河流。 2 2 淮河流域 包括四大水系，沂沭河水系、南四湖水系、京杭运河水系、沛沿河水系。主 要河流有沂河、沭河、韩庄运河、泗河、白马河、薛城十字河、新万福河、老万 福河、东渔河等。流域面积4 7 5 7 3 平方公里。 2 2 1 沂河 沂河发源于沂源县，有南、北两源。北源源于沂源县西北三府山；南源为大 张庄河，为沂河主源，发源于沂源县西南县界牛角山北麓流经沂源、沂水、沂 南、临沂、苍山、郯城等6 县市，流入江苏省邳县，至骆马湖，又东出湖经新沂 河由灌河口入海。河全长3 8 6 公里，其中山东省境内河长2 8 7 5 公里。流域总面 积1 1 6 0 0 平方公里，其中山东境内1 0 7 7 2 平方公里。山东境内河道平均比降 1 5 5 1 0 0 0 ，流域内支流密布，较大支流都从右岸注入，山东境内河网密度为o 2 9 公里平方公里。 沂河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为0 2 2 ，属尚清洁河流。 2 2 2 沭河 沭河发源于山东省沂水县北部沂山南坡石槽峪北太婆顶，流经沂水、莒县、 莒南、临沂，至临沭大官庄分成东西两支。东支名新沭河，东流入江苏省石粱河 水库，出流后由临洪d a 黄海；西南为干流，即老沭河，经郯城老庄子入江苏省 境，又南流泄入新沂河。山东境内沭河长2 7 3 公里，其中干流长2 5 3 公里，新沭 河2 0 公里沭河在山东境内总流域面积5 7 4 7 平方公里。干流河道平均比降为 2 1 6 1 0 0 0 ，流域河网密度0 2 4 公里平方公里。 沐河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为0 3 8 ，属尚清洁河流。 2 2 3 韩庄运河 韩庄运河是1 5 9 3 年所开伽河运道的一段。该河上起微山湖韩庄闸出口，东 流经枣庄市峄城区、台儿庄区，至陶沟河口入江苏省境，下接江苏中运河，全长 j o 山东大学硕士学位论文 4 2 5 公里流域面积1 8 2 8 平方公里。 2 ，2 4 泗河 泗河古称泅水，发源于新泰市东南太平顶山西麓上峪村东黑峪山，经新泰、 泅水、曲阜、兖州、邹县、济宁、微山7 县市。与济宁新闸南入南四湖，河长 1 6 9 公里，流域面积2 3 8 3 6 平方公里，河道平均比降1 8 5 1 0 0 0 。 泗河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为0 9 6 ，属中污染河流。 2 2 5 白马河 白马河发源于邹县北部老营西北，在微山县九孔桥注入南四湖，河长6 0 8 公里，流域面积9 1 4 6 平方公里。河道平均比降o 9 1 0 0 0 。 2 2 6 薛城十字河 南四湖以东入湖最大的一条河流，它发源于枣庄市山亭区东部柴山的南麓， 经滕县、薛城，于微山县注入南四湖。河长8 9 3 公里，流域面积1 4 4 4 平方公里。 河道平均比降1 2 8 1 0 0 0 。 2 2 7 新万福河、老万福河 新万福河以定陶县大薛庄涵洞为起点，东流经成武、金乡、鱼台、济宁，在 大周村汇入南四湖，河长7 7 3 公里，流域面积1 2 8 3 平方公里。老万福河发源于 金乡刘堂坝，东流经鱼台，于吴坑村入南四湖，河长3 3 公里，流域面积5 6 3 平 方公里。 2 2 8 东渔河 东鱼河曾名红卫河，1 9 8 5 年4 月改为今名。它发源于东明显刘楼，东流经 东明、菏泽、曹县、定陶、成武、单县、金乡、鱼台8 县，于西姚村汇入南四湖。 河长1 7 2 1 公里，流域面积为5 9 2 3 平方公里。 东渔河2 0 0 2 年备断面均值型综合污染指数平均值为0 8 1 ，属中污染河流。 坐奎查堂堡主兰堡堡墨 2 3 海河流域 主要河流有徒骇河、马颊河、卫运河、潮河、德惠新河。流域面积2 9 7 1 3 平 方公里。 2 3 i 徒骇河 徒骇河发源于莘县古云乡文明寨村东，由西南向东北流经莘县、南乐、阳谷、 聊城、荏平、高唐、禹城、齐河、临邑、济阳、商河、蕙民、滨县、和沾化等 1 4 个县市，于沾化县套儿河口注入渤海。河长4 3 6 公里，流域面积1 3 9 0 2 平方 公里。 徒骇河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为0 5 9 ，属轻污染河流。 2 3 2 马颊河 马颊河于河南省濮阳县南关与金堤河相接，东北流经河北省，于莘县俎店乡 沙王庄西入山东省境，经莘县、冠县、聊城、临清、荏平、高唐、夏津、平原、 陵县、临邑、乐陵、庆云和无隶1 3 县市，于无隶县沙头堡注入渤海。河长5 2 1 公里，其中山东省境内河长4 4 8 公里。流域面积1 2 2 3 9 2 平方公里其中山东境 内1 0 6 3 8 4 平方公里。河道平均比降0 1 0 1 0 0 0 。 马颊河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为1 5 3 ，属重污染河流。 2 4 小清河流域 主要河流有小清河、支脉河；其中小清河主要支流有巨野河、绣江河、杏花 河、孝妇河、淄河等。 2 4 1 小清河 小清河上游水源补给主要来自济南市内务泉：此外小清河在济南市区睦里庄 分纳部分玉符：河水。因此亦可称小清河首受玉符河。小清河自睦里庄东流，经 济南市区、历城、章丘、邹平、高青、桓台、博兴、广饶和寿光8 县，于羊角沟 东注入渤海。河长2 3 3 公里，流域面积1 0 4 9 8 8 平方公里，河道平均比降为 o 1 5 1 0 0 0 a 流域南部为低山丘陵，北部为平原，主要支流均由右岸注入，流域河 网密度0 2 7 公里，平方公里。 1 2 坐查查堂婴主兰丝堡苎 小清河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为3 0 8 ，属严重污染河流。 2 4 2 支脉河 发源于高青县西部黄河南大堤下，水流呈扇状辐聚于吉池沟，曲折东流，在 高青县前池村附近始有堤防约束，因此亦称支脉河源于前池村n 支脉河东流经高 青、博兴：广饶3 县注入渤海。河长1 3 4 5 5 公里，流域面积3 3 5 6 平方公里。 2 4 3 巨野河 巨野河发源于济南市历城区的南部山地玉河泉，北流至杜张村西南，东巨野 河由右岸注入。东巨野河发源于历城区鸡山南李家楼，北流入巨野河，河长1 3 5 公里，流域面积9 6 1 平方公里。巨野河又北流，在历城区鸭旺i z ：l 东，由右岸注 入小清河。巨野河河长4 6 8 公里，流域面积3 7 6 8 平方公里，河道平均比降 7 7 】0 0 0 。 2 , 4 4 绣江河 绣江河上游称西巴漏河，发源于章丘县垛庄区南长城岭。北流至章丘县绣惠 镇金盘村西北，与百脉河合，以下始称绣江河。绣江河河长8 7 7 公里，流域面 积6 6 7 9 平方公里，河道平均比降6 1 0 0 0 。 2 4 5 杏花河 杏花河上游称东巴漏河，它发源于淄博市博山区西北部青龙湾，西北流入章 丘县，在相公庄以下又称漯河，又西北流，在章丘后刘村东转而东北流入芽庄湖， 进入邹平县境。出湖又东北流，始称杏花沟。东北流至桓台县金家庄北，由右岸 注入小清河。河长9 7 公里流域面积1 1 9 4 5 平方公里，河道平均比降6 1 0 0 0 。 2 4 6 孝妇河 孝妇河古称泷水，发源于淄博市博山城东南岱庄东北峪，蜿蜒西流，至博山 城南神头转而北流，至淄川城南，蟠阳河东来注入。蟠阳河发源于淄川区东南薛 家峪东南，西北流由右岸注入孝妇河。河长2 6 公里，流域面积1 4 1 1 平方公里。 孝妇河又北流，至淄博市张店区河崖头西，范阳河南来注入。范阳河发源于淄博 山东大学硕士学位论文 市博山区大峪i ：1 ，北流由左岸注入孝妇河，河长4 6 公里，流域面积3 4 4 4 平方 公里。孝妇河折而西北流，至邹平吕庄闸分为两股：一股是1 9 5 1 年开挖的胜利 河，北流入小清河；另一股为老河道，东北流，在邹平焦家桥折向东流，在桓台 周家东穿过麻大湖，又东流，于博兴县傅家桥东过义和闸入小清河。孝妇河长 1 3 9 公里，流域面积1 7 3 3 平方公里，河道；平均比降1 8 1 1 0 0 0 。 孝妇河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为3 9 1 属严重污染河流。 2 5 沿海诸河流域 自小清河入海口羊角沟起，至苏鲁交界的绣针河口区间独流入海的河流，统 称沿海诸河流域。主要河流有弥河、淮河、胶莱河、大沽河、五龙河等，大多为 短源山溪性河流。流域面积为4 8 3 0 0 平方公里。 2 5 1 弥河 弥河古称巨洋水，发源于临拘沂山西麓天齐湾至临拘九山附近折向东北流， 经过治源水库，又经益都，于寿光广陵乡南半截河村，分为3 股入渤海。其中 东北流的一股，河槽较为宽广，为弥河主河道。在寿光北宋岭东，纳丹河，至潍 坊市寒亭区央子港入海。其余两股为弥河入海岔流，均由南半截河村北流入海。 河长2 0 6 公里，流域面积3 8 4 7 5 平方公里。河道平均比降3 2 1 0 0 0 ，流域河网密 度o | 3 公里i 平方公里。 弥河由河源至冶源为上游，河长5 6 公里，可流经行于山丘区，河道平均比 降为1 0 4 1 0 0 0 。冶源至寿光岳寺高为中游，河长5 4 公里，河流经行临朐盆地和 山前平原区，河道平均比降1 , 5 1 1 0 0 0 。岳寺高以下为下游，河长9 6 公里，河道 平均比降为o 4 1 0 0 0 。 2 5 2 淮河 潍河又称淮河，古称潍水，有二源。北源为箕山河，亦称淮河，发源于沂水 县官庄乡箕山西麓宝山坡村西北，为潍河正源，曲折东南流至莒县库山村南与南 源汇合a 南源亦名石河，发源于菖县龙王庙乡大沈庄村西北屋山，蜿蜒南流，到 库山乡源河村转向东北流- 左会北源。两源汇合后又东南流，至五莲县管帅镇， 屈而东北流，经过墙夼水库，至诸城北转向北流，经峡山水库，又流经高密、安 1 4 山东大学硕士学位论文 丘、坊子、昌邑等县区，于昌邑下营镇北注入渤海。河长2 3 3 公里，流域面积 6 4 4 9 3 ，2 平方公里，河道平均比降1 0 4 1 0 0 0 。流域河网密度0 4 1 公里平方公里。 潍河由源地至五莲县汪湖河口为上游段，河长4 7 6 公里，河道平均比降 3 4 2 1 0 0 0 。河流经行于山丘区，流水下切明显，河槽狭窄，基岩出露，水流湍急。 汪湖河口至汶河口为中游段，河长1 1 9 7 公里，河道平均比降o 5 7 1 0 0 0 。潍河进 入缓岗地区，河槽逐渐开阔。汶河口以下至入海口为下游区，河长6 5 7 公里， 河流经行于山前于原及滨海平原区，河道平均比降o 2 3 t 1 0 0 0 。 潍河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为0 2 5 ，属尚清洁河流。 2 5 3 胶莱河 胶莱河亦称运粮河，干流为人工开凿的运河，河道顺直。胶莱河于平度南部 姚家附近海拔1 1 7 米处分水。北段由分水处西北流，经平度、高密两县边界， 又西北流，经平度、昌邑两县边界，在昌邑流河东，转而北流，在掖县海沧口北 注入渤海，谓之北胶莱河，又称北运河。南段由分水处东南流，经平度、高密边 界，在马家花园流入胶县境，又东南流，在胶县前店口乡圈子村南汇入大沽河入 胶州湾谓之南胶莱河，又称南运河。胶莱河全长1 3 0 公里，流域面积5 4 7 9 平 方公里。其中北胶莱河长1 0 0 公里，流域面积3 9 7 4 平方公里；南胶莱河长3 0 公 里，流域面积1 5 0 5 平方公里。 胶莱河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为o 8 8 ，属中污染河流。 2 5 4 大沽河 大沽河是胶东半岛最大河流，它发源于招远县阜山西麓，南流经过勾山水库， 又南流进入莱西县境。经过产芝水库，又南流至莱西辈子头村北，洙河东北来注 入。沫河( 亦名猪河) 发源于莱阳县崤山东麓，南流入莱酉县。在圈子转向西南流， 由左岸注入大沽河河长5 0 7 公里，流域面积4 2 1 平方公里，河道平均比降 2 6 1 0 0 0 。大沽河又西南流，到平度西堤村，小沽河北来注入。小沽河是大沽河 最大支流，它发源于掖县马山、胡家顶山东麓，南流经莱西、平度交界处由、右 岸注入大沽河。河长7 6 公里，流域面积9 8 3 3 平方公里，河道平均比降3 1 0 0 0 。 大沽河又西南流，至莱西县韩家汇鼯南，五沽河东采注入。五沽河发源于即墨大 1 5 山东大学硕士学位论文 荒一带，上游名龙华河，在三都河处与张家庄河汇合后称为五沽河，沿即墨和莱 西县边界西流，由左岸注入大沽河。河长5 2 公里，流域面积6 0 73 平方公里， 河道平均比降1 1 0 0 0 。大沽河又西南流，在平度崖头东转而南流，在胶县前店口 乡圈子村南与南胶莱河会合，又南流，在胶县码头村南入胶州湾。大沽河长1 7 9 9 公里，流域面积4 1 6 1 9 平方公里，河道平均比降1 2 1 0 0 0 。河网密度o 3 4 公罩 平方公里。 大沽河2 0 0 2 年各断面均值型综合污染指数平均值为0 1 5 ，属清洁河流。 2 5 5 五龙河 发源于栖霞县牙山北麓，由西北逐渐转向西南流，至栖霞蛇窝泊南又转向南 流入莱阳境内。最终南流如丁字湾，通南黄海。河长1 2 8 公里，流域面积2 8 0 6 3 平方公里，河道平均比降1 4 5 1 0 0 0 ，河网密度为0 3 5 公里平方公里。 2 6 河流水质状况 根据2 0 0 2 年山东省环境质量报告书对全省2 0 条代表性河流的统计结果。全 省大多数省控河流水体受到较严重的污染，各河流综合污染指数范围在0 1 4 5 9 8 之间。属清洁和尚清洁的河流8 条，占省控河流的4 0 o ，严重污染的河流 3 条，占省控河流的1 5 o 。有1 7 条河流超过i v 类水质标准，3 条河流符合i v 类水质标准。其中出现5 个以上( 含5 个) 监测项目年均值超标的河流7 条，占 监测河的3 5 o 。 图2 1 断面水质类别比例图 1 6 山东大学硕士学位论文 由图2 - l 可以看出，在统计的7 0 个监测断面中，超过i v 类标准的断面4 3 个，占监测断面的6 1 5 ；符合i v 类水质标准的断面1 4 个，占监测断面的2 0 o ； 优于i v 类水质标准的断面1 3 个，占监测断面的1 8 6 。 我省河流水体中主要污染物是有机耗氧物质、氨氮、挥发性酚和石油类。 1 7 生查1大兰堡主兰竺堕一 第三章现有监测断面分析 3 1 颤面布设现状 全省现有断面共计6 9 7 个，其中黄河流域9 0 个，断面基本信息情况见附表 1 ：淮河流域1 9 6 个。断面基本信息情况见附表2 ；海河流域8 4 个，断面基本信 息情况见附表3 ；小清河流域1 1 8 个，断面基本信息情况见附表4 ：沿海诸河流 域2 0 9 个。断面基本信息情况见附表5 。 由表可见，全省现有断面主要布设在大河干流和城市密集、经济较发达的地 区。断面类别有国控、省控、市控、县控：断面目的有例行、城考、总控、流域； 断面功能有控制、消减、对照：多种断面并存。不同类型的断面有着不同的设置 目的，在不同尺度上反映着多种环境质量信息，一个目的，都是为环境管理服务。 但全省地表水监测断面的布设最初主要是根据需要而定位，各地布点尺度不 尽致，主观性较大，有些河段过密，有些河段过疏，经济发达地区布点密度明 显高于经济落后地区，断面调整缺乏一个全省范围内的统一的规范和严格的程 序，而且断面变更频繁，随意性较大，断面时空分布相对稳定性不足影响了历史 监测数据的连续性和水质评价的可靠性。 多样化的断面，提供了广泛而全面的环境质量信息，具有为多层次、多部门 服务的意义。但是断面功能的多样化，同时也给监测工作提出了更高的要求。如 何协调不同类型断面的监测工作，提高监测数据的利用效果，使同一断面具有多 种功能减少不必要的重复工作，进一步理顺环境监测程序，健全监测网络是优 化的最终目的。 3 2 现有断面合理性分析 现有断面合理性分析是水环境监测网优化布点的基础和前提。以1 9 9 8 - 2 0 0 2 年的监测数据为基础，选择所评价河段历年污染负荷比前五位的主要污染物以及 当地特异性污染物作为统计参数，采用变异系数分析和相关分析对现有断面的合 理性进行检验a 同时以2 0 0 2 年数据为准，按可控性和控制量指标要求，检验断 面实现率、数据获取率，作为某一河流的最后一个控制断面，控制该河长及废水 排放量比率。 1 8 山东大学硕士学位论文 3 2 1 控制量指标分析 控制废水排放量分析、控制河流长度的分析，按流域统计结果说明现有监测 断面能否控制辖区内全部废水排放量的8 0 。上述两类数据的统计结果见附表 1 5 ，结果表明，全省大部分河段最后一个控制断面能基本满足控制量指标要求， 可控制河长和废水排放量的8 0 以上。但由于社会经济的发展，城市范围不断扩 大，污染源空间分布发生变化，部分控制断面下游新出现较大的污染源，己起不 到控制作用。 3 2 2 可控性指标分析 可控性指标是指断面在投入实际监测过程中，按要求的测点、频率、监测项 目获取监测数据的能力。包括断面实现率和数据获取率。 3 2 2 1 断面测点实现率：了解每个断面上各测点的实际监测情况，检查测点实现 率是否达到1 0 0 。公式如下： r = i m 1 0 0 ( 3 。1 ) 1 7 j 式中： n 断面测点实现率( ) m 年度监测断面实测数 n 年度监测断丽应测点数 结果表明全省所有监测断面测点实现率均为1 0 0 ，测点实现率非常理想。 3 2 2 2 断面数据获取率：用以了解每个断面监测数据的获取情况，检查是否达到 9 0 ，公式如下： p ， r = l 一 r 丁 ( 3 2 ) 1 7 式中： t 监测断面数据获取率( ) p 年度实际监测次数 r - 年度按规定应测次数 s 必测项目实际监测项目数 1 9 卜按规定必测项目应测数 结果表明，全省6 9 7 个现有监测断面中有1 7 4 个断面未能达到指标要求，占 2 4 9 。未能达标的断面见附表6 。 可见，全省有相当一部分现有断面数据获取率较差，主要原因是对监测规范 执行不严格，特别是县控断面，由于受人员、设备等监测能力的限制，断面测点 数和监测频率不足、监测项目不完整的现象较为普遍。现有断面可控性较差大部 分是由监测工作不规范引起的，并非监测断面位置本身可操作性差所致。 3 ，2 3 监测断面水质年际稳定性分析 以现有监测断面1 9 9 2 d 叩年的数据为基础，采用主要污染物( 污染分担率 前五位) 的多年变异系数衡量各断面监测数据受偶然、局部干扰因素的影响程度。 应用公式： c ：三1 0 0 ( 3 3 ) 1 8 i n 击静一- ) 2 b 。， ；= 去喜一b s ， 式中：c 为变异系数，s 和s 2 分别为某污染物浓度标准差和方差，；某污染 物浓度n 年均值，x j 为某污染物浓度1 1 年均值，n 为年数，取n = 5 。 以断面主要污染物变异系数小于7 0 作为判断水质年际稳定性的标准，进行 评判。基础数据采用1 9 9 8 - - 2 0 0 2 年5 年水质监测资料，主要污染物选择污染分 担率较大且监测值变化较明显的项目。 计算结果见附表7 ，结果表明：全省共有1 2 0 个断面主要污染物变异系数大 于7 0 ，大部分现有断面主要污染物测值年际变化稳定，水质年际变化不稳定的 现有断面主要分布在对污染源变化较为敏感的城市下游和流量较小的支流。 3 2 4 相邻断面相关性分析 断面重复布设会加重某些河段的污染物权重，影响流域总体代表性。用相邻 断面监测数据相关性分析，判断断面是否重复。 些查查兰堡主堂焦丝塞一 严惫也“ k ：秘军啦2 ， b ：扩犁啦， 。e x , z y , b 。( m ) 一世 ( 2 4 ) i - 1 ，为相关系数，而、m 分别为相邻断面某主要污染物年均值序列，行为年数， 取n = 5 ，k 、b 分别是变量工、y 的离均差平方和，b 为变量x 、y 的离均差积和。 查相关系数临界值表，得r o 0 5 和r o o l ，若计算值r r o0 5 ，则表明相关不显著，若 r o0 5 r 一r o o l ，表明相关极显著。 结果表明：现有相邻断面监测数据呈显著或极显著相关的较为普遍。共有 1 9 9 对相邻断面的部分主要污染物具有相关性，统计结果见附表8 。 相关分析结果在一定程度上说明了断面布设的重复性，为断面优化特别是现 有断面较密河段的断面优化和省控断面的优选提供了依据。但如果相邻断厦的功 能、类型和设置目的不同或相距较远即使监测数据相关显著，也不能简单的判 定为重复布设。 以