地表水评价.docx
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地表水评价
航天与建筑工程学院
城市水资源规划与评价
学号：
S3*******8
专业：
防灾减灾工程与防护工程
学生姓名：
李玉莹
任课教师：
陆洪宇教授
2011年5月
区域地表水总体水质评价
广义地讲，以液态或固态形式覆盖在地球表面上的自然水体，都属于地表水;狭义的地表水主要包括河流水、湖泊水、冰川水和沼泽水。
水环境质量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做出评定。
水环境质量评价是合理开发利用和保护水资源的一项基本工作。
通过地表水环境质量评价，弄清区域水环境质量变化发展的规律，为区域水环境系统的污染控制规划及制定区域环境系统工程方案提供依据，只有在水环境质量评价的基础上才能进一步搞好环境区划和环境规划工作。
所以区域地表水环境质量评价是区域环境污染综合防治的基础，是改善区域水环境质量目前迫切需要解决的问题。
1.地表水环境质量评价方法的国内外研究进展
对水环境进行质量评价及预测研究，为水环境管理决策提供科学依据，是水环境质量评价的目的。
地表水环境质量现状评价己有多年历史。
最初是通过对水的感观认识来评价水质的优劣，如水的色、味、嗅等。
然而，随着西方工业的发展以及城市化的影响，工业和城市污水的排放不断增加，使得河流湖泊的污染日趋严重，水质的破坏己经不能简单的根据感观来判断。
因此大量的水质评价指标形成，水质的评价标准也得到了不断的完善。
长期以来，环境质量评价一直是环保部门及学者关心的课题，在国外于60年代中期开始出现，70年代蓬勃发展。
美国是世界上第一个把环境评价以法律形式肯定的国家。
纵观环境评价的发展，有由单目标向多目标，由单环境要素向多环境要素，由单纯的自然环境系统向自然环境与社会环境的综合系统，由静态分析向动态分析发展的趋势。
环境质量评价在我国的开展也有30年左右的历史，经过多年的发展，在评价理论、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。
1.1国外地表水环境质量评价进展
20世纪初，世界上一些河流水质日趋恶化，用水安全得不到保证，水质问题越来越受到人们的重视，水质评价工作也随着发展起来。
1902-1909年，德国柯克维兹和莫松等提出了生物学的水质评价分类方法;1909-1911年，英国根据河流水质情况，提出以化学指标对河流进行污染分类。
1965年，R.K.Horton提出了水质评价的质量指数法（QI），以此标志着水质现状评价工作的开始。
随后R.M.Brown等于1970年提出了水质现状评价的质量指数法（WQI）N.L.Nemerow在其《河流污染的科学分析》一书中提出内梅罗指数法，并对纽约州的一些地面水的污染情况进行了指数分析。
1977年，S.L.Ross根据BOD,NH3-N,SS及DO四项指标，在总结以前的一些水质指数的基础上，对英国克鲁德河流域主、支流水质进行了评价，提出了一种较简明的水质指数计算方法。
进入90年代后，水质评价的方法得到了进一步的扩展，各种数学方法和模型都得到了应用，如Puckett等应用主成分分析法对美国弗吉尼亚州某些河流的主要离子化学因素进行了研究。
前东欧和苏联的多数学者在评价时不仅考虑物理—化学指标，还考虑生物指标，使水质评价更加全面和科学。
总之，国外的水质评价是个多学科的对多介质、多参数的水质数据的分析过程。
水质评价是针对具体水域而言的，目标是确定有问题的水域和问题之所在。
因此，不存在我国水质评价中，只统计各类水占多少百分数和虚假达标问题。
国外不仅要考虑水质的人为用途而且要考虑水域的生态保护，生物多样性的要求。
目前我国这种不分生态区不分水域的人为水质分类不能满足生态保护的要求，也衡量不出生态环境的变化及其损益。
1.2我国地表水环境质量评价的研究进展
中国始于20世纪30年代，在全国主要河流、湖泊（水库）上进行水质评价工作。
1960年提出了中国河流水化学特征报告及有关图表。
1972年，包含了水质评价内容的《北京西郊环境质量评价研究》树立了我国水质评价研究上的第一个里程碑。
随后，开展了如官厅水库、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工作中提出了水质质量系数;上海地区水系水质调查组提出了“有机污染综合评价”的概念;在南京城区环境质量综合评价研究中，提出了“水域质量综合指标”，使用了叠加型指数法;在图们江水系污染与水质资源保护研究中提出了均值型指数法。
1978年，中国科学院地理研究所，在我国地表水水质污染现状评价中，提出了一种评价地表水质污染指数，其目的是对我国东部的河流进行污染程度评价。
70年代末，广州进行了水质分级评价。
第一次全国水质评价开始于1981年，而后水利部约每5年组织一次全国范围的水质评价，评价河长约10万km。
近几年作为《中国水资源公报》的部分内容向公众发表。
因第一次全国水质评价时尚无国家环境和资源水质标准可依，因此根据各专项标准值综合拟定了一个分5级的评价标准。
其评价方法有单项评价，采用年度时空均值与标准值比较的指数法;分类和河流综合评价采用单项参数的地图重叠法（最差的参数赋100%权）以及按河流长度加权的水质指数算术均值法。
尔后的全国水质评价除在评价项目选定、分类、污染等级划分等有所变动之外，其思路和技术方法均沿袭了这一格局。
1983年后例行的水质评价更趋简单化，采用全部评价项目的地图重叠法。
而评价方法的研究方面，主要集中在评价指数的数学处理上，几乎用尽了全部的数学手段，但在评价结果的合理性方面仍进展不大。
人们十分关心我国现行水资源质量评价方法的科学性和合理性。
从评价结果的表达上看，地图重叠法将水质级别的空间分布表示的较为清楚、直观。
如果单元河段长度划分较为符合实际的话，这种表达也有可取之处。
国外有些国家如法国也用过此类表示方法。
2．地表水监测断面水质评价的一般方法
水质现状评价是揭示水环境质量的时空变化规律，分析造成这种时空变化的原因，并要找出造成水体污染、引起水质恶化的主要污染源和主要污染物，了解水体污染对水生生态和人群健康的影响，即水体污染的生态效应。
水质现状评价是通过调查监测，准确地反映当前水质状况，说明水质的污染蓄积情况，为水资源利用和保护提供依据，同时为水质预测和评价提供基础。
水质现状评价的程序和内容主要包括监测断面水质评价和区域水环境总体质量评价。
监测断面水质评价结果的可靠程度一方面取决于监测数据的准确性，另一方面依赖于科学的评价方法，包括技术的选择。
近年来，对监测断面水质评价方法的研究相当活跃，各种方法的研究都是为了更客观、更准确地反映水体水质的实际情况。
单就其评价方法而言，监测断面水环境质量评价可分为单项评价和多项综合评价，单项评价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，做起来相对容易;综合评价则要考虑水体中所有污染物的综合作用，确定水质的综合级别。
我国水质评价方法的发展概括起来就是，1974年提出综合污染指数，1975年提出水质质量指数;1977年以来，不断完善了水体质量评价指数系统。
近30年来，随着大量数学方法应用在水质评价中，水质评价己成为我国环境质量评价中一个发展最快、进步最大的分支，方法很多，有二、三十种水质评价方法在国内外被广泛采用。
根据模型所采用数学方法的不同，主要有单因子评价法、指数评价法、分级评分法、模糊评价法、灰色评价法、物元分析法、人工神经网络评价法等，它们大都是基于各项污染物的相对污染值，进行数学上的归纳与统计，计算污染指数，并据此进行水体污染的分类和分级。
分类和分级的判据带有较浓的主观色彩。
这些方法在环境标准不完善的时期对水环境规划与管理起到了重要的作用，并推动了环境标准的发展。
我国常用的评价方法为GB3838-2002中推荐的单因子评价法和我国环保总局推荐的污染指数法。
3.区域地表水总体水质评价方法现状及存在问题
3.1区域地表水总体水质评价方法
在对大范围区域地表水整体水质的实际评价过程中，不仅需要考虑各项污染指标的平均值，还需要充分考虑水质状况的时间和空间分布特征，为水质保护提供更详尽、充分的依据。
这就需要对区域地表水环境的总体质量进行综合评价。
单一断面或水体环境质量可用水质类别或污染指数等成熟方法评价。
为综合反映区域水环境质量总体状况，比较水系综合水质，考核区域环境管理目标责任，需要对区域水环境质量进行总体评价。
目前，我国在描述区域整体水质状况时，广泛应用的评价方法主要是水质类别比例法、综合污染指数法和水质标识指数法。
类别比例法包括断面类别比例法、河流长度比例法和水面面积比例法，前两者在河流水质评价中应用较多，面积比例法多应用于湖泊水库;水质标识指数法是在断面水质类别评价和污染指数的基础上，将类别及超标情况量化为一个整数和三位小数，用算术平均值判别河流（水系）整体的综合水质级别，主要用于城市区域水质评价。
三者均未考虑不同水质的水资源量，不区分大河、小河、干流、支流，可比性不强。
3.2区域地表水总体水质评价方法存在问题
为保护水资源，控制水污染，满足国家对各流域的水环境质量进行系统规划和管理的要求，首先需要掌握全国水环境污染的时间和空间分布。
区域水环境质量评价作为水资源保护的一项重要基础性工作，是进行水资源系统管理的一项重要依据。
而由于河流水质综合评价自身存在的特殊性，其评价方法的缺陷一直是对水资源进行科学管理的瓶颈之一。
在水资源质量评价方面，我国评价方法的研究方面，主要集中在评价指数的数学处理上，几乎用尽了全部的数学手段，但在评价结果的合理性方面仍进展不大。
人们十分关心我国现行水资源质量评价方法的科学性和合理性。
从评价结果的表达上看，地图重叠法将水质级别的空间分布表示的较为清楚、直观。
如果单元河长划分的较为符合实际的话，这种表达也有可取之处。
目前沿用的水资源质量评价方法有不少缺点，使我国的水资源质量评价与发达国家拉大了差距。
目前，地表水环境质量的评价存在较大的缺陷。
其缺陷大致反映在以下几个大的方面:
（1）不能客观地反映某一地区地表水水资源丰缺的实际情况。
如当前水资源的评价多从水资源质（污染）方面作评价，而忽略了量的有机结合。
水资源质方面的评价，仅反映了水污染方面的状况，不能从整体上对水资源作评价。
水资源的质和量是相互影响、相互促进的，水资源量的减少能够进一步加剧水资源的恶化;而量的增加能够减弱或稀释水资源的污染。
因此，水环境的评价应将水环境的质、量有机的结合起来，以正确反映水资源污染的现状。
（2）水环境评价的方法有待突破。
20世纪70年代以来，国内外学者相继提出了许多水环境质量的评价方法，如指数评价法、模糊数学评价法，和灰色理论评价法等，但至今仍无一种统一的、确定的评价模型。
从现有的评价方法来看，各具一定的优点;但大都存在着需要确定各级评价指标的权值及怎样客观和合理确定权值的问题，甚至在某种程度上来说，计算比较繁琐、丢失一些信息等不足，因此迫切需要进行评价方法的创新。
（3）不适于地表水水资源可持续利用的研究和国家对水资源利用的战略指导。
一个合理的、能真实反映水资源状况的水资源评价模型，对水资源可持续利用的研究和国家水资源战略的制定是极为重要的，它不但能精确评价水资源的现状，而且能为国家的长期社会经济发展作宏观的战略指导，但目前水资源的评价方法的片面性往往不能达到本目标。
评价区域水环境质量是研究较大范围国土与水有关的环境质量的新课题。
目前水质评价多限于研究某个水体或监测河段。
通常采用的水质级别或综合污染指数等评价方法，仅能反映河流湖库等“点”、“线”的水体质量，而未能从宏观上考虑区域社会经济发展、人口增长等诸多环境因素，不能全面描述区域水环境质量的优劣，更无法对不同区域人类生存的水环境质量进行比较、鉴别。
综合污染指数法和徐祖信提出的方法给出的是河流（水系）的整体水质级别，不适用于大范围的水系或区域水质评价。
4.区域地表水质量评价今后发展趋势
4.1水资源量与水质结合评价的发展
评价区域水环境质量是研究较大范围国土与水有关的环境质量的新课题。
由于环境变化，我国的区域地表水环境质量评价面临新的挑战。
突出表现在两个方面:
一是水资源的数量相应发生了变化。
原因是环境变化特别是人类经济活动、土地利用等流域的下垫面条件变化导致水循环及水资源形成数量的变化。
因此从评价方法方面，迫切需要研究适应环境持续变化的水资源量调查评价技术。
二是河流水污染导致的水体质量问题比较突出，而过去的评价方法不能反映受到不同程度污染的水量的分布情况。
这些问题迫切需要建立水资源量和水质结合评价的新科学体系。
1999年在水利部颁布的《水资源评价导则》（SLJT238-1999）中，明确提出了“应以水资源质量现状评价成果和同期水资源可供水量为基础，计算并分析评价区内不同质量的地表水、地下水可供水量和适用性”，但未提出任何方法性意见。
关于地表水水质水量结合的评价方法，在国外还没有相关报道。
国内的水质水量结合评价研究工作始于二十世纪八十年代，1986年一1990年在国家重点科技攻关项目第57项华北地区及山西能源基地水资源研究的专题报告之一《山西能源基地水资源供需现状、发展趋势和战略研究》中以1987年的天然水质结合天然河川径流量，以环境一、二、三、四、五级标准计算了各级水质的径流量。
为了研究面污染源对水环境的影响，二十世纪九十年代中期，出现了洪水期水质水量结合评价方法。
由于水资源供需矛盾加剧，水资源管理者迫切要求掌握其管辖区域内，究竟有多少水是可以利用的，有多少水受到了污染，在这种形势下出现了以来水为主体的水资源水质水量结合评价方法。
为了对目前出现的地表水资源水质水量结合评价方法有一个清楚的认识，现把已有的各种水量水质结合评价方法的概念、适用性和优缺点简述如下。
4.1.1洪水期水质水量结合评价方法
基本思路:
在降雨过程中只有产生径流，才有可能发生流域面上降雨径流污染，降雨径流污染负荷量与降雨径流量密切相关。
洪水期水质水量结合评价方法是一种基于场次洪水的水质水量结合评价方法，首先根据典型流域的次暴雨洪水的水量水质同步监测资料，建立汛期水质水量相关关系，然后分别统计不同类别水质占总水量的比例，获得对应汛期水量的水质评价结果。
流域汛期水文控制站断面的水量水质关系依赖于暴雨洪水过程的水质水量同步监测资料。
从理论上讲，流域水循环及其污染物质输移过程，需要通过大量试验与监测，并且通过建立流域分布式水文水质模型，在时间和空间上定量确定水量水质关系。
但是，目前在实际的水资源评价工作中实现这样的目标十分困难。
由于暴雨洪水过程的水质水量同步监测困难较大，因而可获取的流域汛期水文控制站断面的水量水质基本资料十分有限。
这是当前该方法在应用上面临的严峻问题。
4.1.2以来水为主体的水资源水质水量结合评价方法
基本思路:
通过监测各水质控制断面的动态水量，根据该断面实测的水质类别，得到水量与水质结合的评价结果。
河流动态水量定义为:
对于每一条河流，以河流上游第一个控制断面（或入境控制断面）的时段实测过水量作为这个河段的动态水量;下游控制断面的时段水量减去上游控制断面的时段水量作为下游控制断面的动态水量。
水库、洼淀的动态水量定义为:
用一座水库或洼淀的月平均蓄水量减去各入库（入淀）控制站的过水量再加上各出库（出淀）的水量，作为该水库（洼淀）的动态水量。
将控制断面的水质类别与相应断面的动态水量相结合，计算出一条河流或水库（洼淀）的各水质类别的水量。
从以来水为主体的水资源水质水量结合评价方法的基本思路可以看出，该方法似乎可以提供“不同质量的水资源量”这一信息。
但是，动态水量的计算仍存在一定不足。
当上游控制断面的入流量在向下游控制断面的流动过程中，由于沿途的取用水、蒸发、渗漏等因素，常常使下游控制断面的出流量小于上游控制断面的入流量，这时按照上述方法计算的动态水量就变成一个与客观事实相悖的负值。
由此可见，动态水量是一个没有明确物理意义的概念，在如何计算不同水质代表的动态水量上，仍需要进一步深入研究。
通过对水质水量结合评价方法的分析可以看出，以上提及的评价方法均不同程度地存在局限性，没有从根本上解决与区域水资源数量评价成果相适应的水质水量结合评价问题。
水量与水质是水资源的两个基本属性，目前我们只能分别实现对水资源量和质的监测评价，但未实现相应量的质或者相应质的量的评价。
水资源的质和量是相互影响、相互促进的，水资源量的减少能够进一步加剧水资源的恶化;而量的增加能够减弱或稀释水资源的污染。
因此，水质评价应将水环境的质、量有机的结合起来，以正确反映水资源污染的现状。
如果能够直接在评价水质的同时分辨出相应质的量以及它们的时空分布情况，实现水量、水质相结合评价，更有利于指导地表水资源的开发利用。
所以，为了使水质评价结果更具代表性，具有区域间的可比性，并且有效实现水质水量联合评价，需要研究一种水质评价的新方法。
4.2为环境管理提供决策支持
水环境质量评价的目的是为政府水环境质量管理目标的实现提供管理工具和决策支持。
因此，如何针对水域的具体情况，选择有代表性的评价参数及监测项目，采用准确实用的水质评价方法，使评价能较真实地、准确地反映客观实际，而参数选取不能太多，水质评价体系不能过于复杂，以致计算过于复杂，仍是今后需继续研究的问题。
另一方面，评价模式的开发，还应考虑到两方面的要求:
（1）应考虑到环境标准的发展。
（2）应当考虑到政府根据社会、经济和科学技术的发展，不断提出与之相适应的环境管理目标的要求。
因此，良好的方法应是模式本身的灵活性与可持续开发性相统一，以适应评价为决策管理服务之功能。
从这一角度而言，一个好的水质评价方法应满足以下3个基本要求:
（1）准确性。
评价结果的水质类别要符合国家水质控制标准的要求，反映客观实际情况，如某水体中己经有项目浓度超过三类（饮用水源地）标准限值，而评价结果判别该水体为三类水质（符合水源地水质要求）则是不合适的（将会给人群健康带来威胁）。
（2）可比性。
在准确判断水系水质类别组成的基础上，对不同区域的水系，要能够进行水质优劣比较。
（3）实用性。
即方法应该简单、方便，便于推广和使用。
4.3区域地表水总体水质水资源量比例评价法的提出
我们认为，以适应国家对水资源系统规划、管理和决策的需要为目的，区域地表水水质综合评价方法应满足以下要求:
（1）对我国各大流域有一定的普遍适用性，其结果能反映我国河流污染的特点，给决策者提供我国河流污染的空间分布信息。
（2）要便于时间比较。
能反映某个水体水质随时间的变化情况。
（3）要具有不同区域水系水质情况之间的可比性。
（4）要便于公众接受。
评价结果要简单、明了，意义明确。
一方面给决策者一目了然的水质污染信息，另一方面使群众易于接受，发挥监督作用。
此外，在水污染严重、水资源紧缺的情势下，从水资源规划与管理的决策层面上，往往提出一些急需要回答的水资源数量与质量的结合评价问题。
例如，流域（区域）水资源综合规划中迫切需要了解水资源量中有多少是超Ⅴ类的水体?
Ⅳ类的水体占总水资源量的比例是多少?
Ⅲ类水质的水资源数量又是多少等等。
如果能够在常规水质评价中就将水质与水资源量相结合评价，就能够很容易地回答以上问题了，核心就是要解决如何有效进行水质与水资源量结合评价的问题。
水资源量比例法评价水质是针对一定对象范围（包括时间概念和空间概念）和一定的水资源调查评价目标，评价不同水体水质类别的水资源数量状况。
由于水量在流域上分布的不均匀性，特别是在南方地区，地表水资源丰富，同一个流域，大小支流非常多，同样的一个水资源数量，由于水体的流动性和蓄水特性的改变，对应不同的对象和问题，可能得出大相径庭的结论。
与河流中水体质量相关的因素很多，一般而言，一条河流从上游到下游随着流域面积的不断增加，水量也在增加。
由于污染源在流域上分布的不均匀性，河流水质也在不断变化。
河流上游水质较好，水在向下游流动过程中受到污染，水质变坏。
但在流经自净能力较强的水体时，水质又有可能变好。
由于这种水量、水质随空间的复杂变化，所以从用水者角度出发，只有水质、水量同步测定，水量与水质结合评价才能准确确定。
通过以上分析，水资源量比例法评价水质的成果应该是“动态”的，即不同空间、不同的时间尺度对应着不同的水资源数量和质量，这就是提出动态水资源量比例法评价水质概念的缘由。
5.结束语
水质评价是实施水污染控制的重要基础，是社会发展和经济发展的重要物质基础，是人民生活的重要保障，是社会可持续发展的重要支持之一。
在水资源污染日趋严重的今天，对水质进行综合评价及研究，分析水质污染现状和发展趋势，可以为政府水环境质量管理目标的实现提出管理工具和决策支持，并为水资源的可持续开发与决策管理提.出可行性建议。
水质的评价是在对某一地区水环境要素分析的基础上，对其做出定量评述。
通过水质的评价，弄清区域水质变化发展的规律，为区域污染控制规划及制定区域系统工程方案提供依据，只有在水质评价的基础上才能进一步搞好水资源规划工作。
所以水质评价是水污染综合防治的基础，是改善区域水环境质量目前迫切需要解决的问题。
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