城市饮用水源地评价方法初步分析

2013年11月城市饮用水源地评价方法初步分析-1-城市饮用水源地评价方法初步分析******（重庆大学城市建设与环境工程学院,401331）摘要：简要介绍了饮用水水源地评价的重要性以及国外饮用水水源地水质评价研究进展，阐释了我国常用的城市饮用水水源地评价的概念和内涵，结合评价流程构建了评价指标体系，从水质、水量两方面提出具体评价指标，确定了各指标的含义和计算方法，可为城市饮用水水源地安全评价工作提供重要依据。最后根据城市饮用水源地评价现状，提出了评价方法的改进方向。关键词：城市饮用水源地评价方法水质水量引言饮水安全问题关系到人民群众的身体健康和经济社会的可持续发展。目前，我国饮用水安全势态严峻，饮用水源地水功能不达标率35.6%；全国1073个集中式地表水饮用水水源地有25%水质不达标[1]，因此科学合理地评价饮用水源地是保证国民健康的重要举措。美国国家环保局（EPA）利用指标体系总体评价流域内饮用水源的风险，水质安全状况分为好、问题很少、问题较多等级别[2]；加拿大利用水质指数法对水体进行评价，将水体赋予不同的分值并据此将水体划分为极好、好、中等、及格、差5个级别[3]；我国目前有关饮用水源地水质安全评价的方法主要有两类：一是原国家环保总局《全国饮用水水源地环境保护规划》技术推荐的评价法[4]；二是水利部《全国城市饮用水水源地安全状况评价技术细则》所推荐的评价法[5]。本文以我国采用的第二种方法为例进行阐释分析。1.城市饮用水源地评价技术路线城市饮用水水源地安全评价指标分为目标层和指标层两个层次。目标层反映水量是否满足水源设计水量要求、水质是否符合饮用水源水质要求，指标层反映水源地水量、水质安全的具体因子。因此城市饮用水水源地评价技术路线也可以分为两条主线，如图1所示。水源地评价指标、指数及标准饮用水源地水质评价饮用水源地水量评价工程供水能力地下水开采状况枯水年来水变化一般污染物富营养化状况有毒有害污染物水质状况指数水量状况指数城市饮用水源地环境评价图1.城市饮用水水源地评价技术路线2.城市饮用水源地评价方法2.1水质评价2013年11月城市饮用水源地评价方法初步分析-2-2.1.1评价原则1）水质状况指数由一般污染物指数、有毒污染物指数、富营养化指数等，分为五个等级，分别以指数1、2、3、4、5表达。2）对人体健康危害明显和存在长期危害，而目前饮用水处理工艺难以去除的有毒类，归纳为有毒污染物，其指数评价采用单因子法，即对最差的项目赋全权。3）除有毒污染物外其余指数归纳为河流型水源地和地下水水源地的一般污染物，其指数评价采用等权重综合评价。4）对湖库型水源地需进行富营养化指数评价，评价采用全国水资源综合规划技术细则所规定的方法。5）在计算一般污染物指数、有毒污染物指数、富营养化指数的基础上，按权重进行综合评价计算。2.1.2评价项目1）一般污染物项目监测项目全部参与评价（不少于5项），表1给出了几种典型的检测项目。2）有毒污染物项目地表水水源地有毒污染物项目（挥发性酚类、硝酸盐、重金属类中各类至少选择一项），地下水水源地有毒污染物项目（挥发性酚类、重金属类中各类至少选择一项）3）湖库富营养化评价项目富营养化评价项目包括总磷、总氮、叶绿素、透明度和高锰酸钾指数，如表2所示。2.1.3评价标准1）单项水质标准和指数单项水质指数的具体评价标准如表1所示。其中地表水参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）制定，地下水参照《地下水质量标准》（GB/T14848-93）制定。2）营养状况评价标准和指数参照全国水资源综合规划有关技术细则，富营养化评价项目控制标准见评价表2。表1.城市饮用水源地常见水质评价项目、标准及指数类别污染物特征项目（mg/L）评价标准及指数12345地表水饮用水源地一般污染物溶解氧≥7.5≥6≥5≥3≥2COD≤15≤20≤30≤40氨氮≤0.15≤0.5≤1.0≤1.5≤2.0有毒污染物挥发酚类≤0.002≤0.005≤0.01≤0.1石油类≤0.05≤0.5≤1.0汞≤0.00005≤0.0001≤0.001地下水饮用水源地一般污染物pH值6.5~8.55.5~6.5;8.5~9.05.5;9总硬度（以CaCO3计）≤150≤300≤450≤550550总大肠菌群（个/L）≤3.0≤3.0≤3.0≤100100有毒污染物挥发酚类≤0.001≤0.001≤0.002≤0.010.001阴离子合成洗涤剂未检出≤0.1≤0.3≤0.30.3硝酸盐（以N计）≤2.0≤5.0≤20≤30302013年11月城市饮用水源地评价方法初步分析-3-表2.富营养化评价项目、标准及指数水质评价指数评分值叶绿素a（mg/m3）总氮（mg/m3）总磷（mg/m3）高锰酸盐指数（mg/L）透明度（m）1100.51.0200.1510.0201.04.0500.45.02302.0101001.03.0404.0253002.01.535010.0505004.01.06026.010010008.00.5047064.0200200010.00.4080160600600025.00.30590400.0900900040.00.201001000.013001600060.00.122.1.4评价方法（1）一般污染项目指数计算①计算单项指标指数。当评价项目i的监测值Ci处于评价标准分级值Ciok和Ciok+1之间时，该评价指标的指数：iokiokiokiokiiICCCCI1式中，Ci表示指标i的实测浓度Ciok表示指标i的k级标准浓度Ciok+1表示指标i的k+1级标准浓度Iiok表示指标i的k级标准指数值②计算综合指数（WQI），其值是各单项指数的算术平均值：niInWQInii,,2,111式中，n为参与评价的指标个数③确定评价类别根据计算得到的综合指数WQI，可以求出相应的水质指数，对应关系如图2所示WQI水质指数12345012345图2.水质指数与WQI对应关系④某些细节的处理ⅰ.关于溶解氧指标的指数计算溶解氧与一般指标不同，一般溶解氧越大，水质越好，所以溶解氧的计算公式与其它指标的指数计算公式相反。ⅱ.两级或多级标准值相等的处理当标准中两级分级值或多级分级值相同时，单项指标指数按下列公式计算：iokiokiokiokiiImCCCCI1式中m为相同标准的个数，如锌的计算中m=2。当只有一个区域时，如果该项目未检测出来，则评价指数1iI；监测值小于所给标准，则评价指数2iI；监测值大于所给标准，则评价指数5iI。ⅲ.当5ioiCC时，为劣ⅴ类水，其单项指标指数一律记为5iI。（2）有毒物项目指数计算有毒物项目指数计算的具体步骤如下：①单项指标指数的计算与一般污染物项目指数计算相同；2013年11月城市饮用水源地评价方法初步分析-4-②综合指数，取其各单项指数最大值为有毒物项目综合指数，即采用水质项目评价最差的作为有毒物项目的评判结果（最差项目赋全权）。（3）湖泊营养状况指数计算湖库型水源地需进行富营养化评价，其评价方法和标准与全国水资源综合规划有关技术细则一致。营养程度按富营养指数1、2、3、4、5评价。有多测点分层取样的湖泊（水库），评价年度代表值采用各垂线平均后多点均值。评价方法采用评分法，具体做法为：①查表将单项参数浓度值转为评分，监测值处于表列值两者中间者可采用相邻点内插，或就高不就低处理；②几个参评项目评分值求取均值；③用求得的均值再查表得富营养化指数。（4）水质状况综合指数河流型和地下水水源地水质状况指数=0.3×一般污染物指数+0.7×有毒污染物指数；湖库型水源地水质状况指数=0.2×一般污染物指数+0.5×有毒污染物指数+0.3×富营养化指数2.2水量评价水量评价中，地表水饮用水源地评价涉及工程供水能力和枯水年来水保障率两个指标；地下水评价则涉及工程供水能力和地下水开采率两个指标，各个指标的计算要求如下：%100设计生活供水量现状综合供水量工程供水能力%100可开采总量实际供水量地下水开采率湖库设计枯水年来水量现状枯水年来水量河道设计枯水流量水平枯水流量保证率枯水年来水量%100%1002004关于工程供水能力说明如下：1）现状综合生活供水量由于供水工程原因造成供水不足，其计算结果参与安全指标评价；2）由于现状用水量未达到原设计水量或由于节水而减少现状综合供水量，其评价指数取1，同时其富裕水量参与优化配置方案；3）若暂无现状综合生活供水量或设计综合生活供水量数据，工程供水能力可采用现状城市供水量/设计城市供水量×100%。2.3饮用水源地综合评价在得到水质和水量的评价指标值之后，便可以得到饮用水源地的综合评价结果，如表3所示。表3.城市饮用水源地综合评价表水源地类别目标评价指标评价指数及标准12345地表水水量工程供水能力(%)≥95≥90≥80≥7070枯水年来水保障率(%)≥97≥95≥90≥8585水质水质状况指数(WQI)12345地下水水量工程供水能力(%)≥95≥90≥80≥7070地下水开采率(%)85≤100≤115≤130130水质水质状况指数(WQI)123452013年11月城市饮用水源地评价方法初步分析-5-3.结论及建议本文以城市为对象，从饮用水水源地水质、水量两个方面，阐释了城市饮用水水源地评价方法与指标体系，该体系包含一般污染状况、有毒污染状况、富营养化状况、工程供水能力、枯水年来水保障率、地下水开采率共6个评价指标，并提出了城市饮用水水源地安全评价的程序和评价方法。该方法和指标体系已应用于全国、各省（自治区、直辖市）以及各城市的饮用水水源地安全保障规划实践[5-6]，为合理制定规划方案、推进城市饮用水水源地保护、建设和管理工作提供了重要依据。城市饮用水水源地评价是一项复杂艰巨的任务，本文提到的评价指标体系和方法尚需改进，在进行城市饮用水安全评价时，还应考虑以下方面：（1）城市水源地评价过程中应考虑突发状况，将水源地水质评价和风险评价有机地结合起来，可使评价结果更加准确，提出有效的预防解决措施；（2）通过对评价结果要进行长期的跟踪监测，比较其与实际情况的符合度，从而确认评价结果是否可靠或作出修正；（3）我国幅员辽阔，地区各异，城市水源条件地区差异也很大。在城市饮用水源地评价过程中应注重联系区域的实际情况，遵循地方的标准；（4）加强城市饮用水源相关评价标准和规范的研究，制定城市饮用水源水质标准，促进我国的饮用水源地安全保障工作。参考文献：[1]矫勇.全国城市饮用水水源地安全保障规划工作会议.[2]USEPA.WatershedIndicatorsReport[EB/OL].[3]CCWE.WaterQualityIndex[EB/OL].[4]国家环保总局.《全国饮用水水源地环境保护规划》技术培训讲义[R].北京:国家环保总局,2006.[5]水利部水利电力规划设计总院.全国城市饮用水水源地安全状况评价技术细则[R].北京:水利部水利电力规划设计总院,2005.[6]陈炼刚,陈敏建,丰华丽.基于健康风险的水源地水质安全评价[J].水利学报,2008,39(2):235-239.