汾河水库水质富营养化评价与预测研究

【摘要】

：汾河水库位于娄烦县境内，作为山西省最大一座大型水库，现有库容量3.5亿立方米，是太原市地表水饮水源地之一，并供太原市一部分工农业用水。汾河水库水质，特别是富营养化问题，直接影响人民生活及工农业生产。本文以汾河水库水质富营养化产生的机理为理论基础，对2006-2012年汾河水库（包括汾河进水区、涧河进水区、库中心区以及水库出水区四个断面）的水质富营养化情况（chla、tn、tp、cod）进行了动态分析，运用改进型灰色gm（1，1）模型对汾河水库2013-2017年的水质富营养化指标进行了预测，在此基础上，采用t-s模糊神经网络模型对汾河水库2006年至2017年4个监测断面的富营养程度进行评价，确定水库富营养化等级。另外，为了探讨水库污染的来源及防治措施，本文对水库周边以及上游污染源进行了资料收集和调查，对水库水质污染的来源进行了点源污染和面源污染的分析，并提出了汾河水库富营养化的防治对策。本研究为改善汾河水库水质、预防和治理汾河水库水体富营养化提供了理论依据。本文的主要结论有：

1、对汾河水库水质富营养化动态分析的结果表明，汾河进水区、涧河进水区监测断面中，叶绿素a（chl-a）的含量随着时间的变化波动比较大，其余三项水质指标变化比较平稳。在库中心断面，tp含量在2008年、2012年变化较大，到达了最小值0.015mg/l左右，其余年份比较平稳。tn在2009年达到0.85mg/l左右，其余年份比较平稳。叶绿素（chl-a）含量在200

9、2010年、2012年中数值比较大，最大值出现在2012年

达到6.95mg/m3其余年份处于较低水平，大致在2mg/m3左右。codmn含量一直比较稳定。水库水区监测断面中，叶绿素（chl-a）含量在前五年里一直处于比较低的水平，2012年突然数值变大达到18.6mg/l，而其它三项指标一直处于比较平稳状态。

2、使用改进型gm（1，1）模型对汾河水库4个监测断面的4个指标值进行后五年的预测，并给出了残值检验法对预测值的准确度进行检验。从前五年预测值与实际值之间的误差可以看出，改进型gm（1，1）模型误差相对较小，适合汾河水库水质富营养化指标值的预测。

3、使用bp神经网络和t-s神经网络对汾河水库水质富营养化进行了评价，并对这两个神经网络的准确性和精确性进行比较，得出t-s模糊神经网络优于bp神经网络，因此选取t-s模糊神经网络作为汾河水库水质富营养化评价模型。

4、对训练完成的t-s模糊神经网络汾河水库4个监测断面2006-2017年的水质富营养化评价的结果表明，库中心地区监测断面的富营养化水质等级普遍优于汾河进水区、涧河进水区、以及水库出水区等其它3个监测断面的水质等级。汾河进水区、涧河进水区、库中心地区的水质普遍低于Ⅲ级富营养化水质等级不易发生富营养化，而水库出水区附近的水域水质普遍处于Ⅳ级富营养化水质等级属于容易发生富营养化的水质级别。并且，从历年各个监测断面水质情况可以看出，5月份各个断面的富营养化水质等级普遍优于9月份的各断面富营养化水质等级。

5、对水库水质污染的来源分析表明，工业污染源分布于汾河水库入库河流上游；主要工业有铁厂、选矿厂、洗煤以及焦化厂等。农业面源污染主要分布于汾河水库周边；由于水库周边畜禽业没有得到合理控制，

致使农药使用过度，农业生产污染物通过地表径流以及地下水流入水库。这终导致汾河水库水质tp、tn等指标超过正常范围。