基于主成分分析和水质标识指数的天津地区主要河流水质评价
基于“源—流—汇”指数分析的天津市中心城区生态韧性评价
基于“源—流—汇”指数分析的天津市中心城区生态韧性评价*Abstract: China is making ecological security the core issue of urban disease control. In the work of ecological restoration, it is faced with the double test of diversification of disaster causing factors and vulnerability of disaster bearing body. As an important ecological gateway facing the Bo-Hai Sea in the Beijing-Tianjin-Hebei region, Tianjin is facing a severe ecological security risk situation. However, the existing research results are still in the initial stage of putting forward risk management measures based on the concept of ecological resilience. Most of the resilience evaluation is aimed at the design of refuge and evacuation places and disaster prevention engineering, so it is impossible to establish a direct connection between the resilience system and ecological security pattern, and the related results are also difficult to be applied in the level of urban planning and management. Based on ecological security pattern and toughness coupling between urban development and demands, to Tianjin City as the object of empirical study, using 2005-2017, Tianjin TM/ETM + images and ASTER GDEM data, in accordance with the basic theories of landscape ecology and analysis tools was proposed based on “Source-Flow-Sink” 3D evaluation methods of urban ecological resilience by toughness source identification, the ecological footprint accounting and minimum cumulative resistance simulation analysis of three kinds of toughness index respectively. Among them, resilience “Source” refers to the patches in the urban ecological security pattern that can provide ecological resilience services, such as vegetation buffer, habitat maintenance and water and soil conservation. The “Resilience Sink” refers to the resistance surface affecting the ecological resilience recovery, such as the scale of the built-up area, population density, etc. The resilient “Flow” refers to the safe space carrier connecting the“Source” and “Sink”, such as ecological corridor and urban form. In this way, the suggestions on improving the ecological resilience of the central urban area of Tianjin are put forward to ensure that the city has the resilience and resilience to respond to pressure or risk conditions in the face of uncertain disturbances. The “Source-Flow-Sink” index analysis method is a quantitative analysis and evaluation method of resilience strength based on the research on the coordination and symbiosis among the three basic ecological resilience factors, namely urban built environment, ecological resource background and residents’ ecological footprint demand. Three kinds of resilience indexes not only restrict each other but also decide the stability of urban ecological security中图分类号 TU984文献标识码 B文 章 编 号 2095-6304（2020）01-82-09作者简介王思成（ 通讯作者）：天津大学建筑学院，博士研究生，wangqing326@运迎霞：天津大学建筑学院，教授，博士生导师贾 琦：郑州轻工业大学艺术设计学院，讲师*国家社会科学基金重大项目（13&ZD162）DOI: 10.13791/ki.hsfwest.20200112王思成, 运迎霞, 贾琦. 基于“源—流—汇”指数分析的天津市中心城区生态韧性评价[J]. 西部人居环境学刊, 2020, 35(1): 82-90.WANG S C, YUN Y X, JIA Q. Ecological Resilience Evaluation of Central Urban Area of Tianjin Based on“Source-Flow-Sink” Index Analysis[J]. Journal of Human Settlements in West China, 2020, 35(1): 82-90.摘 要 基于生态安全格局与韧性城市发展间的耦合诉求，提出“源—流—汇”三维生态韧性评价方法，并使用2005—2017年天津市TM/ETM+影像和ASTER GDEM数据，通过韧性源识别、生态足迹核算及最小累积阻力模拟分别对三种韧性指数进行分析。
天津市河流生态完整性评价
ｈｅａｌｔｈ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｆｉｎａｌｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ: ( １) Ｔｈｅ ＩＥＩ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ‘ ｈｅａｌｔｈｙ’ ｓａｍｐｌｅｓ
化指标 ( ｐＨ、 电导率) 和生物指标 ( 水体中植 物、 鱼
涵盖水体物理化学、水生生物和河流物理栖息地质量
要素的指标体系ꎬ对辽河流域生态系统健康状况进行
评价ꎻ张杰等 [３２] 利用物理、化学、生物( 鱼类) 指标构
建了 ＩＥＩ 指标体系ꎬ对浑太河河流生态健康状况进行
评价. ＩＥＩ 指标体系以其强综合和易量化的特点ꎬ成
第 １０ 期
徐香勤等:天津市河流生态完整性评价
２ ３０ ９
河流生态健康评价作为河流管理的重要工具ꎬ在
澳 大 利 亚 的 溪 流 状 态 指 数 [２８] ( Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ ｒｉｖｅｒ
康状况、指导受损河流生态系统修复和保护的重要手
岸带状况、水质及水生生物五方面共 ２２ 个指标对河
１０００１２ꎬ Ｃｈｉｎａ
３.Ｄａｌｉａｎ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｄａｌｉａｎ １１６０２３ꎬ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｈｅａｌｔｈ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｒｉｖｅｒｓ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｒｉｖｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ. Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｖｅｙ
天津市主要河流水质调查与评价
天津市主要河流水质调查与评价
叶飞;周其文;刘书田;赵长海
【期刊名称】《环境卫生工程》
【年(卷),期】2009(017)006
【摘要】利用综合评价法对天津市的8条主要河流:海河、北运河、潮白新河、北京排污河、永定新河、蓟运河、子牙新河、独流减河2007年的水质监测数据进行了评价.结果表明:除Cr污染较轻外,大部分指标超过地表水环境质量标准V类水质标准,其中几种污染物严重超标,表明天津市主要河流污染严重;从综合污染指数和污染分担率来看,各河流重金属污染指数和分担率均较高,且高于富营养化指数和分担率,表明天津市河流主要受工业污染.
【总页数】3页(P9-11)
【作者】叶飞;周其文;刘书田;赵长海
【作者单位】农业部环境保护科研监测所,天津,300191;农业部环境保护科研监测所,天津,300191;农业部环境保护科研监测所,天津,300191;农业部环境保护科研监测所,天津,300191
【正文语种】中文
【中图分类】X824
【相关文献】
1.因子分析法在天津市主要河流水质污染程度综合评价中的应用 [J], 张骥;高翔;周晶
2.保定市城区水系主要河流水质调查与评价 [J], 李博宇;李佳美
3.天津市主要河流水质及污染物入海通量 [J], 刘琼琼;邵晓龙;刘红磊;孙贻超;于丹
4.长春市主要河流水质现状调查与评价 [J], 吕文德;马会利
5.基于综合评价法的天津市主要排污河流水质评价 [J], 侯淑艳;曲晓晶;刘建新;朱金兆
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基于主成分分析和水质标识指数的天津滨海新区地下水水质评价
2020年5月第42卷第3期地下水Ground waterMay.，2020Vol.42 NO.3D01：10. 19807/ki.DXS.2020 -03 -014基于主成分分析和水质标识指数的天津滨海新区地下水水质评价梁玉凯，林广宇(天津市勘察院，天津300191 )[摘要]地下水水质评价中，评价地下水质量的指标较多，且各指标之间具有一定程度的信息重叠。
本文将 主成分分析和水质标识指数结合起来，通过主成分分析选取主导因子，建立水质评价指标体系，在此基础上运用水 质标识指数方法进行地下水水质评价。
通过采集测试天津滨海新区不同地下水监测井中的地下水样品，运用主成分 分析和水质标识指数对潜水水质进行综合评价。
结果表明：受地下水咸化影响，滨海新区综合水质级别以V类为 主。
剔除反映海水咸化的指标后，潜水水质以III ~ V类为主，局部V类的潜水可能受工业废水及生活污水的排放、工业企业生产、填垫土质等因素的影响，相关部门应不断完善环境保护管理机制，做好地下水土环境质量的控制与 保护。
[关键词]主成分分析；水质标识指数；潜水水质；天津滨海新区[中图分类号]P641.8 [文献标识码]B[文章编号]1004 -1184(2020)03 -0043 -03Evaluation of groundwater quality in Binhai New Area of Tianjin basedon principal component analysis and water quality identiHcationindexLIANG Yu- k a i,LIN G uang- yu(Tianjin institute of geotechnical investigation surveying,Tianjin300191 )A b stract：In groundwater potential estimate,there are many indexes to evaluate groundwater quality,and a certain information overlap exists among different indexes.In this paper,the principal component analysis and water quality identification index are combined.The leading factors are selected by principal component analysisand the water quality evaluation index system is established.On this basis,the method of water quality identification index is used to evaluate the groundwater quality.The principal component analysis and water quality index were used to evaluate the groundwater quality by collecting and testing the groundwater samples from different groundwater monitoring wells in Binhai New Area of Tianjin.The results showed that the comprehensive water quality in Binhai New Area is mainly Grade V due to the influence of groundwater salinization.After eliminating the indicators reflecting the salinity of seawater,the potential groundwater quality is mainly grade III to V,and the partial potential groundwater of grade V may be affected by the discharge of industrial waste water and domestic sewage, production of industrial enterprises,filling soil and other factors.Relevant departments should constantly improve the management mechanism of environmental protection and the quality of underground water and soil environment should be controlled and protected well.Key words：Principal component analysis；water quality identificationindex；potential groundwater quality；Binhai New Area of Tianjin天津滨海新区地处华北平原北部，海河流域下游，属环 渤海经济圈的中心地带，是我国重要的现代制造业和研发转 化基地、主要的航运和国际物流中心，同时也是宜居生态型 的新城区。
基于主成分分析法的长江流域水质评价研究
基于主成分分析法的长江流域水质评价研究论文摘要本文基于主成分分析法，对长江流域的水质进行了评价研究。
结果表明，长江流域水质普遍存在不良情况，主要是COD、BOD5、NH3-N等化学指标超标。
为了改善长江流域水质，需要采取措施，如加强环境保护、推动绿色发展等。
引言长江是中国最长的河流，也是世界上重要的河流之一。
长江流域的水资源丰富，具有重要的经济、社会和生态价值。
然而，由于人类活动和自然因素的影响，长江流域的水质受到了严重的污染，从而对人类生产和生活带来了很大的影响。
因此，对长江流域的水质进行评价研究，具有重要的现实意义。
方法本文采用主成分分析法对长江流域的水质进行评价。
主成分分析法是一种多元统计分析方法，用于确定主要变量并将它们组合成少数几个主成分，以解释总变异的大部分部分。
该方法在水质评价中被广泛应用，能够有效地评估水体质量。
结果和讨论通过对长江流域各水质指标的主成分分析，得到了以下结果：第一主成分代表COD、BOD5、NH3-N等化学需氧量指标，占总变异的37.1%;第二主成分代表TP、TN、NO3-N等营养物质指标，占总变异的25.2%;第三主成分代表DO、pH等生态指标，占总变异的13.2%。
由此可见，长江流域水质主要存在化学污染问题，其次是营养物质过剩问题，生态状况相对较好。
从各指标的贡献率上看，COD、BOD5、NH3-N等化学需氧量指标对水质影响最大。
这些指标的超标，会导致长江水体产生恶臭、变色等不良反应，严重影响人们的生产和生活。
由于长江流域地域辽阔，水质因素较多，因此在实施水质改善措施时需要采取区域性的治理措施。
比如，在工、农业生产中加强环境保护措施，推广环保技术和设备；在城市规划中加强污水处理设施的建设；在农村改善生活条件，提高农民的环保意识等。
结论本文采用主成分分析法对长江流域的水质进行了评价研究。
结果表明，长江流域水质普遍存在不良情况，主要是COD、BOD5、NH3-N等化学指标超标。
天津市入海河流水质污染特征及其演变趋势分析
天津市入海河流水质污染特征及其演变趋势分析摘要：通过对2003-2010年天津市6条主要入海河流的cod及营养盐指标的监测，对其污染特征及演变趋势进行分析。
结果表明，2003-2010年，天津市入海河流总体水质状况无明显改善，仍以劣ⅴ类水质占主导地位。
仅独流减河入海水质由劣ⅴ类改善至ⅴ类。
虽然，永定新河等4河流cod平均浓度呈下降趋势，但位于天津南部的青静黄排水河、子牙新河cod平均浓度仍在100 mg/l以上，远高于地表水ⅴ类标准限值（40 mg/l），其营养盐氨氮、总氮、总磷也有大幅升高的趋势。
关键词：天津；入海河流；有机污染；营养盐一、引言海岸区的海水污染问题是陆地和海洋相互作用的研究内容之一，也是全球环境变化研究的重点问题。
入海河流的水质状况和污染物输送通量作为陆地对海洋影响的中心问题已日益受到广泛的关注[1-2]。
渤海是我国唯一的内海，是环渤海区域经济发展的重要支持系统，而入海河流是渤海近岸海域污染的主要污染源[3-4]。
天津市地处海河水系的入海口，纵贯市区的海河干流汇集了南运河、北运河、子牙河、大清河、永定河等五大支流后，经塘沽流入渤海，子牙新河、独流减河、永定新河、蓟运河等河流也在天津市境内入海[5]。
随着海河上游流域地区工农业的发展，用水量骤增，加上河闸、水库的大量建设，使下泄到天津市的水量逐年明显的减少，流经城市的河段普遍受到污染，入海河流污染的程度也在不断地加强，造成河口区域水质和底泥的污染程度明显加重，进而给海域带来赤潮等严重的环境问题[6-7]。
因此考察天津市主要入海河流的污染状况，研究其污染特征与演变趋势，对于天津市入海污染物控制和海洋环境治理具有重要的意义。
二、研究区域概况及研究方法1、研究区域概况天津市位于海河流域下游，是海河五大支流南运河、北运河、子牙河、大清河、永定河的汇合处和入海口，素有”九河下梢”、”河海要冲”之称。
天津市境内河流分属海河流域的北三河（蓟运河、潮白河、北运河）水系、永定河水系、大清河水系、海河干流水系、黑龙港运东水系和漳卫南运河水系。
基于主成分分析的河流水环境质量评价
参 考文 献
［ １ ］ 李哲 强 ， 侯美英 ， 白云鹏 ． 基于 Ｓ Ｐ Ｓ Ｓ的主成 分分 析在 水环境 质 量评 价 中的 应用 『 Ｊ ］ ． 海河 水 利 ， ２ ０ １ ２ ， ０ ３（ ５ ４）： ４ ９ — ５ ２ ． 【 ２ ］ 周杰 ， 葛 绪广 ， 陈成忠， 潘朝 ． 基 于 主成 分 分 析 的湖 泊水 环 境 质量 评 价— — 以磁湖 为例 ｆ Ｊ ］ ． 安徽 农 业科 学 ， ２ ０ １ ４ ， １ ５（ ５ ３ ）： ４ ７ ４ ３ — ４ ７ ４ ５ ．
３ 实例分析— — 以南淝河为例
南 淝河 流 经 合 肥 市直 通 长 江 ，在 运 输 与供 水 方面 有 着 非常 重 要 的作 用 。选取 南 淝 河 ５个 断 面在 水 质 评价 中 的 指标 监 测 结果 作 为 评价 基 础 数据 ，按 照主 成 分 分 析 法 的 过程 对 数 据 实现 标 准 化 ，之 后进 行 系 数 矩 阵 、特 征值 与 构造 主 成 分 的计 算 ，在 计 算 结果 的基 础上 对 水 质进 行 综合 的评 价 。通 过 评价 可 知 ，南 淝 河 流 域 的水 环 境 总体 质 量上 较 差 ，主 要 的污 染 类 型为 有 机 污 染物 与 重 金 属 污 染 物 。所 得 的评 价 结 果 与 《 合肥 市 环 境 质量 报 告 书 》 结 果 一致 。 通 过 实地考 察可 知 ， 南 淝河 上游 靠近 董铺 水库 ， 其 水质 较 好 ，而 下 游 接 纳 了合 肥 市 的工 业 废 水 、生 活 污 水 等 ，水 质较 差 ，污 染情 况 较 为严 重 。 通过 主 成 分 分 析 法对 南 淝 河 水环 境 质 量 进行 评 价 ，从 其 结 果 可 知 ，南淝 河 水质 污 染的主 要原 因为 有机 污染 。 当 前 ，水 环 境质 量 综 合 评价 的方 法 多 种 多样 ，不 同 的 评价 方 法 具有 各 自的优 点与 不 足 。主 成 分分 析 法 作 为 水环 境 质 量 综合 评 价 方 法之 一 ，其 主 要 的优 势 在 于 能 够 在 最 大 限度 降低 原始 数 据信 息损 失 的情 况 下 ，通 过 线 性 变 化 的方 式 实 现 综合 变 量对 多维 变 量 的取 代 ， 从而 实 现 数 据 结构 的简 化 ；在 权 重系 数 确 定 的过 程 中具 有较 为 明 显 的 客观 性 ，是 水 环 境 质量 综 合 评 价 中较 为 有 效 、较 为 简洁 的评 价方 法 。
基于主成分分析的河流水环境质量评价研究
基 于 主 成 分 分 析 的 河 流 水 环 境 质 量 评 价 研 究
盛周君 ， 孙世 群 ， 王京城 ， 小东， 巍 倪 褚
（ 合肥工业大学 资源与环境工程学院 ， 安徽 合肥 ２ ００ ） ３０ ９
摘
要： 主成分分析是 多元统计 分析 的一个分 支， 它能够在保证原 始数据信 息损 失最小的情 况下 ， 以少数的 综
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第３ ２卷第 １ ２期 ２０ ０ ７年 １ ２月
ＥＮⅧ
环境科学与管理
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Ｖ０． ２ ３ Ｎ仉 １ １ ２ Ｄｅ ．２ ｏ ｃ ｏ ７
文章编号 ：６ ３—１ １ （ ０ ７ １ ０ ７ ０ １７ ２ ２ ２ ０ ）２— １ ２— ４
ｍｅｈ ｄ ｏ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｔ ｎ ｏ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｕ ｌ ｙ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｎ ｉ ａ ｏ ｏ ｎ ｎ ｎ ｌｓｓ ｔ ｅ ｒ ｔ ｏ ｆｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｖ ｌ ａ ｉ ｆｅ ｖｒ ｍｅ ｔｌｑ ａ ｉ ． ｏ ｏ ｔ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｃ ｐ ｌｃ ｍｐ ｅ ｔａ ａｙ ｉ ｈ ｏ ｙ，ａ ｗａｅ ｕ ｌ ｙ ｉ ｔｒ ｑ ａ ｉ ｔ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｐ ｎ ｉ ａ ｏ ｏ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｓｏ ｅｏ ｅ ｂ ａ ｃ ｅ ｆｔ ｅ ｍｕ ｔ ａ ａｅ ｓａ ｉｔ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｈ ｃ ｏ ｌ ｕ ｓ ｉ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｒ ｃ ｐ ｌ ｍｐ ｎ ｎ ｎ ｌ ｓｓｉ ｎ ｆｔ ｒ ｎ ｈ ｓｏ ｌ ｖ ｒ ｔ ｔ ｔ ｉ ｌａ ａ ｙ ｉ ，ｗ ｉ ｈ ｃ ｕ ｄ ｓ ｂ ｔ ｉ ｃ ｈ ｈ ｉ ｉ ｓｃ — ｔ ｔ ｍａ ｌｎ ｍｂ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓ ｖ ａ ａ ｌ ｓｆ ｒｏ ｇｎ ｈ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｖ ｒａ ｌｓ ａ ｄ ｏ ｖｏ ｓｙ ｓｍｐ ｉ ｅ ｄ ｔ ｔ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｕ ｅ ａ ｓ ｌ ｕ ｌ ｏ ｒｈ ｎ ｉ ｅ ｖ ｒ ｂ ｅ ｏ ｒ ｉ ａ ｍｕ ｉ ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ａ ｂ ｅ ｎ ｂ ｉ ｕ ｌ ｉ ｌ ｙ ｔ ａ ａ ｓｒ ｔ ｒ ｎ ｉ ｉ ｌ ｉ ｆ ｈ ｕ
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基于主成分分析和水质标识指数的天津地区主要河流水质评价李国锋;刘宪斌;刘占广;郭伟华【摘要】In May (the dry season) , August (the wet season) and November (the normal season) 2009, water samples were collected from a number of rivers, including Ji Canal, Chaobai New River, Yongding New River, Jinzhong River, Beitang Channel, Heizhu River, Haihe River, Dagu Sewage Channel, Duliujian River, Qingjinghuang Drain, Ziya New River and North Canal in Tianjin and analyzed for monitoring of water quality. Principal component analysis was conducted of the monitoring data. On such a basis, a water quality evaluation index system was established, using water quality identification indices to evaluate water quality. Results show that the evaluation combining PCA with the water quality identification indices is objective and reliable. The temporal variation of the water quality on the whole reveals that it is the worst in the dry season, when the water quality of 58. 3% of the rivers were worse than Grade V of standard for surface water and some even turned to blackish. However, the water quality turned relatively good in the wet season ( August). In light of the comprehensive water quality identification indices, the rivers south to the Haihe River were more seriously polluted, especially with ammonia nitrogen, which was followed by BOD5 , CODMn and TP. The pollution was of the organic and eu-trophicating type.%于2009年5月(枯水期)、8月(丰水期)、11月(平水期)对天津地区蓟运河、潮白新河、永定新河、金钟河、北塘排污河、黑猪河、海河、大沽排污河、独流减河、青静黄排水渠、子牙新河和北排水河12条主要河流的水质进行监测,并对监测数据进行主成分分析,构建水质评价指标体系,采用水质标识指数进行水质评价.结果表明,主成分分析与水质标识指数相结合的评价方法客观可靠.从时间分布来看,枯水期水质最差,58.3％的河流为劣V类水质,部分河流已经黑臭,8月水质较好.从综合水质标识指数来看,海河以南河流污染较为严重.该地区河流NH3-N污染最为严重,其次是BOD5、CODMn和TP,属于有机型及富营养化污染.【期刊名称】《生态与农村环境学报》【年(卷),期】2011(027)004【总页数】5页(P27-31)【关键词】天津;河流;水质评价;主成分分析;水质标识指数【作者】李国锋;刘宪斌;刘占广;郭伟华【作者单位】天津科技大学海洋科学与工程学院/天津市海洋资源与化学重点实验室,天津300457;天津科技大学海洋科学与工程学院/天津市海洋资源与化学重点实验室,天津300457;天津科技大学海洋科学与工程学院/天津市海洋资源与化学重点实验室,天津300457;天津科技大学海洋科学与工程学院/天津市海洋资源与化学重点实验室,天津300457【正文语种】中文【中图分类】X522;X824天津地区河流纵横交错，随着工农业生产的发展，河道直接或间接接纳沿岸工业污水、生活污水及农业废水，辖区内河流受到了不同程度的污染[1－2]。
因而对该区域水质状况做出准确合理的评价显得尤为重要。
但现有报道中水质评价因子大多是凭经验选取[3－5]，评价结果受主观影响较大，而且评价方法的选择也十分多样。
目前，在我国河流综合水质评价中，典型的水质评价方法包括单因子评价法、污染指数法、模糊数学评价法、灰色系统评价法、层次分析法、物元分析法、人工神经网络评价法、水质标识指数法[6－8]等。
学者们对评价方法的关注较多，但对于评价指标合理选择的研究却较少。
笔者将主成分分析法与水质标识指数法相结合，通过对水质指标进行主成分分析，选择水质主导因子构成评价指标体系，采用水质标识指数法分析天津地区主要河流的污染特征，以期在合理选择评价指标的基础上实现对天津主要河流水质的客观评价。
1 样品采集与分析在天津地区主要河流共布设21个水质监测断面(图1)，分布于蓟运河、潮白新河、永定新河、金钟河、北塘排污河、黑猪河、海河、大沽排污河、独流减河、青静黄排水渠、子牙新河和北排水河12条河流。
分别于2009年枯水期(5月)、丰水期(8月)、平水期(11月)各采样1次。
现场及实验室监测指标为水温、浊度、pH值、溶解氧(DO)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)、高锰酸盐指数(CODMn)、氟化物及重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As)含量。
水样采集按HJ/T 91—2002《地表水和污水监测技术规范》[9]进行，水质理化指标测定按《水和废水监测分析方法》[10]进行。
取监测断面水质指标平均值作为评价数据。
图1 采样点分布Fig.1 Distribution of the sampling sites2 评价指标体系构建首先通过主成分分析确定各变量对入选主成分的作用大小，并据此作必要的因子剔除，即保留主导因子，以选取的主导因子作为水质评价指标体系，运用水质标识指数法进行水质评价。
目前，主成分分析已经广泛应用于评价指标的选择及环境质量评价研究中[11－19]。
天津地区的入海河流多为潮汐性河流，COD受盐度影响较大，故评价指标排除COD。
对于TP、NH3-N、BOD5、CODMn、氟化物及重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As)含量12项水质指标，取其2009年全年平均值进行主成分分析(表1)。
由表1可见，4个主成分累计贡献率为88.184%，即前4个主成分已经能够反映全部数据的大部分信息。
其中，第1主成分包含的信息最多，对水质变化影响最大。
根据主成分载荷值，与第1主成分关系密切的是CODMn、BOD5、Cd、Cu、Pb、F，主要表征综合有机污染指标和重金属污染指标;与第2主成分关系密切的是NH3-N、TP、Cr，主要表征氮磷营养盐污染指标和重金属污染指标，考虑到与第1主成分中重金属指标重复，在第2主成分中忽略Cr。
综上分析，根据避免信息重叠并以较少指标最大程度反映全部信息的原则，选取CODMn、BOD5、NH3-N、TP、Cd、Cu、Pb、F作为新的评价指标体系。
表1 主成分分析中的因子载荷值Table 1 Factor loading values of the principal component analysis(PCA)指标第1主成分第2主成分第3主成分第4主成分CODMn 0.9050.1880.1110.122 BOD50.8800.1290.2960.159 NH3-N－0.0980.913－0.100－0.325 TP－0.4600.7140.1540.398 Zn0.6090.420－0.562－0.218 Cd0.702－0.0950.550－0.028 Cu0.8830.162－0.285－0.217 Pb0.795－0.235－0.3950.117 Hg0.6990.1310.5180.260 As－0.182－0.004－0.3760.880 Cr0.0070.9740.0230.136 F－0.7660.1930.371－0.227特征值5.7533.6191.6021.371贡献率/%41.09525.84811.4469.795累计贡献率/%41.09566.94378.38988.1843 水质评价3.1 单因子水质标识指数单因子水质标识指数(Pi)由1位整数及小数点后2～3位有效数字组成，其形式为：式(1)中，X1为第i项水质指标的水质类别;X2为监测数据在X1类水质变化区间中所处的位置，即水质趋于X1+1类水质的程度，按四舍五入的原则计算确定;X3为水质类别与功能区划设定类别的比较结果，反映评价指标的污染程度，为1～2位有效数字。
3.2 综合水质标识指数综合水质标识指数(IWQ)[8]是以Pi为基础的河流水质综合分析评价指数，其表达形式为：式(2)～(3)中，C1.C2为综合水质指数;Pi为主要水质指标的单因子水质指数(即单因子水质标识指数中的X1.X2);n为水质指标数;X4为劣于功能区标准的水质指标数。
3.3 水质级别判定通过IWQ值的整数位和小数点后第1位C1.C2，可以判定综合水质级别(表2)[8]。
C1.C2数值越大，表明水质越差。
3.4 水质标识指数计算结果根据2009年5、8、11月的水质监测数据，以主成分分析方法得到的评价指标体系计算单因子和综合水质标识指数(表3)。
表2 基于综合水质标识指数的综合水质级别判定Table 2 Comprehensive water quality grading based on the comprehensive water quality identification indices范围综合水质级别1.0≤C1.C2≤2.0Ⅰ类2.0＜C1.C2≤3.0Ⅱ类3.0＜C1.C2≤4.0Ⅲ类4.0＜C1.C2≤5.0Ⅳ类5.0＜C1.C2≤6.0Ⅴ类6.0＜C1.C2≤7.0劣Ⅴ类不黑臭C1.C2＞7.0劣Ⅴ类黑臭表3 2009年5、8、11月天津地区主要河流的单因子(Pi)及综合水质标识指数(IWQ)Table 3 Single factor and comprehensive water quality identification indices of the major rivers in Tianjin in 2009时间(年－月)河流CODMnBOD5NH3-N 2009－05蓟运河TPCdCuPbFI Pi WQ4.604.9010.653.505.102.003.706.315.120潮白新河5.207.825.103.201.802.005.406.314.610永定新河5.408.1319.393.802.802.105.406.416.721金钟河4.606.0111.064.002.002.005.206.625.220北塘排污河5.107.7334.497.222.102.101.006.928.323黑猪河6.019.7414.597.422.102.105.406.826.831海河6.017.229.944.602.402.103.706.525.330大沽排污河9.3410.4529.793.502.902.105.906.318.833独流减河6.219.044.502.605.402.205.706.415.320青静黄排水渠10.2513.586.511.106.312.307.426.216.751子牙新河6.716.7122.496.812.402.104.006.417.232北排水河11.9616.199.042.006.512.306.716.217.652 2009－08蓟运河4.904.202.906.214.302.002.201.103.510潮白新河4.903.902.807.422.302.002.201.103.310永定新河4.804.403.706.824.302.002.301.103.710金钟河6.015.702.906.822.402.002.501.203.720北塘排污河6.015.809.246.724.502.002.101.204.730黑猪河2.903.603.307.534.402.002.901.203.510海河4.904.303.507.424.302.003.001.203.810大沽排污河4.405.808.434.702.502.205.101.204.310独流减河4.905.403.506.624.802.005.601.204.310青静黄排水渠2.907.623.303.802.802.006.011.103.720子牙新河6.017.427.528.135.002.002.801.205.040北排水河2.906.913.604.502.902.002.801.103.310 2009－11蓟运河4.704.806.415.602.802.003.406.314.520潮白新河4.605.503.706.212.802.005.606.314.620永定新河4.908.9318.495.902.402.105.606.416.831金钟河4.806.418.936.512.602.005.306.615.440北塘排污河5.006.0119.396.112.502.101.506.916.241黑猪河4.906.216.215.802.602.105.606.815.030海河4.6012.776.916.112.502.003.906.715.740大沽排污河5.109.4421.496.512.402.206.516.017.452独流减河5.3012.776.515.002.902.206.616.315.940青静黄排水渠5.307.526.715.102.502.003.106.614.930子牙新河6.3112.8730.8911.362.802.005.006.519.754北排水河5.3012.975.004.202.502.003.606.615.3204 结果与分析4.1 天津地区主要河流污染物分析12条河流全年3次采样求得的单因子水质标识指数平均值见图2。