河流综合水质评价方法比较研究

为探讨综合水质评价结论的科学合理性，对典型的7种河流综合水质评价方法，包括单因子评价法、污染指数法、模糊评价法、灰色系统评价法、层次分析法、人工神经网络法、水质标识指数法，在归类分析其特性的基础上，针对代表性的评价样本，进行了综合水质评价比较研究。主要结论为：①单因子评价法以最差水质指标所属类别作为综合水质类别，评价结论表现为过保护；②污染指数法能够直观判断综合水质是否达到功能区目标，但是不能判断综合水质类别；③对模糊数学法、灰色系统评价法、层次分析法、BP人工神经网络法和水质标识指数法等5种典型评价方法，当综合水质为Ⅰ～Ⅴ类水情形时，这几种方法评价结论基本一致，证明这5种典型评价方法对Ⅰ～Ⅴ类水的评价结论具有科学合理性；④当综合水质为劣Ⅴ类水时，模糊数学法、灰色系统评价法、层次分析法、BP人工神经网络法的评价结论偏保守，而水质标识指数法鳃决了劣Ⅴ类水质的连续性描述问题，能够对劣Ⅴ类水进行科学合理评价，并对Ⅰ～Ⅴ类水、劣Ⅴ类水不黑臭、劣Ⅴ类水黑臭进行全面、科学合理的定性与定量评价。

基于博弈论组合赋权的姜堰区模糊综合水质评价法及应用

针对模糊综合水质评价法在权重赋值方面的不足,通过基于博弈论集合的模型,对模糊层次分析法(FAHP法)计算的主观权重和CRITIC法计算的客观权重进行组合赋权,提出基于FAHP-CRITIC-博弈论组合赋权的模糊综合水质评价法。以江苏省泰州市姜堰区5条骨干河道为例,根据最大隶属度原则确定水质综合类别;同时,将新建方法评价结果与传统综合水质标识指数法、传统模糊综合水质评价法及基于AHP法和熵权法的模糊综合水质评价法评价结果进行对比分析。结果表明,基于博弈论组合赋权改进的模糊综合水质评价法兼顾主、客观权重,指标赋权更加科学,且评价结果与实际情况较为相符,从而验证了该方法的正确性和合理性。

基于高光谱定量反演模型的污水综合水质评价

为改善高光谱遥感对污水水质信息状况定量反演模型的预测评价效果,以陕西某污水处理厂采集的污水样品为研究对象,采用主成分分析法(Principal component analysis,PCA)对污水水质进行综合评价,获取水质评价的综合评价因子,同时利用ASD Field Spec 3型高光谱仪获取污水的原始光谱,经过数据预处理和不同数学变换后,共获取了4种光谱指标:平滑后光谱反射率(SG)、倒数之对数(LR)、标准正态化(SNV)和去包络线(CR)。分别采用偏最小二乘回归法(Partial least squares regression,PLSR)、逐步回归法(Stepwise regression,SR)、极限学习机法(Extreme learning machine,ELM)构建了基于水质综合评价因子的高光谱水质反演模型,并对反演结果进行精度验证与比较。结果表明,本组水样的平滑后光谱数据和经过标准正态化变换的光谱数据建模具有较好的建模效果,其建模的预测RPD均在2. 5以上;在3种模型中,PLSR模型和ELM模型均具备很好的建模预测效果;逐步回归法的建模效果较PLSR模型和ELM模型有所下降,但是其SG-SR、SNV-SR模型的Rc^2均在0. 8以上、Rp^2均在0. 85以上,RPD均在3. 0以上,证明其仍拥有很好的反演预测效果,且进行了特征波段的优选,实现了对模型的优化;SNVSR-ELM(Rc^2=0. 956,Rp^2=0. 954,RMSE=0. 500,RPD=4. 651)为最佳模型,SNV-SR-ELM模型的建立为高光谱反演水质模型的优化、污水水质的快速监测和综合评价提供了途径。

基于不同赋权方法的模糊综合水质评价研究

构建基于传统方法、层次分析法、变异系数法、熵值法4种权重赋值方法的模糊综合水质评价模型,对比分析4种方法的基本原理以及优缺点,以沁河和白洋淀监测断面为例,分析4种方法在不同水体中求得的权重值及应用到模糊综合评价中得到的水质评价结果的差异。研究结果表明:层次分析法既考虑了最大污染因子的影响,又考虑了指标之间的相互作用,相对而言更适合于只有1个或者2个主要污染物的水体;变异系数法与熵值法考虑了多个样本数据之间的联系,使得评价结果能更合理反映水体的综合特性,更加适合于有多个主要污染物的水体。

嘉陵江流域水质综合评价与时空变化分析

嘉陵江是长江上游重要的水源涵养地,由于其水域广,存在农业污染和跨界污染等问题,水质状况不够稳定。为深入分析嘉陵江干流及涪江、渠江两个主要支流的水质变化特征,基于2021年总流域48个水质断面5项水质指标的监测数据,包括溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮,采用模糊综合评价法、内梅罗指数法、最近邻法分析了流域的水质变化特征。结果表明:①内梅罗指数法评价结果偏劣,最近邻法偏优,模糊评价法能更好地反映各指标对每级水质标准的贡献程度。②流域有38个断面总氮劣于Ⅲ类,有1个断面高锰酸盐指数为Ⅳ类,总氮污染较为严重,高锰酸盐存在超标问题,农业活动是这两个指标超标的重要原因。其余3个指标符合嘉陵江水域功能控制标准;③空间上,干流劣Ⅲ类断面最少,水质相对最优,而涪江最差;且Ⅴ类断面都分布在中下游,流域上游水质优于中下游;④在年内,流域枯水期的劣Ⅲ类断面相比汛期增加3个,枯水期水质相对更差;其中涪江全年水质变化较小,而渠江在7-12月Ⅴ类断面数降低,年内水质有变好的趋势;干流在7-12月Ⅴ类断面数增多,年内水质有变差的趋势。研究成果可为嘉陵江流域的污染治理和水生态修复提供支撑。

韶关市水库水质综合评价与分析

本研究对韶关市12个水库的11项水质指标进行了监测,运用单因子评价法、综合营养状态指数法(TLI)、水质质量指数综合评价法(WQI)和水质健康综合评价法(ETI)对水库水质进行了综合评价,并采用多元统计方法,识别引起各水库水质空间差异的主要因子,以及分析影响ETI和WQI评价结果的主导因子。结果表明;(1)单因子评价结果中有4项水质指标超标,超标项目为五日生化需氧量、总磷、总氮和粪大肠菌群,5个水库达到Ⅲ类水质标准;(2)各水库TLI评价结果为24.17~43.04,3个水库为贫营养水平,9个水库为中营养水平,各水库营养状况总体良好;(3)各水库ETI评价结果为0.22~0.96,其中水质为优秀和良好等级的水库数量分别为8个和2个,中等和较差等级的水库数量均为1个;(4)各水库WQI评价结果为62.13~87.69,4个水库为水质优秀等级,8个水库为水质良好等级。

地表水水质综合评价软件设计及应用

地表水水质状况评价作为水资源质量评价的重要内容,对水环境、水生态、水资源保护及水资源集约和节约利用、河湖健康评估等工作有重要的支撑作用。现阶段水质状况评价传统的方式是通过编写Excel计算公式实现,但在大批量数据时,此方法费时耗力,过程烦琐,且极易由人为因素导致的评价结果出错。因此,文章基于Excel VBA语言按照水质综合评价相关规范要求和水质综合评价业务流程开发了地表水水质综合评价软件,实现了地表水水质一键评价和湖库营养状态分级一键评价,可以满足地表水水质综合评价需求,降低了水质综合评价工作的门槛,提升了评价工作效率。

辽西地区浅层地下水水质综合评价改进方法探讨

为提高辽西地区浅层地下水水质评价的合理性,文章建立白化权函数对传统综合评价方法进行改进,并结合辽西地区6处地下水观测井,对比分析改进方法前后地下水水质评价的合理性。结果表明:引入白化权函数后,解决了传统方法下浅层地下水水质综合评估指标权重单一线性变化的局限性,综合评估结果相比于改进前,更符合辽西地区浅层地下水水质实际情况。

基于B-PCA-CV的水质综合评价方法研究

本文针对水质综合评价问题,在变异系数法基础上,建立了B-PCA-CV综合评价方法。该方法主要用主成分分析法对数据正交化并使数据产生偏移,使用变异系数法对主成分赋权并进行综合评价,该方法是基于非中心化主成分分析的变异系数法和基于去中心化主成分分析的方差贡献率法的通用方法。通过与基于变异系数法的水质综合评价结果的对比,从理论上证明了B-PCA-CV不仅可以减少评价指标,还会使评价结果更准确。

水质综合评价在环境工程中的应用与发展趋势研究

水质综合评价在环境工程中的应用已经成为一个备受关注的领域。本文探讨了水质综合评价的理论基础、方法与技术、应用领域以及未来的发展趋势。水质综合评价不仅需要关注水体中的多种物理、化学和生物参数,还要考虑复杂的生态系统和水资源管理方面的因素。本文论述了水质综合评价在水源保护、污水处理和湖泊管理等领域的广泛应用,以及其对决策制定和政策支持的关键作用。未来,智能化技术、大数据分析、气候变化研究和跨学科合作将推动水质综合评价领域的发展,以实现水质的可持续保护和管理。

基于最简水质综合评价指数的官厅水库上游河流水质评价

河流水质评价对流域水环境管理具有重要意义。由于具有较强的综合性和可比性,水质综合评价指数(WQI)已成为国内外河流水质评价的主流方法,然而因其需要大量的水质参数,需要耗费大量的物力和财力。采用2018年官厅水库上游河流37个监测点的月度监测数据,运用全子集回归模型分训练和验证两个环节建立了对水质参数数量要求较少的适用于官厅水库上游河流水质评价的最简水质综合评价指数(WQI_(min)),并采用建立的WQI_(min)对官厅水库上游河流水质进行了时空分布特征分析。结果显示:在训练环节,水质参数的数量越多,WQI_(min)的训练效果越好,并且考虑水质参数相对权重的模型效果要优于不考虑相对权重的模型。综合考虑水质评价的准确性和易用性,采用CODMn、DO和TN等3个水质参数,且考虑水质参数权重的最简水质综合评价指数模型(WQI_(min)-b3)是训练环节官厅水库上游流域最佳的WQI_(min)模型。在验证环节,WQI_(min)-b3与WQI有较好的线性关系,证实了建立的WQI_(min)-b3模型可代替WQI模型进行官厅水库上游河流水质评价。官厅水库上游河流水质在秋季最好,夏季次之;由于受到融雪期非点源污染的影响,春季官厅水库上游河流水质最差,因而官厅水库上游流域应对融雪期非点源污染给予充分重视。官厅水库上游各河段WQI_(min)平均值的最高值出现在清水河,其次是南洋河;桑干河上游由于工业废水和生活污水的大量排放,其水质状态最差。该研究可为官厅水库上游及其他流域河流水质管理提供科学参考。

某工业污染场地浅层地下水水化学特征与水质综合评价

为了表征某工业污染场地及周边地域内浅层地下水水化学特征和水质,选取15个采样点地下水水样,采用Piper三线图解法、舒卡列夫分类法、吉布斯模型、离子比值等分析水化学特征及成因,运用内梅罗综合指数法、模糊综合评价法评估地下水水质,并考察2种方法的相关性。结果表明:地下水水样分别呈弱酸、弱碱性,水化学类型以HCO_(3)^(-)·SO_(4)^(2-)·Cl^(-)-Na^(+)·Ca^(2+)型为主,阴离子以Cl^(-)为主,阳离子以Ca^(2+)为主;离子浓度受水岩相互作用、蒸发浓缩、阳离子交换作用和人为活动的影响,Ca^(2+)、Mg^(2+)主要来源于石膏和碳酸盐的溶解,Na^(+)、Cl^(-)来源受岩石风化作用和人为活动共同影响;综合水质评价中Ⅴ类水占比最高,集中在工业污染场地周围;内梅罗综合指数法相较于模糊综合评价法评价结果过于悲观,易受极端值影响,两者的皮尔逊相关系数为0.706,相关性为显著正相关。

优化模糊综合评价法在厦门湾水质评价中的应用

文章采用模糊综合评价法,选取厦门湾海域2018年春、夏、秋三季水质监测数据进行水质综合评价。结果表明:厦门西部海域、同安湾、九龙江河口区为污染严重的区域,为Ⅳ类水体;南部海域、东部海域和大嶝海域的水质状况良好,以Ⅰ类水体为主;DIN和DIP为影响厦门湾水质的主要污染物。结合采用面积比法的模糊综合评价结果显示,2018年厦门湾整体处于Ⅲ类水体状况,水质状况有待进一步提升。

秦皇岛海港区主要河道水质分析及综合评价

对秦皇岛海港区4条主要河道共计7个取样断面的主要水质指标进行了为期1年的监测,并运用均值污染指数法和主成分分析法对其水质状况进行评价。结果如下:4条河道主要污染指标为TN、COD和TP;4条河道全年pH值为7.28±0.22、DO质量浓度为(8.98±2.34)mg·L^(-1)、高锰酸钾指数质量浓度为(2.71±0.88)mg·L^(-1)、NH_(3)-N质量浓度为(0.35±0.20)mg·L^(-1)、TP质量浓度为(0.083±0.055)mg·L^(-1)、TN质量浓度为(0.52±0.30)mg·L^(-1)、COD质量浓度为(15.02±3.85)mg·L^(-1)、BOD_(5)质量浓度为(2.74±0.62)mg·L^(-1)。均值污染指数法分析结果表明,海港区4条河道污染程度排序为:新开河>汤河>新河>石河,枯水期污染较严重,平水期、丰水期相对较轻;主成分分析法分析结果表明,4条河道的污染程度与均值污染指数法一致,海港区河道主要污染物为N、P营养盐。

综合水质标识指数法在浑河水质评价中的应用

综合评价水环境质量,全面把握流域水环境污染特征是水环境污染防治中的重要基础性工作。水质标识指数可以完整标识水质评价指标的类别、水质数据、功能区目标值等重要信息,在单因子水质标识指数法基础上建立的综合水质标识指数法能完整表达河流总体的综合水质信息,既不会因个别水质指标较差就否定综合水质,又能对综合水质做出合理的评价;既可以在Ⅰ到Ⅴ类中比较水质的优劣,亦可以对劣Ⅴ类进行评价。为系统全面地研究浑河流域各不同河段水环境特征,将浑河流域划分为3个控制单元,根据2001—2010年间水质监测数据,采用综合水质标识指数法,识别出各控制单元主要污染因子,并阐明了浑河流域水环境质量时空变化规律,本研究即体现了全流域统筹考虑的系统思想,又体现了分区研究的针对性特点,并首次将综合水质标识指数法应用于浑河流域水质综合评价,其研究结论对水质监测数据的评价有一定的借鉴作用,亦对流域水污染防治对策的提出有一定的指导意义。

渭河水质的综合标识指数法评价研究

分析了2004-2010年的渭河水污染物数据资料,筛选出影响渭河水环境的6个关键因子,运用综合水质标识指数法,对2004-2010年的渭河水质进行评价,结果发现渭河水质有逐渐恶化的趋势,为渭河水的污染治理提供重要的参考.

我国河流综合水质标识指数评价方法研究

在单因子水质标识指数法基础上,提出一种全新的河流总体的综合水质评价方法——综合水质标识指数法.综合水质标识指数可以完整表达河流总体的综合水质信息,其特点是既能定性评价、也能定量评价;既不会因个别水质指标较差就否定综合水质,又能对河流综合水质做出合理的评价;既可以用于一条河流不同断面水质的客观比较,又可以用于不同河流水质的评价比较;既可以在同一类别中比较水质的优劣,也可以对劣Ⅴ类水比较污染的严重程度.将综合水质标识指数用于上海市河流的水质评价取得了令人信服的评价结果,并确定了我国河流水体黑臭的判别准则.

河流水质连续监测及水质综合评价方法研究

水体环境的不断变化对于人类健康、生态系统和可持续发展具有重要的影响。随着城市化和工业化的不断推进,河流水体受到各种污染源的影响,传统的定点抽样方式已经难以全面准确地反映水质状况的动态变化。本文分析了河流水质连续监测的方法的实施及水质综合评价方法的具体实施策略,以某河流水域为例,通过应用水质综合监测的方式评估该河流水域的水质综合情况,旨在为河流水质监测与管理提供技术性参考意见。

基于自由搜索的投影寻踪水质综合评价方法

为解决水质评价指标的不相容性以及现有评价方法对等级的分辨率较粗略等问题,提出了水质状况评价的投影寻踪方法(Projection Pursuit,PP).根据地表水环境等级划分标准,构建了能够反映水质状况变异信息的投影指标函数;引入自由搜索(Free Search,FS)算法,优化投影指标函数寻求最佳投影方向;利用最佳投影方向信息研究了各种水质指标对水质状况评价的影响程度.以山西省汾河流域为例,进行水质评价分析,并与基于加速遗传算法优化投影寻踪模型(RAGAPP)和利用粒子群优化投影寻踪模型(PSOPP)得到的投影值结果进行对比.实例应用表明,该模型评估结果误差精度优于RAGAPP和PSOPP,评价结果符合当地水质状况实际情况,且对水质等级划分清晰.

水质综合评价的投影寻踪模型

为检验水质评价标准的合理性 ,解决各单项水质指标评价结果的不相容问题 ,提高水质评价模型的分辨率 ,提出了一种新的模型———投影寻踪模型 ,它的评价结果是实数值 .实例的计算结果说明 ,该方案是有效的和通用的 。