水环境质量评价方法的比较分析_薛巧英
我国典型城市地表水水质综合评价与分析
我国典型城市地表水水质综合评价与分析郑利杰;高红杰;宋永会;韩璐;吕纯剑【摘要】应用内梅罗指数法对我国27个典型城市地表水水质进行评价,分析地表水水环境质量现状,揭示水质时空变化规律.结果表明:NH3-N浓度、TP浓度、CODCr、BOD5和CODMn为地表水主要超标因子,NH3-N浓度为首要污染因子,水质主要受氮、磷营养盐及有机物影响.华北地区参与评估城市的水质级别均为较差;西北、东北、华东、华南、华中和西南地区参与评估城市的水质级别较好比例在50％以上.城市建成区水质优于非建成区;国控断面水质级别为较好.2012-2014年期间,典型城市地表水水质有明显的好转趋势,水质级别较差城市比例下降11％.西北和东北地区,因为人口密度小,经济发展相对不快,水质保持相对稳定,多数城市水质季节性特征不明显;华东地区地域辽阔,整体来看季度水质波动没有明显规律;华中和华北地区,受气候和降水量影响,城市水质季节性特征比较明显.【期刊名称】《环境工程技术学报》【年(卷),期】2016(006)003【总页数】7页(P252-258)【关键词】典型城市;地表水;内梅罗指数法;水质评价【作者】郑利杰;高红杰;宋永会;韩璐;吕纯剑【作者单位】沈阳化工大学环境与安全工程学院,辽宁沈阳 110142;中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地,北京100012;中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地,北京100012;中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地,北京100012;中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地,北京100012;中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地,北京100012【正文语种】中文【中图分类】X824城市水体是城市环境的重要组成部分。
近年来，随着工业的发展、城市规模的扩大，工业废水和生活污水排放量急剧增加，导致城市地表水环境严重恶化[1]，城市地表水质状况备受关注。
因此，及时客观地对城市地表水质量做出评价，掌握水体污染状况，揭示水体质量发展规律，对城市水污染治理、水环境规划及水环境管理具有重要意义。
对几种水环境质量评价方法的认识
对几种水环境质量评价方法的认识作者：王星星来源：《科技资讯》2015年第21期摘要：水质监测数据的价值评估必须基于数理统计，工作人员通过水质评价方法、水环境质量分级标准等条件来评价水环境质量。
阐述了模糊评价法、污染指数评价法、单因子评价法三种水环境质量评价方法。
水体本身有很多不确定性，所以各种指标和标准来确定它所包含的污染水平也有一定的模糊性，因此模糊理论在水质量评价中被采用。
污染指数评价法首先对水体监测指标得出监测成果，将对水体实际监测数据与评价标准之比作为分指数，该指数可以作为水体污染程度评价标准，也可以评价一条河流不同时间或不同河流的水质评价标准，污染指数评价法可以对水体进行定量描述，可以反映出该水体的污染物性质及受到污染的程度。
关键词：水环境污染物质量评价方法中图分类号：X82 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（c）-0093-02Abstract：Water quality monitoring data of the evaluation must be based on the mathematical statistics，the staff through the water quality evaluation method，the water environment quality conditions such as the classification standard to evaluate water environment quality.Expounds the fuzzy evaluation method， the pollution index evaluation method，single factor evaluation method，three kinds of water environmental quality assessment method. Water itself has a lot of uncertainty，so all kinds of indexes and standards to determine if it contains the pollution level also has a certain ambiguity，so the fuzzy theory is used in water quality evaluation. Pollution index evaluation method of water monitoring indexes monitoring results first，will have on the water， the ratio of the actual monitoring data and evaluation standards as a partial，the index can be used as a water body pollution degree evaluation standard， the river can also evaluate different time or different river water quality evaluation standard， pollution index evaluation method to quantitatively describe the water，can reflect the nature of pollutants and the extent of the pollution of water.Key Words：Water environment；Contaminants；Quality evaluation；Method随着时代的不断发展，水污染已经严重威胁人类社会的可持续发展，水环境质量评价也成为环境质量评价中的重要组成部分。
2.水质评价与模糊综合评价法
5)迄今没有一个被大家公认通用的、具有可比性的水 质综合评价数学模型。各地各部门在进行水质评价时, 选用模型的任意性很强,评价的结果不便于与其它地区 水质状况进行比较,因而也不能准确反映本地的相对污 染状态,国家难以全面掌握水环境污染的时空分布态势, 其结果难以被公众接受,达不到水质评价的目的。1999 年12 月在广州召开的全国综合评价技术研讨会提出, 要把水环境综合评价方法的统一和改进问题作为目前 需要重点解决的问题之一。 6)缺乏比较客观的确定环境因子权重的量化方法。除 人工神经网络评价法外,其它各种方法的评价结果无疑 都受权重影响很大,权重的研究是一个重要的课题。在 多因子的水质综合评价中, 各因子对环境污染的贡献 是不同的,而目前缺乏统一的客观的定权方法,这对评 价结果的可比性影响较大。
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吕兰军、徐祖信、李俊莉运用各种指数法进行 水环境质量评价，并提出改进意见和一种全新 的河流指数评价方法，它既可以比较分析同一 类水质指标在同一级别中的差异，又可以在不 同类别水质指标中比较分析水质的污染程度； 汪家权、沈时兴把多种评价方法相结合，构建 新的评价模型应用于水质评价中，李如忠对水 质评价模型进行了综述；宋军继分析了城市环 境与水的关系以及城市水环境面临的问题，在 此基础上提出了城市水环境发展的应对策略。 由上可见我国关于河流、湖泊水环境质量评价 和水质评价方法的研究相当活跃，使得水环境 质量评价研究进入快速发展时期。
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3.灰色评价法
水质的监测数据都是在有限的时间和空间范围内获得的，因 而信息是不完全或不确切的，故可将水环境系统视为一个灰 色系统，即部分信息已知，部分信息未知或不确知的系统， 这一原理应用于水质综合评价中的基本思路是：计算水体水 质中各因子的实测浓度与各级水质标准的关联度，然后根据 关联度大小确定水体水质的级别。对处于同类水质的不同水 体可通过其与该类标准水体的关联度大小进行优劣比较。 灰色评价法主要有灰色聚类法、灰色关联法、灰色模式识别 法、等斜率灰色聚类法、区域灰色决策法、加权灰色局势决 策法、梯形灰色聚类分析法、灰色局势决策法、灰色贴近 度法等。
水质评价与模糊综合评价法
水质评价与模糊综合评价法
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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。S.L.Ross 根据 BOD、NH3-N、SS 及DO 四项指标，对英国克鲁德河流域主、支流水质 进行了评价。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，Sokolov等运 用模型模拟了澳大利亚东南部Yarra河流水质参数随时 间的随机变化情况，Caissie 等对加拿大一条小河流 河水主要离子浓度随流量的变动和水文分割进行了研 究，前东欧和苏联的多数学者在评价时既考虑物理和 化学指标，还考虑生物指标，使水质评价更加全面、 科学.
水质评价与模糊综合评价法
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近年来，国内许多学者从多方面、多角度、 多方法对我国不同区域河流和湖泊环境质量进 行探讨和研究，取得了大量的科研成果。例如， 张卫星、阎伍玖、李俊莉等分别对长荡湖、淮 河安徽段、南四湖区进行水环境污染状况分析 与评价，并提出污染防治对策；薛巧英、黄兴 国等学者对各种河流水质综合评价方法进行了 较为详细的分析和比较，指出当前水环境质量 评价方法存在的问题和今后发展方向；吴梅、 张蕾等学者运用灰色关联分析法进行水环境质 量评价并采用线性内差的方法对之进行改进， 提高了分辨率，取得了较为可靠的评价结果； 白有杜、潘峰、王陆军、徐秋华等学者将模糊 综合评价法具体应用到水环境质量综合评价研 究中，并对评价权重、 最大隶属度原则进行了 改进，取得较9
二.水环境评价存在问题与发展趋势
水质评价与模糊综合评价法
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1.存在问题
目前，水资源利用的评价存在较大的缺陷。其缺陷大致反映在 以下几个方面： 1）不能客观地反映某一地区水资源丰缺的实际情况。如当前 水资源的评价多从水资源水质污染方面作评价，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、丢失一些信息等水质不评价足与模，糊因综合此评价迫法切需要进行11评价方法的
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111 简单叠加指数 选定若干评价参数, 将各参数的实际浓度 Ci 和其相应地评价标准浓度( Coi) 相比,求出各参
数的分指数, 然后将各分指数加和。 优点：综合反映出各种污染物对水质的影响；缺点：结果受评价参数多少的影响；无法区 别不同污染物的影响；可比性不高。 111 算术平均值指数 计算原理与比值法相同, 将分指数和除以参加评价的项数(n)
优点：考虑了不同污染物对水质影响的不同，构思合理；缺点：结果低于最大分指数，当 超标严重时，会掩盖污染问题；准确而客观的权重值难以获取。 111 混合加权模式ห้องสมุดไป่ตู้
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资，配料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
水环境质量评价3种方法的应用对比
水环境 质量评价 , 就是通 过一定 的数理 方法和 手段 , 对
某一环境区域进行环境要素分析 , 对其做出定量描述[ 1] 。 水
级反应速率常数 K 0 为 0.016 6 h-1 , 一 级反 应 速率 常数 K 1 为 4.01 ×10 -3 L·(mg·d)-1 。 2 .3 运行结果及工艺比较
(收稿日期 :2006 -0国内应用比较成熟的 有单项
指数法 、加权均值型指数法和模糊数学法 。 1 方法概述
1 .1 单项指数法
单项指数法是根据评价标准对单项指标进行分析评 价 , 取其中最大类别为该断面或水体的总体水质类别[ 2] 。 公式 :
Ii =Ci/ Sj 式中 , Ii 为 i 种 污染 物 单 项指 数 ;Ci 为 i 种 污 染 物实 测 值 , mg/ L ;Si 为 i 种污染物评价标准 , mg/ L。
表 2 大汶河某年水质监测数据平均值
mg/ L
监测断面
pH 值 总硬度 溶解氧 化学需氧 量(COD) 高锰酸盐指数 5 日生化需 氧量(BOD5) 氨氮 (NH3 -N) 挥发酚 氰化物 砷 汞 铬(六价) 铅 镉 石油类
大汶口 7 .69 353 9 .9 93.7
0 10.3
谷里 7 .05 754 3 .29
投菌 SBR 工艺与 常规 SBR 工 艺相 比 , 驯 化时 间略 有缩 短 , 在处理效率上略有提高 , 所需污泥浓度量也略有减少 , 出 水 CODCr 、LAS 和 pH 值 3 项指标 不仅达 到一 级排放 标准 , 而 且基本上能够满足铁路回用水水质标准要求 。 3 结论和建议
通过对常规 SBR 和投菌 SBR 处理 铁路洗 涤废水的 实验
单项指数法简单明了 , 容易 使用 , 可以 清楚地 判断 出主
水体环境质量评价与预测技术的研究
水体环境质量评价与预测技术的研究水体环境是现代社会中一个关注的热点问题，因为水的重要性在人类发展中无可替代地位，水体环境质量评价及预测技术的研究对于保障人与水的健康息息相关。
一、水体环境质量评价技术1.1 水体环境质量评价概述水体环境质量评价主要是对水体环境水质的状况进行评估和分析，从而确保水质达标。
水体环境的质量一方面会影响生态系统的平衡稳定，另一方面直接关系到人类的健康安全。
1.2 水体环境质量评价的方法水体环境质量评价的方法包含物理、化学、生物等多个方面，主要包括水样采集、水质监测、水质分析、评价标准等。
评价所采用的指标的种类与数量取决于所评价的水体环境的特征和资源。
1.3 水体环境质量评价技术的应用水体环境质量评价技术的应用可以帮助政府、企事业单位、环保机构等有关单位及时了解水体环境状况，提高其工作效率，得出更好的结果，起到维护优良水体环境的作用。
二、水体环境预测技术的研究2.1 水体环境预测技术的概述水体环境预测技术是一种水质变化趋势的预测技术，通过对水体环境的大量数据进行分析，推断出未来水环境变化趋势，这有助于减少负面影响的风险以及确保水质量到达某种水平。
2.2 水体环境预测模型水体环境预测模型包含概率预测模型、统计预测模型和演变预测模型等多种预测方法，适用于模拟水体环境水质变化趋势。
2.3 水体环境预测技术的应用水体环境预测技术在很多行业中都有应用，如环保部门、水利部门等，为提早应对水体环境问题提供了一定的技术支持，对企事业单位进行环保管理和水质监测也有着积极的推动作用。
三、结语综上所述，水体环境质量评价与预测技术的研究对于提高水体环境质量，预防水体环境污染，维护人类健康，保障水资源的可持续利用具有重要的意义。
在环保领域一定会有更多的技术创新与突破，推动中国水环境治理寻求新的发展路径。
浅议水环境质量的分析与评价
浅议水环境质量的分析与评价摘要：人类的生活离不开各种资源，在许多资源中，水资源对于人类来说是最重要的。
人不能离开水资源去生存，水是人体的重要组成部分，各水体约占60% - 70%的总重量，人能一段时间不吃，但我们可以不喝水，长期生活在缺水的环境中，身体的功能必然会受到影响。
所以，在许多的资源中，水资源已超越其他的资源，包括食物资源已成为一个不可或缺的人力资源。
水资源在人类日常生活中起着重要的作用，但如何保证水环境的质量仍然是人类生活中需要讨论的问题。
本文从水环境质量评价的目的和功能出发，对水环境质量评价方法的分析，结合目前我国水环境作为参考对象的质量问题，提出解决问题的措施来提高在中国的水环境质量。
关键词：水环境质量；分析；评价1 引言水资源是日常生活和生命能量的基本要素之一，虽然水资源的覆盖面积比陆地的覆盖区域更大一些，但大多数的土地种的水资源是不能够被人们饮用的水，只有一小部分是可以直接饮用的水，而这些水基本上与自然水循环的地下水。
数千年来，中国人的饮用水来自地下水和淡水湖泊，但是，随着中国经济的发展，我国的工业取得了快速的发展，大量的污水没有处理好条件直接排入湖，水资源在中国是严重的污染，减少水资源的质量的幅度很大，所以现在人们的饮用水资源是由多个过滤处理，处理后才可以饮用和使用的，即使这样也不能够完全将含有有毒有害成分完全过滤掉，为了保障人民群众饮水安全，对中国水资源的质量分析和评价成为必要，此举希望提高水资源的质量。
2 评价水环境质量的目的与作用水环境质量评价是对水环境质量的定量描述。
水环境质量评价必须建立在监测数据的基础上，通过数理统计得到特征值和环境的代表性值。
采用水质评价方法和水环境质量分级分级标准对水质进行评价。
应用的主要的水质评价是管理的生态环境，对水资源的质量，测试人员需要在湖泊不同的地方取样，包括湖的各个位置。
对湖的整体质量做出评价的唯一方法是测量出平均水平。
采样后测定样品中各组分的含量，并根据测定结果对水质进行分析。
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收稿日期:2003-11-19作者简介:薛巧英(1962-),女,山西省万荣县人,副教授.·环境评价·水环境质量评价方法的比较分析Comparison and Analysis of The Methods on Water Environ ment Quality Assessment薛巧英(山西工程职业技术学院冶金与环境工程系 太原 030009)摘要 综述了水环境质量评价的发展及目前常用的各种水环境质量评价方法,对目前水环境质量评价中的不同方法进行了比较分析,针对各种评价方法的优点和不足做出评述。
指出水环境评价方法的发展趋势是与计算机技术的有机结合,随着计算机技术的发展而不断深化。
关键词 水环境 环境质量评价 评价方法Abstract This paper has discussed the present situatio n and the progress on wa ter environment quality assessment .T he dif -ferent methods were co mpared and analyzed ,as well as their advantag es and disadvantages were discussed about water environment quality assessment .Showing compound w ith computer technolog y is the developing tend of assessment method .Keywords Water Environment Environm ental Quality Assess ment Methods of Assessment 水,作为人类所需的不可替代的一种资源,是社会发展和经济发展重要的物质基础,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。
随着我国经济的飞速发展,城镇建设和工业生产不断扩大,用水量剧增,污水排放量也急剧增加。
许多水体遭到工业污水、生活污水的污染,水污染成为我国最严重的环境问题。
全国监测的1200多条河流有850条受到不同程度的污染,并且有不断加重的趋势。
七大水系中,2/3以上的监测段面不能满足Ⅲ类水质(适合做饮用水水源)的要求,尤其海河和辽河流域污染最为严重。
黄河水系总体水质较差,干流水质以Ⅲ～V 类水体为主,支流水体污染普遍严重。
七大水系污染程度由重到轻依次为:海河、辽河、黄河、淮河、松花江、珠江、长江〔1,2〕。
1 水环境质量评价水环境质量评价是对某一水环境区域进行环境要素分析,对其做出定量评述。
通过环境质量评价,弄清区域环境质量变化发展的规律,为区域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。
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。
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〔4〕。
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。
2 水环境质量评价方法环境质量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,对水环境质量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,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。
我国于1974年提出用数学模型综合评价水污染,至今经过了近30年的发展历程。
关于河流水质综合评价方法的研究比较活跃,到现在为止,各家提出的综合评价水质的方法或指数就有几十种之多。
概括起来大致分为以下几类。
2.1 指数评价法这类模式的特点在于均以监测数据与评价标准之比作为分指数,然后通过数学综合运算得出一个综合指数,以此代表水体的污染程度,以及进行不同河流或同一条河流不同时期的水质比较。
指数化综合评价是对整体水质量作出定量描述,只要项目、标准、监测结果可靠,综合评价从总体上看是可以基本反映水体污染的性质和程度的,而且便于同一条水体在时间上、空间上的基本污染状况和变化的比较。
所以现在在进行水质污染评价时均采用了这种方法。
依据对分指数的处理不同,指数法又可以分为不同的指数形式,主要有豪顿(Ho rton)水质指数、布朗(Brow n)水质指数、普拉特(Prati)水质指数、尼梅罗(Nemerow)指数、罗斯(Ross)水质指数、黄浦江污染指数(A)等。
R.K.Ho rton等人于1965年首次序提出一种水质评价的指数体系,即豪顿水质指数.Brow n水质指数是在35种水质参数中选取11种重要水质参数,然后再根据专家的意见进行加权计算。
普拉特水质指数是意大利斐拉拉大学卫生研究所提出的水质指数,为各参数换算的污染指数相加,求其算术平均值。
尼梅罗在其《河流污染的科学分析》一书中拟定方法的特点是不仅考虑到各种污染物实测含量值与相应的污染物环境标准的比值,而且也考虑了污染物中含量最大的污染物与环境标准的比。
尼梅罗方法较前两种有发展,在进行水质评价时首先考虑到水质的用途。
Ross在上述指数系统研究的基础上,对英国克鲁德流域干支流的水质进行了评价,从常规监测的12个参数中选取了4个参数作为计算水质指数的指标,并分别给以不同的权系数。
除以上较完善的指数法外,《环境影响评价技术导则———地面水环境)(HJ/T2.3—93)推荐的多项水质参数综合方法有幂指数法、加权平均法、向量模法等〔4〕。
对于各种指数法存在的不足,有人提出了各种改进的指数公式,如分指数分级评分迭加法(姚斐1998);用分指数合成计算环境质量综合指数的方法(谢宏斌1998);把水质类别考虑进综合指数以求评价方法统一的综合指数计算公式〔5〕等。
2.2 模糊评价法1965年美国L.A.Zadeh教授著名的《模糊集合》一文的发表,标志着模糊数学的诞生并很快发展起来。
由于水环境中存在大量不确定性因素,水质级别、分类标准都是一些模糊概念,因此模糊数学在水质综合评价中得到广泛应用。
应用模糊数学进行水质评价时,对一个断面只需要一个由P项因子指标组成的实测样本,由实测值建立各因子指标对各级标准的隶属度集。
如果水质级别为Q级,则构成P×Q的隶属度矩阵,再把因子的权重集与隶属度矩阵进行模糊积,获得一个综合判集,表明断面水质对各级标准水质的隶属程度,反映了综合水质级别的模糊性。
由于模糊数学的突出特点在于对事物的判别与评价,因此,有关模糊评判的其它方法都在水质综合评价中得到应用。
例如,模糊模式识别理论在环境质量评价中的应用研究〔6〕,应用模糊数学中模糊聚类的最大矩阵元法和模糊相关分析法对水质进行分析、聚类和评价〔7〕,此外还有模糊贴近度法、模糊距离法及模糊综合评判与加权平均复合模型应用于水质评价〔8〕等。
从理论上讲,模糊评价法由于体现了水环境中客观存在的模糊性和不确定性,符合客观规律,具有一定的合理性。
但是,从目前的研究情况来看,由于在模糊综合评价中,一般采用线性加权平均模型得到评判集,使评判结果易出现失真、失效、均化、跳跃等现象,存在水质类别判断不准确或者结果不可比的问题,而且评价过程复杂,可操作性差。
因此在应用模糊理论进行水质综合评价方面还需进一步研究,研究的关键性问题是解决权重合理分配和可比性。
2.3 灰色评价法灰色评价法是用灰色系统的方法来评价河流水质。
研究者认为,由于在水环境质量评价中所获得的数据总是在有限的时间和空间范围内监测得到的,所提供的信息不完全或不确切,因此说水环境是一个灰色系统,即部分信息已知,部分信息未知或不确切的系统,可以用灰色系统的原理来进行水质综合评价〔9〕。
用灰色系统理论进行水质评价的基本方法是计算断面水质中各因子的实测浓度与各级水质标准的关联度,然后根据关联度大小确定断面水质的级别,根据同类水体与该类标准水体的关联度大小还可以进行优劣的比较〔9～12〕。
应用于水质综合评价的灰色系统方法有灰色聚类法、灰色贴近度分析法、灰色关联评价方法等。
灰色聚类法是通过建立与隶属函数相似的白化函数(或称功效函数),进行灰色聚类,确定所有断面综合水质的级别;灰色贴近度分析法是对灰色聚类法的改进,将聚类函数的确定由分段、分斜率计算改为分段共斜率计算,并用共斜率的方法来确定聚类元素与其理想子集的贴近程度,从而确定其所属类别〔10〕;灰色关联评价方法是以断面水质中各因子的实测浓度组成实际序列,各因子的标准浓度组成理想序列,不同标准级别组成的不同理想序列,使用灰色关联度分析法计算实际序列与各理想序列的关联度,最后按照关联度的大小确定断面综合水质的级别,此为单断面水质综合评价的灰关联评价法;把灰色关联度评价法应用于研究具有多断面的区域水环境质量评价问题,就得到了区域水质综合评价的灰关联分析法〔11〕。
如果将待评价样本作为事件,水质级别作为对策,构成局势,还可应用灰色局势决策模型进行水质综合评价〔12〕。
与模糊数学方法一样,灰色评价法由于体现了水环境系统的不确定性,在理论上是可行的,并且具有简单、可比的优点,缺点是存在分辨率低等问题。
但由于灰色评价法可满足水环境质量评价的基本要求,可以通过进一步完善来克服这些缺点。
2.4 物元分析法物元分析法是物元分析的基本理论在水环境质量评价领域的应用。
针对水环境中各项评价指标的不相容性,有人提出利用物元分析法来解决这一问题。
物元分析法是根据各级水质标准建立经典域物元矩阵,根据水质监测值建立节域物元矩阵,然后建立各污染指标对不同水质标准级别的关联函数,取关联度最大值对应级别即为所评价水质级别〔13〕。
关联函数与灰色评价法的关联度及模糊评价法隶属度的区别在于,建立在可拓集合基础上的取值区间拓宽到实数轴,可拓集合的关联函数可用代数式表示,这就使得解决不相容问题能够定量化,有助于从变化角度识别变化中的事物,更能反映事物的状态,具有较高的分辨率,可进行优劣排序〔14〕。