水质评价与模糊综合评价法PPT课件.ppt

1 第二讲水质评价与模糊综合评价法 2 国内外水环境质量评价研究概况水环境评价存在问题与发展趋势评价方法介绍模糊综合评价法概述模糊综合评判模型模糊综合评价步骤六安市淠河水质模糊综合评价淠河评价结论方法创新之处 3 一 国内外水环境质量评价研究概况 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20世纪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 水质评价是研究人类水环境质量的变化规律 评价人类水环境质量的水平 并对水环境要素或区域水环境性质的优劣进行定量描述的科学 也是研究改善和提高人类水环境质量的方法和途径的科学 水质评价按评价的时间划分 有回顾评价 现状评价和影响评价 其中 水质现状评价是根据近几年水环境监测资料对一个地区的水环境质量现状进行评价 通过水质现状评价可以了解过去人类活动对一个地区水环境质量各要素的影响后果 从而可以进一步追索造成污染的原因 便于制定和采取综合措施 在治理污染的同时 积极的进行污染预防 是水环境影响评价的基础 5 1 国外水环境质量评价研究概况 20世纪初 世界上一些河流水质日趋恶化 用水安全得不到保证 水质问题越来越受到人们的重视 水质评价工作也随着发展起来 最早是德国科学家柯克维兹和莫松等提出了生物学的水质评价分类方法 随后英国科学家根据河流水质情况 提出以化学指标对河流进行污染分类 1965年 美国俄该俄州河流卫生委员会的赫尔顿R K Horton 提出了一种水质评价的指数体系 并提出了制定指数的步骤 即豪顿水质指数 QI 标志着水质现状评价工作的开始 随后R M Brown等于1970年在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 即建立了水质指数 WQI 意大利斐拉拉大学卫生研究所提出的普拉特水质指数 6 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 7 2 国内水环境质量评价研究概况 中国始于20世纪50年代 在全国主要河流 湖泊 水库 上进行水质评价工作 1960年提出了中国河流水化学特征报告及有关图表 1972年 包含了水质评价内容的 北京西郊环境质量评价研究 树立了我国水质评价研究上的第一个里程碑 随后 开展了官厅水库 松花江 图们江 白洋淀 湘江 杭州西湖 武昌东湖 昆明滇池 太湖 东海海域及南海海域等水环境的专题质量评价工作 8 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 取得较好的结果 9 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 10 二 水环境评价存在问题与发展趋势 11 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 丢失一些信息等不足 因此迫切需要进行评价方法的创新 12 3 不适于水资源可持续利用的研究和国家对水资源利用的战略指导 一个合理的 能真实反映水资源状况的水资源评价模型 对水资源可持续利用的研究和国家水资源战略的制定是极为重要的 它不但能评价水资源的现状 而且能为国家的长期社会经济发展作宏观的战略指导 但目前水资源的评价方法的片面性往往不能达到本目标 4 由于对水质综合评价的基本原则尚存在分歧 因此在水质类别判定上各种方法的结果经常不一致 一部分人认为 水质综合评价要考虑各种指标的综合作用 如果多数指标的级别较低 而仅有几项指标级别高 则不应把综合水质定为较高级别 而实际上 现行国标GHZBI 1999中对地表水综合评价均已确定悲观的原则 即以单项指标最差所属级别确定其综合水质级别 这是符合实际的 因为若某项指标浓度严重超标 已不适于饮用 却仍评为可作为饮用水源地的三类水 将给人民生命健康带来威胁 因此在把环境质量评价方法应用于水质综合评价时要考虑水体环境的特殊性 必须满足水质类别判断的准确性 13 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 14 2 发展趋势 1 水环境质量评价的综合指数法 其基本理论和方法都相当成熟 仍然是水污染评价的一种有效方法 但评价指标的选择和评价标准的采用将得到进一步的完善而走向统一 以提高评价方法的适用性 并成为其它方法评价结果的一种参比 2 系统论 控制论和信息论的发展以及耗散结构论 协同论和突变论的产生 模糊数学 层次分析 灰色系统和人工神经网络等现代系统方法将不断应用于水环境评价 而成为今后研究的一大热点 由单因子模型的定量评价预测向多因子模型的综合评价预测发展 水环境中不同系统方法和藕合是科学发展的必然 随机性 模糊性和灰色性往往共存于所研究的对象和问题之中 因此 水资源研究的随机分析 模糊分析和灰色分析的祸合思路将引起人们的重视 15 3 进行基于方法集的组合评价研究 方法集是指能独立完成对对象进行评价的方法的全体 基于方法集的组合评价方法是指 在评价的基本原则指导下 根据一定的准则和规则从基本评价方法集中抽取若干方法 并运用这些评价方法对待评价对象进行评价 然后寻找理想的组合算法模型对以上评价结果进行优化组合的全过程 通过方法的集成去寻求一个更有效的方法组合 以消除单一方法产生的随机误差和系统偏差 进而解决多方法评价结论的非一致性问题 16 4 建立有效的计算机评价支持系统 根据钱学森提出的处理复杂巨型系统的方法 从定性到定量的综合集成方法 metasynthesis 的基本思想 尝试将多方法组合 交互式思想同先进的技术方法综合起来构成集成式智能化交互式评价支持系统 这种评价支持系统应综合评价对象集 评价目标集 评价人集 评价方法集 及其他的先进技术 如人工智能 知识工程 专家系统 人工神经网络 模糊集理论 计算机信息处理技术等 于一体 形成 人一机一评价对象 一体化模式 即从IDSS向护I3DSS转变 使评价工具具备通用性 规范性 智能性 交互性等特征 17 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 概括起来大致分指数评价法 模糊评价法 灰色评价法 物元分析法 人工神经网络评价法 地理信息系统的应用评价中 另外 还有一些评价方法 如普适指数公式法 层次分析法 水质污染损害率评价法 可拓评价法 密切值法 水质综合特征模式法 矩阵排序法 因子分析方法 主成分分析法等 适用于一些特定场合 应用受到一定限制 三 评价方法介绍 18 1 单因子评价法指用水体中感观性 毒物和生物学等单因子的监测结果对照各自评价标准 确定各项目的水质类别 在所有项目水质类别中选取水质最差类别作为水体水质类别 是现行国家水质标准中确定的悲观评价原则 2 污染指数法污染指数评价法是用水体各监测项目的监测结果与其评价标准之比作为该项目的污染分指数 再通过各种数学手段将各项目的分指数综合运算得出一个综合指数 以此代表水体的污染程度 作为水质评定尺度 指数法综合评价是对整体水体质量的定量描述 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污染的性质和程度的 而且对于全国流域尺度而言 指数化综合评价法计算简便 便于进行水系之间或同一水系时间上的基本污染状况和变化的比较 中国环境监测总站在进行水质评价时采取这种方法 19 对分指数的处理不同 使水质评价污染指数法存在着不同的形式 包括叠加型指数法 均值型指数法 W型水质评价法 加权均值法 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 Brown水质指数法 Ross水质指数法 内梅罗污染指数法 分指数平方和方根法 综合指数混合加权模式 指数聚类法 组合指数模式等 20 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 3 灰色评价法 21 4 模糊评价法 因水体环境本身存在大量不确定性因素 各项目的级别划分 标准确定都具有模糊性 因此 模糊数学在水质评价中得到了广泛应用 其基本思路是 由监测数据建立各指标对各级标准的隶属度集 形成隶属度矩阵 再把因子权重集与隶属度矩阵相乘 得到模糊集 获得综合评判集 表明评价水体水质对各级标准水质的隶属程度 反映了水质级别的模糊性 模糊评价法主要有模糊聚类法 模糊综合指数法 模糊贴近度法 模糊距离法 模糊水质分级评价法 模糊相似选择法 模糊综合评价级数法 模糊综合评判分级保证率法模糊模式识别理论等 22 5 物元分析法 物元分析法是物元分析理论在水环境质量评价领域的应用 其思路是 根据各级水质标准建立经典域物元矩阵 根据各因子的实测浓度建立节域物元矩阵 然后建立各污染指标对不同水质标准级别的关联函数 最后根据其值大小确定水体水质的级别 23 6 神经网路评价法 人工神经网络模拟人类思维方式 对事物的判断 分类不需要预先建立某种模式 只是根据事物的性质特征 采用直观推理判断 人工神经网络应用于水质评价的方法有Hopfield网络模型法 BP网络模型法 RBF网络模型法等 24 四 模糊综合评价法概述 1965年 美国加利福尼亚大学的控制论专家Zadeh教授发表了著名的 FuzzySets 的论文 标志着模糊数学的诞生 由于在综合评价的实践中 待评对象或多或少都具有一定的模糊性 因此 模糊综合评价方法成为目前多指标综合评价实践中应用最广泛的方法之一 1980年 汪培庄教授提出了模糊综合评判模型 陈永义等对该模型提出几种改进方法 王光远研究了模糊综合评判几种数学模型的实质 王道勇给出了模糊综合评判几种失效的判定及处理方法 宋世德等提出加权合成方法来解决模糊综合评判中的失效和失真问题 25 张晓平从理论和应用方面对模糊综合评判进行了研究 并提出了基于贴近度的模糊综合评判结果的集化方法 1993年 陈守煜教授提出 相对隶属度 的概念 并建立模糊优选模型来进行方案的优选 郝聚民等提出影响度因子的概念 改进了相对隶属度的计算方法 王建明 陈守煜建立一个以决策者经验 偏好为监督 同时确定指标权重和决策方案优属度的权监督多级模糊优选模型 陈守煜 刘金禄对模糊优选模型关于权系数的敏感性进行了研究 得到了保持最优决策序列不变的权扰动条件 陈守煜等将模糊聚类 模糊模式识别 模糊优选有机结合起来 建立了统一的循环迭代模型 对于定性指标较多的方案优选问题 姚敏 张森于1998年提出基于模糊一致矩阵的决策方法 黄健元博士将其推广到多层次的情形 张吉等对基于定量指标数据建立的模糊一致判断矩阵进行了改进 张吉军对模糊一致判断矩阵的常用排序方法进行了比较研究 26 五 模糊综合评判模型 权重集 A a1 a2 am 隶属矩阵 27 模糊运算可以写成一般形式 B A R 不同类型的运算 形成不同的评判模型 主要有以下几种 28 1 模型1采用扎德算子 和 V 记作M1 V 即取大取小法 取B A R A R 其中 其含义是将原来的隶属度rij修正为rij ai rij 显然在考虑多因素时 vi i 1 2 m 的隶属度都不能超过wi 同时对每个等级uj而言 即决定bj时 只考虑起主要作用的那个因素 而不顾及其他因素的影响 这是一种 主因素决定型 的综合评判模型 应用该模型进行水质综合评价类别只与权重值最大的因子有关 最大权重因子在哪个类别上隶属度最大 水质的综合评价类别就会落在哪个类别上 这样的评价有时会过分夸大了最大污染因子的作用 变成了实际上只有单因素在起控制作用 从而使多因素的综合评价失去了部分意义 29 2 模型2采用扎德算子 和 记作M2 模型 即取大 乘积算子法 将上模型中的 改为 即 这是一种 主因素突出型 的综合评判模型 由于在第一步模糊运算中采用代数积的方法 即用每一个污染因子的隶属度与权重值相乘 强调了污染因子的权重值和隶属度两者对评价值的共同作用 克服了第一步模糊运算中取小数丢大数的弊端 比算子M1多保存了一些有用的数据 使算子M1的那种过分强调权重的情况得到缓解 30 3 模型3采用扎德算子 和 记作M 模型 即有界和 取小算子法 bj min 1 ai rij 这里并无归一化要求 这也是一种 主因素突出型 的综合评判模型 模型3的优点是计算出来的各级隶属度差距特别大 特征明显比较容易判别 但由于它在第一步模糊运算中采用 取小 的方法 即在每一个污染因子的隶属度和权重值之间取小值 没有突出最大污染因子的权重值和隶属度两者对评价值的共同作用 而后又用叠加的方法掩盖最大污染因子对水质的影响作用 当出现某些因子的污染浓度特别大时 没有得到应有的强调 造成综合评价结果的不合理 在环境质量评价中不宜采用 31 4 模型4采用扎德算子 和 记作M4 模型 即有界和 乘积算子法 bj min 1 ai rij 这是一种 加权平均型 的综合评判模型 模型4在计算时考虑了所有参评因子对环境质量的影响 采用加权的方法既强调了最大污染因子的影响 又使所有的参评因子在评价中均能发挥应有的作用 充分利用了所有的信息 避免了在模糊矩阵的复合运算中取大数时丢小数 取小数时丢大数所造成的不利影响 能使评价成为名副其实的综合评价 比较准确地反映水质的环境质量 32 在大多数情况下 这四种算子的计算结果具有较好的趋同性 所得出的评价结果基木是一致的 但在某些情况下 会出现不同的复合运算子得到的水质评价的结果不一致的情况 如当选取的评价因子中某一项污染浓度较高 而其余的污染浓度较低时 选用不同的算子会产生完全不同的评价结果 加权平均型 模型具有比较优势 33 六 模糊综合评价步骤 模糊综合评价是通过建立等级模糊子集把反映被评事物的模糊指标进行量化 然后利用模糊变换原理对各指标综合 其一般步骤为 1 确定评价对象的因素集即确定评价指标以m个评价指标 u u1 u2 um 2 建立评价集V V1 V2 Vc 即等级集合 每一个等级可对应一个模糊子集 34 3 建立隶属函数 进行单因子评价 确定模糊关系矩阵R 由于水质污染程度和水质分级标准都是模糊的 所以用隶属度来描述分级界限较合理 首先根据各指标的5级标准 做出5个级别的隶属函数 如何建立隶属函数 至今仍无统一方法可循 主要根据实际经验来进行对应法则的探求 早些年国内有张南纶提出的模糊统计法 屈盟生提出的三分法 马谋超 曹志强提出的多维量表法等 国外有示范法 1972年 Zadeh 统计法 1976年 H M Harah 蕴含解析法 1976年 M Kochen 等 35 隶属函数是在客观规律的基础上经过人们的综合分析 加工改造而成 是客观事物本质属性经人脑加工后的表现 隶属函数确定通常采用模糊分布法 通过选定某些带参数的函数表示某种类型的模糊概念的隶属函数 论域为实数域R 然后通过实验确定参数 常用的分布类型升 降半梯形 有的评价指标是以数值越大水质越优 则此类指标以升半梯形分布来建立隶属函数 其函数形式如下 36 对 级水的隶属函数 即j 1 37 对 级水的隶属函数 即j 2 3 4 38 对 级水的隶属函数 即j 5 39 有的指标是以数值越小水质越优 则此类指标以降半梯形分布来建立隶属函数 其函数形式如下 40 对 级水的隶属函数 即j 1 41 对 级水的隶属函数 即j 2 3 4 42 对 级水的隶属函数 即j 5 43 其中Ci i污染因子实测浓度 i 污染因子 i 1 2 m j 水质等级 j 1 2 3 4 5 Sij i污染因子j级标准值 rij i污染因子对j级水的隶属度 当Ci给定 可以用以上隶属函数求出水样中第i个污染因子分别对各级水的隶属度 由此确定一个i j阶模糊关系矩阵R 44 4 确定评价因素的模糊权重集 权重的确定方法有多种 如何合理确定各级评价指标的权值 目前没有统一的方法 常用超标法来确定权重 超标法是根据污染物对水质污染大 权重大的原则来决定权重的 其计算式为 对DO数值越大水质越优型 ai bi ci 对其他指标数值越小水质越优型 ai ci si 式中 ai ci bi si分别为第i种评价指标的权重 实测浓度 多级浓度标准的最小值和最大值 为了进行模糊复合运算 各单因子权重必须归一化处理即 aoi ai 则A a1 a2 am 45 5 模糊综合评价 综合评价集B A R b1 b2 bc 其中bj是由A与R的第j列运算得到的 它表示被评事物从整体上看对Vj等级模糊子集的隶属程度 模糊评价模型有四种 前面介绍 加权平均模型具有比较优势 46 6 模糊综合评价结果加权平均处理 实际中最常用的方法是最大隶属度原则 但此方法的使用是有条件的 存在有效性问题 可能会得出不合理的评价结果 因此 最大隶属原则的使用是有条件的 探讨了最大隶属原则的有效问题 并提出了改进的方法 对B b1 b2 bc 定义 其中 sec bj 表示B中的第二大分量 和 分别是B中最大分量与次大分量占量总和的比例 易得 1 c 1 0 1 2 再由 和 定义 c 1 c 1 2 0 1 0 1 再定义 c 1 2 c 1 可以证明 0 由 的定义可以看出 越大 最大隶属原则有效度越高 因此可以用 指标对最大隶属原则的有效性进行度量 表给出了一般情况下 的不同范围对应的最大隶属原则的有效情况 47 表 与最大隶属原则的有效性关系 48 一般情况下 当 0 5时 最大隶属原则是低效的 不宜采用 就提出了应用加权平均隶属等级的方法 加权平均原则是基于这样的思想 将等级看作一种相对位置 使其连续化 为了能定量处理 用 1 2 3 c 依次表示各等级 并称为各等级的秩 然后 用B中对应的量将各等级的秩加权求积得到被评事物的相对位置 可表示为 B 式中 bj为隶属于第j等级的隶属度 k为待定系数 k 2 目的是控制较大的bj所起作用 可以证明 当k 时 加权平均原则就是最大隶属原则 加权平均原则对模糊综合评价结果向量进行分析 不仅能评价出水质的等级 而且能对多个水质样本进行比较排序 49 以上为模糊综合评价的六个基本步骤 其中第3步和第5步为比较核心的两步 第3步为模糊单因素评价 本质上是求隶属度 第5步合成本质上是对模糊单因素评价结果的综合 真正体现了综合评价 50 1 淠河简介淠河古名比水 两河口以上分两支 西支称西淠河 东支称东淠河 两河口以下至正阳关入淮河为本干 称为淠河 其上以东淠河为主源 流域 东界东淝河 西邻汲河 南依大别山北麓 北达淮河 流域面积达6000平方公里 其中山区占70 4 丘陵区占23 2 平原占6 4 河道总长度260公里 平均比降1 46 西淠河古称湄水 也叫西河 麻布川 源流为黄氏河 源出鄂 皖交界的天堂寨 高程1729米 东淠河在佛子岭水库以上也分两支 东支为黄尾河 西支称漫水河 七 六安市淠河水质模糊综合评价 51 漫水河为淠河的主源 源出鄂 皖交界的挂笼尖 高程1698米 北侧 黄尾河源出岳西县多枝尖 高程1721米 的金岗岭的北侧 淠河是六安市境内最大的天然河流 宽约80 300m 河床积沙厚度3 22m 常水位35 3m 最低水位34 5m 其源头建有佛子岭 磨子潭 响洪甸三座大型水库 经霍山穿六安市 在寿县正阳关入淮河 目前 六安市区和霍山县绝大部分的生活污水 工业废水排入淠河 由于城市污水未经处理排放 致使淠河水质污染严重 据环保部门监测 其水质通常在 类之间 有时劣 类 达不到水质规划目标 52 2 评价因子及其监测值 根据中国环境监测总站 环境质量综合评价技术导则 的有关规定 结合六安市 十五 期间地表水监测情况 选择溶解氧 高锰酸盐指数 生化需氧量 氨氮 挥发酚 氰化物 砷 六价铬共8项监测因子为评价因子 53 2001 2005六安市淠河水质监测结果表单位 mg l 54 3 评价标准 表地表水环境质量标准 GB3838 2002 单位 mg l 55 表地表水环境质量标准 GHZB1 1999 单位 mg l 56 4 水质评价 1 2001 2005年水质变化趋势分析按照上述评价步骤对淠河2001 2005年水质进行评价 结果见表 57 六安市2001 2005年的淠河水质模糊综合评价结果统计表 58 根据最大隶属度原则的有效性判断可知 2002年和2004年最大隶属度原则是有效的 而2001年 2003年和2005年最大隶属度原则是低效的 采用加权平均原则对2001年 2003年和2005年水质模糊综合评价结果进行计算 得到 B 3 143148 1 397516 1 766668 可以看出 2001年水质属于 级偏向 级 2003年水质属于 级偏向 级 而2005年水质属于 级偏向 级 为了便于更好地比较水质差别 也采用加权平均原则对2002年和2004年水质模糊综合评价结果进行计算 得到 B k 2 1 371296 1 39516 可以看出 2002年和2004水质属于 偏向 而2002年水质优于2004年 2001 2005年淠河水质评价结果见下表 59 2001 2005年淠河水质评价结果表 60 用EXCEL对年份和隶属度的一一对应关系作出2001 2005年六安市淠河水质趋势分析图 结果如下 61 根据图表和模糊综合评价结果可以得到 1 2001年淠河水质属于 级 2002年 2003年 2004年水质属于 级 偏向于 级 而2005年淠河水质属于 级 偏向于 级 2 2001年到2005年淠河水质由好到差的依次排序为 2002 2004 2003 2005 2001 3 加权平均方法得出的结果与最大隶属度原则方法得到的结果虽然有点出入 但结果较符合实际情况 4 由于2002年新的地表水环境质量标准 GB3838 2002 的执行 提高了环境质量标准的级别 因而2002年水质明显好于2001年 处于 级 2002年到2004年淠河水质基本平稳 处于 级 2004年六安市城市污水处理厂开始投入运行 但由于城区污水管网没有配套完成 导致大量生活污水和工业废水仍然未纳入城市污水处理厂进行集中处理 同时 随着经济的发展和居民生活水平的提高 六安市生活污水和工业废水排放量在逐步增加 导致2005年淠河水质下降 水质处于 级 62 2 水质空间变化趋势分析 2005年断面污染变化 2005年淠河各断面水质监测结果表 63 2005年淠河水质评价结果表 64 65 根据图表和模糊综合评价结果可以得到 1 窑岗嘴大桥断面和大店岗断面水质均属于 级 但窑岗嘴断面水质略优于大店岗断面 光华厂渡口断面水质属于 级 新安渡口断面水质属于V级 2 六安市淠河各断面水质变化由好到差依次排序为 窑岗嘴大桥 大店岗 光华厂渡口 新安渡口 结果较符合实际情况 66 3 在六安市城区上游的窑岗嘴大桥断面由于未受到城区城市生活污水和工业废水的污染 水质清洁 处于 级 淠河到达六安市城区后 由于受到部分城市生活污水和工业废水汇入的共同影响 其中游光华厂渡口断面水质明显下降 处于 类 经过六安城区后 由于受到大量的城市生活污水 工业废水和面源汇入的共同作用 其下游新安渡口断面水质进一步恶化 水质处于V级 已达不到规划水质目标 经过89km的水体自净作用 其出境断面 入淮 大店岗断面水质已经大大好转 水质清洁 处于 级 六安市城市污水处理厂于2004年投入试运行 但由于六安市城区污水管网没有配套完成 导致污水处理厂实际运行负荷不足设计能力的一半 结果六安市城区仍然有大量的生活污水和工业废水未经过任何处理直接排入淠河 致使新安渡口断面水质未见明显好转 仍然达不到规划目标 但经河流水体自净作用 位于淠河入淮处的大店岗断面 水质比较清洁 能达标 67 3 2005年水质水期变化趋势分析 表新安渡口断面各水期水质监测结果统计表单位 mg l 68 新安渡口断面水期评价结果表 69 70 根据图表和模糊综合评价结果可以得到 1 在枯水期 新安渡口断面水质属于V级 在平水期 新安渡口断面水质属于 级 偏向于 级 而在丰水期新安渡口断面水质属于 级 2 淠河新安渡口断面水质在各水期的变化由好到差依次排序为 丰水期 平水期 枯水期 3 在枯水期 由于河流流量很小 致使污染物稀释扩散作用以及水体自净能力弱