基于模糊可变集合理论的改进型加拿大水质指数评价方法及应用

为解决加拿大水质指数(CCME WQI)的缺陷问题,基于模糊可变集合理论,将水质不确定分析纳入评价,并建立了改进的CCME WQI模型,之后以新通扬运河的水质动态评价为例验证了该模型。结果显示,与传统模型相比,改进的CCME WQI模型的评价结果更为严格,且有效克服了传统CCME WQI模型的突变问题,具有更好的水质预警效果。     

CCME WQI在我国水质评价中的应用

为探讨CCME WQI在我国水资源管理中的适用性,以四个典型水功能区的水质评价为例,对比分析了评价法CCME WQI与我国常用的内梅罗指数和单因子指数评价法的评价效果。结果表明,当无污染物超标时,三种评价方法的评价结果一致;当超标污染物较少时,CCME WQI与单因子指数评价法的评价结果基本一致,且均比内梅罗指数评价法的评价结果严格;当超标污染物较多时,CCME WQI评价法的评价结果比另外两种方法的评价结果严格。总体来看,CCME WQI评价法适用于我国的水质评价。     

基于地累积向量模型的湖泊沉积物重金属污染评价

由于矿物质组成的不均匀性,沉积物中重金属的背景值往往具有不确定性,而传统的地累积指数模型难以处理这类具有不确定性的重金属污染评价问题。基于不确定性分析理论,对传统的地累积指数进行改进,构建了地累积向量模型。对洞庭湖荆江口段沉积物的重金属污染评价结果表明,与传统地累积指数模型相比,地累积向量模型在重金属污染的不确定性分析与综合评价方面均有显著优势;洞庭湖荆江口段的沉积物重金属污染等级为"偏中污染",且关键污染因子为镉、汞。     

基于改进等标污染负荷的资江娄底段重金属污染源评估

传统的等标污染负荷方法忽视了污染物背景值对稀释作用的影响,当背景值占容许限值的比例较大时评价结果偏低,会导致水环境评价偏好。为此,建立了改进的等标污染负荷模型,并将其应用于资江娄底段的重金属评估。评价结果表明,与传统模型相比,改进的等标污染负荷评价结果更为严格,且能有效地反映背景值对稀释作用的影响;资江娄底段重金属等标污染负荷的排序为锑铅砷镉,其中锑的等标污染负荷为31.068×10~8 m~3,大约相当于资江娄底段地表水量的87.8%,表明锑对资江娄底段的水环境和水生态具有潜在的危害。     

基于混合集成学习算法的香港林村河水质指标预测

水质指数(WQI)是评价地表水水质最常用的指标。传统的WQI计算费时,且在派生子指数时常常产生错误。对此,使用4种独立算法(随机森林(RF)、额外树回归(ETR)、梯度提升回归(GBR)、XGBoost)和5种新的混合集成算法(Adaboost+RF、Adaboost+ETR、Adaboost+GBR、Adaboost+XGBoost及Stacking混合模型)来预测香港林村河的WQI值。收集香港大埔区下游TR-12监测站1987～2019年的数据,利用Pearson相关系数构建11个不同的输入参数组合,将数据按7∶3分为训练数据集、测试数据集两组,使用5种统计和视觉评价指标评价模型。结果表明,生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)对WQI值的预测影响最大,Stacking混合模型的性能最优。     

水源地水污染物健康风险的未确知评价

基于风险评估及水源地水环境健康影响特点,以风险度作为评价指标,将环境污染和人体健康相联系,定量描述污染物对人体健康危害的风险,建立了水体中污染物致癌性健康危害风险评价的未确知数学模型。通过该模型可方便得到水体污染物致癌性健康危害的风险度及其相应的可信度值,同时也可确定水质健康风险超标的可信度。实践证明该方法简便、结论可靠,对水源地水污染物健康危害评估、水环境综合管理及合理调度与风险预警提供了新的理论依据。     

基于改进的物元模型在水质评价中的应用

针对物元模型中待评物元的量值超出了节域范围使关联度无法计算及单一权重法确定指标权重存在的不足,对物元模型进行了改进,改变关联度和等级评定的计算方法,在权重方面考虑主客观信息一致化的组合权重,将改进的物元模型应用于某河流监测断面水质评价中,并与模糊数学法评价结果进行比较。结果表明,该监测断面水质类别为Ⅳ级,评价结果更合理,改进物元模型克服了超出节域范围无法计算及超出节域范围无法体现差异程度的问题,并将模糊数学法通过隶属度刻画的[0,1]拓宽到关联度(-∞,+∞)范围,为水质评价提供了一种新思路。     

山底河流域重金属污染特征分析

山底河流域地表水体下游存在多处污染源,导致山底河水质变差,水体中多种重金属离子严重超标。为此,以山底河流域地表水体为例,布置了11个点位,自上游至下游分别编号为S1-S2、S3-S4、S5-S11,采用单项污染指数评价法和内梅罗综合污染指数法评价了重金属污染现状,同时采用相关性分析法分析酸性老窑水中重金属特征因子情况。结果表明,地表水重金属含量浓度空间差异性较明显,低等变异(C_V≤50%)、中等变异(50%C_V≤100%)、高等变异(C_V100%)分别占42.9%、14.3%、42.9%,其中Hg、Cd、Mn的超标率超过50%,Mn的超标倍数达千倍,Cd的超标倍数亦近百倍;流域仅2个取样点水环境质量综合污染指数W_(WQI)≤1,水质优良,有4个取样点W_(WQI)在1～10之间,水质较好,其余5个取样点水质差,其中3处水质极差,分别为S6、S7、S9,W_(WQI)分别为388、456、137,数值极高;Zn、Cd、Mn之间具有极强相关性,其污染源为酸性老窑水。     

基于WQI的河网水系水质评价及时空特性分析

为全面了解上海市主要河网水质的变化情况,基于2015～2020年主要河流上19个水质监测断面逐月水质监测数据,采用综合水质标识指数(WQI)进行水质评价,基于M-K趋势检验法分析研究区域水质的年代际和年内变化特征,通过比较南北部河流以及上、中、下游的水质变化,分析该地区主要河网水系水质的空间变化及时空差异特性。结果表明,上海市主要河网水系水质整体WQI均值为62.32,水质评价等级为中等;水质WQI值有显著上升趋势;南部河流水质优于北部河流,WQI值从上游向下游依次减小,水质沿程有所变差,但干流水质总体优于支流。研究结果可为类似河网水系的水质评价及水环境保护与管理提供参考。     

淮河蚌埠段水环境健康风险评价

根据淮河蚌埠段2000～2004年水质监测资料,对蚌埠闸下、新铁桥下和涡河入淮口三个水质断面的环境健康风险状况进行了评价,定量描述了水环境污染对人体健康的潜在危害.结果表明.淮河蚌埠段各断面水环境健康危害来自于基因毒物质和躯体毒物质,饮水途径各类污染物均超过国际推荐的最大可接受水平.该评价为水环境风险管理和水环境保护决策提供了依据.     

基于不确定分析的改进灰水足迹模型及应用

鉴于传统的灰水足迹模型难以处理具有不确定性的灰水足迹评价问题,基于不确定性分析理论,提出了改进的灰水足迹模型,并将其应用于太湖流域的水质性缺水研究中。结果表明,与传统的灰水足迹模型相比,改进的灰水足迹模型通过引入不确定性分析理论,能更准确地计算污染物的灰水足迹期望和水质性缺水风险概率,从而量化研究区域的综合水质性缺水程度;2010~2014年太湖流域的水质性缺水风险概率分别为1.00、1.00、0.93、0.97、0.82,其中总氮的灰水足迹期望依次为676.7×10^8、592.6×10^8、576.3×10^8、463.9×10^8、503.7×10^8 m^3,为太湖流域水质性缺水的主要诱因;改进的灰水足迹模型与水功能区水质达标率模型评价结果基本一致,能准确有效地量化研究区域的水质性缺水状况。     

基于三角模糊数的湖北省灰水足迹评价

为解决传统灰水足迹模型污染物容许限值不确定性的问题,基于三角模糊数理论,建立了改进的灰水足迹模型和污染风险评估模型,并将其应用于湖北省的灰水足迹评估中.结果 表明,2017年,湖北省COD、总氮、氨氮、总磷的灰水足迹依次为三角模糊数(129.8×108,259.7×108,346.2×108)、(360×108,720...     

改进主成分分析法在南淝河水质评价中的应用

针对传统主成分法的逆指标化、无量纲化和构建综合指标三方面的问题进行改进,将指标特征值变换为指标相对隶属度、同步解决逆指标和无量纲化问题,改进特征向量方向选取方法,据此构建的综合指标解决了传统主成分分析法可能出现的指标相悖问题,并将其应用于南淝河水质综合评价中,与传统主成分分析法做了比较。结果表明,改进的主成分法计算效率高、水质评价合理。     

基于改进的POME模糊综合评价模型的江苏省河流生态健康评价

为评价江苏省河流生态健康状况,选取反映河流水生境、水生物、社会服务、水管护四个方面的11个评价指标构建评价指标体系,针对传统的基于POME的模糊综合评价模型在权重确定过程中过于主观或完全客观、评价等级确定过程中信息缺失导致结果片面的弊端,利用组合赋权法及加权平均原则加以改进,应用改进后的评价模型评价全省32条骨干河流。发现江苏省河流生态健康综合评判等级值为1.997,整体生态健康状况良好。该模型评价结果与实际情况相符,用于河流生态健康评价切实可行。     

投影寻踪法在再生水利用风险评价中的应用

为全面反映再生水利用风险,以健康风险、经济风险和生态环境风险3个因素为准则层,选取12个相关评价指标作为评价再生水资源利用风险的指标确定评价标准,并以重庆市、四川省、贵州省和云南省为例,采用投影寻踪法对其再生水利用风险进行评价,利用遗传算法进行最佳投影方向向量的求解。结果表明,重庆市和四川省的再生水利用风险较高,贵州省的再生水利用风险较低,云南省的再生水利用风险低,评价结果与实际情况相符,可见投影寻踪法评价城市再生水利用风险可行、有效。     

水资源水量水质保护的多目标耦合模型设计

为优化配置水资源,提高水资源质量,提出水资源水量水质保护的多目标耦合模型设计方法,将可供水量、需水量、水环境综合评价指数、水质总量、水量平衡作为约束条件,将生态环境效益、经济效益和社会效益作为优化目标构建水资源水量水质保护的多目标耦合模型,采用粒子群优化算法求解水资源水量水质保护的多目标耦合模型。试验结果表明,经过所提模型优化后水资源质量提高,水资源需求量降低,验证了所提方法的有效性。     

贝叶斯方法在水环境系统不确定性分析中的应用述评

贝叶斯方法是解决不确定问题的新思路,评述了以贝叶斯公式、贝叶斯统计推断及贝叶斯网络为基础的贝叶斯方法在水质评价、水环境模型参数识别、水环境管理及风险决策方面的应用。贝叶斯公式可很好地解决水质评价中监测数据、水质级别、水质标准等蕴含的不确定信息。贝叶斯统计推断耦合水环境模型为模型参数识别提供新方法,其应用难点为贝叶斯后验分布的计算。介绍了后验分布的离散贝叶斯算法、传统及改进MCMC算法。贝叶斯网络在水质评价、模型预测、水环境管理及风险决策中可同时考虑多个变量的综合作用,得到影响管理决策各因素的不确定性信息,为水环境的管理决策提供科学依据。     

引入SPA理论的灰色聚类河流健康评价耦合模型

传统灰色聚类评价法的白化权函数覆盖范围偏小,且综合评价基于最大隶属度原则来确定,这种做法往往会忽略重要信息,因而对白化权函数作出改进并引入集对分析模型,用联系度分量代替聚类系数,发挥集对分析与灰色聚类的各自优势,运用主、客观组合赋权法确定各指标权重,建立了改进灰色聚类-SPA耦合模型,并应用于河流健康评价。结果显示,河流健康等级与现状水平一致,表明该模型适用于河流健康评价的研究。此外,根据综合评价结果,提出该河流在相关方面应加强治理与监管,逐步改善水质和保护水生生物群落的完整性。