基于主成分分析法的现有水质评价体系改进探讨

针对中国现行的单因子评价法存在水体过保护问题,在系统分析765个国控河流断面水质状况的基础之上,提出利用主成分分析法(PCA)首先识别河流主要污染指标、再以单因子评价法对主要指标进行水质评价的联合应用方法。将单因子评价法、PCA-单因子评价法的评价结果进行比较,两种方法对河流主要污染指标的识别较一致;将PCA和单因子评价法联合应用于水质评价,能更真实、客观地反映河流水质状况,有利于作出科学管理决策。     

浮游植物对不同紫色母岩净化景观水体效果的指示

为比较水体中浮游植物群落对不同紫色母岩净化景观水体效果的指示作用。选取重庆地区分布面积较广的蓬莱镇组(S1)、沙溪庙组(S2)、飞仙关组(S3)和遂宁组(S4)4种不同紫色母岩,将其灭菌后加入未灭菌的取自西南大学崇德湖的景观水体中,进行生态缸构建。测定水体理化性质、微量元素以及浮游植物群落结构。结果表明:利用浮游植物密度和功能群对景观水体水质的指示作用与利用水体理化指标的评价结果一致,而利用浮游植物生物量对景观水体水质的指示作用与利用水体理化指标的评价结果不符;对各组生态缸中水体元素和浮游植物优势功能群进行PCA分析,结果发现,水体中的部分微量元素与浮游植物的优势功能群Wo和X1呈现相关性。实验表明,浮游植物密度和浮游植物功能群可用于指示景观水体水质;相比于对照组,4组紫色母岩生态缸水体中的微量元素Cu、Mg可能通过对优势功能群Wo的抑制作用降低水体富营养化程度,具体机理需进一步研究。     

补水景观湖水生态系统构建对水质的影响及因子分析

以广州市最大补水人工景观湖白云湖水生态系统构建示范区为对象,利用综合污染指数评价了以沉水植被构建为主的修复措施对示范区水体水质改善的影响,并应用因子分析法对各水质指标和生态因子之间的相互关系进行了研究。综合污染分析结果表明,恢复沉水植物后,示范区水体各项污染物浓度大幅降低,水质从V-劣V类提高到III-IV类,水体综合污染状态由严重污染改善为轻污染。因子分析显示,10项水质指标可划分为四类主因子来反映水质状况,其中,第一主因子主要反映水体营养盐指数,第二主因子反映水体有机污染指数,第三主因子反映温度变化对水质的影响,第四主因子反映水体的酸碱度;综合评分结果说明了生态系统构建后水质综合评分可大幅降低,且月评分结果呈现温度越高、水质越优的特点,水体特征呈现向草型水体发展的趋势。上述结果表明,水生态系统构建可有效改善示范区水质,是保障城市河道补水水源安全的有效方法。     

在长江水质评价中某些方法的探讨

水质评价是水源管理的一个基本任务,目前水质评价的一个倾向是用多项水质参数建立水质评价的数学模型,通过模型计算出表征水质优劣的评价指标。一般都认为这种方法能简单又概括地反映水体水质状况,并使于作水体污染地区间或变化趋势的对照比较。所以,近年来国内在对水质评价数学模型的研究方面进展也很快。从模型的性质看,其中多属于所谓     

广西龙江底栖硅藻水质生物监测方法

2013年9月份龙江流域设20个采样点,综合采用硅藻多样指数法、硅藻指数法、硅藻生态类群评价法以及理化指标验证法,结合GIS技术对龙江水质进行评价,并提出了基于硅藻指数的水质比较评价的DIR法。结果表明,9月份,龙江流域水质总体处于中偏好水质标准;河流水体上游水质好于下游,支流好于干流;其中,下板六水电站、环江水文站、刘三姐乡、下江坝村、安马乡水质很好,而三岔镇、拉浪乡和大湾村水体水质很差。发现多样性指数法不适合龙江水质的评价,各种评价方法各有特点,为了研究的科学性和实用性,各种水质评价方法的联合采用是必要的。     

北京市区人工湖水质时空变化特征及水污染防治对策探讨

以北京16个人工湖的水质资料为基础,参考单因子水质标识指数法进行水质评价,分析北京市区人工湖水质的时空变化特征及其主要影响因素。结果表明:(1)位于北京市区北部、西部和中部的人工湖水质可满足一般景观用水水质要求,而东部、南部的人工湖水质状况则尚需进一步改善。(2)不同行政区人工湖水质指数平均值为:海淀西城东城朝阳。(3)蓄水量大的人工湖对污染物的稀释作用更显著,湖体自净能力也相应增加。(4)改善北京市区人工湖水质的途径主要包括避免雨水地表径流直接污染水体、优化驳岸设计、提高污水处理厂出水水质和建立较完善的水生动植物生态系统。     

溶解氧水质质量系数的倒数处理

目前,在评价水质时,溶解氧是个很重要的指标,它反映出水体的污染状况。本文在采用水质质量参数法进行水质评价时,对溶解氧进行倒数处理,用以判断水质状况。 具体步骤如下: 选择的评价参数有:溶解氧、化学耗氧量、氰化物、氟化物、氨氮、挥发酚等六项。 评价模式:     

因子分析及其在河网水质综合评价中的应用研究

对因子分析方法在天然水体水质评价中的应用进行研究,证明在数据较为缺乏的情况下,使用因子分析方法可以损失较少信息,减少评价指标,针对主因子进行分析,使水质评价结果更为合理和有效。同时,利用因子的得分值还可以将不同地区进行比较分析。应用因子分析对河网地区典型河流的水质状况进行分析,发现了增长潜力较大的主要因子,并对该地区的水质状况做出了符合实际的总体评价,表明因子分析在水质评价中具有重要应用价值。     

淮河中上游轮虫群落结构分析及水质评价

轮虫作为水体污染的指示生物之一,其数量和种群组成可以用来评价水体的水质情况;但是,目前淮河流域水质评价仍以常规的理化指标评价为主,缺乏利用轮虫评价河流水质方面的研究。2012年12月和2013年7月,对淮河中上游10个生态监测点进行现场调查,获取轮虫种类、密度及水体理化指标等;利用生物多样性指数和综合营养状态指数分析水体污染和营养化状况,并利用Canoco软件分析轮虫群落结构与环境因子的关系。结果表明:研究期间共获得轮虫46种,其中污染指示种36种;各生态监测点具有不同的优势种群;总磷(TP)、化学需氧量(COD)和总氮(TN)是轮虫群落结构的共同环境影响因子;总体上水质从冬季到夏季有恶化的趋势,营养化程度有增加的趋势。研究工作可为淮河生态环境评估以及与富营养化密切相关的其他污染问题研究提供基础资料和依据。     

因子分析及其在河网水质综合评价中的应用研究

对因子分析方法在天然水体水质评价中的应用进行研究，证明在数据较为缺乏的情况下，使用因子分析方法可以损失较少信息，减少评价指标，针对主因子进行分析，使水质评价结果更为合理和有效。同时，利用因子的得分值还可以将不同地区进行比较分析。应用因子分析对河网地区典型河流的水质状况进行分析，发现了增长潜力较大的主要因子，并对该地区的水质状况做出了符合实际的总体评价，表明因子分析在水质评价中具有重要应用价值。     

秋季艾比湖流域水质综合分析与评价

河流综合水质评价是水环境治理中的基础性工作。于2014年10月在艾比湖流域的55个采样点采集地表水样,将pH、COD、溶解氧(DO)作为评价因子,采用单因子污染指数法、内梅罗污染指数法和综合污染指数法进行了水质评价,并探讨了艾比湖流域的总体污染状况。结果表明:(1)艾比湖流域4种水体污染程度为河流裸露湖床水库农田灌溉水;(2)艾比湖流域中部区域的水质污染最严重,西部和东部区域的水质仍处于清洁状态。本研究为干旱区流域地表水资源的治理与保护提供参考依据。     

城市景观河道营养状况与轮虫群落结构

为了解城市景观河道治理过程水质与轮虫群落结构的关系,于2012年5月至2014年12月对江苏省常州市景观河道进行了调查。利用综合营养状态指数法对景观河道的营养状况进行评价;并通过轮虫群落种类组成、优势种、生物量及多样性指数等指标探讨了轮虫群落结构与水体营养水平之间的关系。结果表明,景观河道总体处于富营养状态,主要是由河道中氮磷等污染物浓度过高引起;调查期间检出轮虫共22种,其中优势种为萼花臂尾轮虫(479个·L-1)、蒲达臂尾轮虫(98个·L-1)以及针簇多肢轮虫(137个·L-1);轮虫总数量处于较低水平(312个·L-1),多样性水平不高,轮虫数量与各污染物营养状态指数呈负相关;生物量与总氮营养状态指数呈极显著负相关。     

不同再生水补水比例下景观水体的水质变化

缺水地区再生水补充景观水体具有重要的意义,因此考察不同再生水补水比例条件下的水质变化尤为重要。采用修建人工景观水池的方法,模拟不同再生水补水比例条件下景观水体的水质变化规律。将某水厂的再生水和自来水按不同比例配水作为人工水池的进水和补水,水力停留时间固定为5 d。实验结果表明当该再生水所占比例为75%、50%时,水质恶化最快,100%和25%时由于营养比例失衡,水质恶化速度较慢。此外,叶绿素a的增长主要受氮磷营养盐浓度的影响,并影响着水体的浊度、色度和透明度,进而破坏景观水体的感官指标。     

城市河流水质常规评价技术研究

运用综合水质标识指数法,对我国河流水质评价面临的关键技术问题,包括水质评价方法、水质评价项目,水质级别评价,水环境功能区达标评价、水质定性评价、河流及水系整体水质比较、水质随时间和空间变化等作了明确界定,并介绍了在上海河流水质评价中的应用。     

改进的模糊评价法在太湖水质评价中的应用

基于模糊评价原理,选取氨氮、总磷、高锰酸盐指数、溶解氧、五日生化需氧量和总氮等6项评价指标构造综合评判数学模型,通过改进模糊评价结果分析方法,运用加权平均原则对模糊评价结果向量进行计算,综合分析和评价太湖20个监测点位2011—2013三年的水质情况。最后运用Arc GIS的空间分析功能,选取合理的插值方法,对评价结果进行空间分析,与传统的模糊评价分析方法相比,所得评价结果更能直观反映湖体真实的水质状况。结果表明,时间上,太湖水质2012年比2011年有所好转,而2013年水质又有所下降;空间上,太湖呈现出从西到东水质状况逐渐变好的趋势;总体来说,水质评价结果不容乐观,仍需进一步控制污染物的浓度。     

非溶解态物质对苏州市景观水体表观污染的影响

景观功能已成为我国城市水体的主体功能,随着城市水体污染的加剧,这一功能也难以得到保障;识别城市景观水体表观污染物质的存在状态,有利于对景观水体表观污染的成因、形成机制进行深入研究,从而可以为景观水体表观污染的预警、防控和工程治理提供技术支撑。对苏州30条河道广域采集200组水样,用0.45μm滤膜抽滤去除水样中非溶解态物质,对比抽滤前后水样的浊度、色度,结果表明,非溶解态物质是引起水体浊度、色度的主要原因;对比极端黄色水样抽滤前后的浊度、色度,并对悬浮物的高锰酸盐指数(Im)进行测定,结果表明,造成黄色水体表观污染的主要是沙粒、粘土等无机非溶解态物质;对比抽滤前后极端黑色水体中硫化物及极端深绿色水体中的叶绿素a(Chla)的含量,结果表明,这些表观污染物质主要以非溶解态的形式存在;极端水体的测定分析证实了城市景观水体表观污染主要由非溶解态物质造成。     

基于层次分析法的再生水补给型城市河湖水生态修复技术评价指标体系及其应用

由于城市水资源严重紧缺,再生水作为补给城市河湖景观水体的重要水源,用量逐年加大,随之带来的水环境问题也引起关注,往往需要采用适宜的技术和工程改善水质。然而对于现有的生态修复技术和工程,缺少相应的评价方法和指标体系对其修复效果和工程技术进行综合有效的评估。通过大量的文献及实地调研,结合再生水补给型城市河湖的特点,构建了包含环境效益、技术管理与维护及社会经济功能3个系统、7个准则和19个指标的再生水补给型城市河湖水生态修复技术评价指标体系,采用群组决策的层次分析法(AHP)确定各指标的权重,重要性排序前5位的指标依次是:藻类多样性、水生植物覆盖度、DO、TLI、PI(COD)。以北京市陶然亭湖水生态修复工程为例进行综合评价,研究结果表明,现阶段陶然亭湖水生态修复工程综合评分为3.35分,评价结果属于良。陶然亭湖经过水体生态修复后,水生态系统结构较好恢复;所选工程技术适宜;人员及经济投入适中;对周边环境产生较大正面影响;工程可优后进行推广     

沉水植被构建对上海辰山植物园景观湖水质的影响

以辰山植物园景观湖为研究对象,研究了景观湖建成初期沉水植物群落构建对水体水质因子的影响;并应用相关性分析(correlation analysis)和主成分分析(principal components analysis)对各水质和生态因子之间的相互关系进行了研究。结果表明,景观湖沉水植被建成1年后,水体水质处于Ⅲ类,其中叶绿素a含量5.48±1.930μg/L、总氮1.40±0.136mg/L、总磷0.080±0.015 mg/L、透明度108±20 cm、高锰酸盐指数5.50±1.26 mg/L;除高锰酸盐指数(CODMn)外,其他水质指标均较构建前有显著改善;并且景观湖水质显著优于外河道补充水源水质。相关性分析表明,景观湖水体叶绿素a含量与N、P营养盐呈显著正相关,但却与水温呈极显著负相关,这显示了草型景观湖水质的显著特征;主成分分析显示,第一主成分包含硝态氮、亚硝态氮、总磷、活性磷、叶绿素、水温、透明度和pH等变量,第二主成分包括高锰酸盐指数和氨氮等变量;第一主成分中的水质参数可作为辰山植物园景观湖后续水生态管理中的主要监测对象;此外,主成分分析还显示TP对水体叶绿素的增加具有很高正权重。     

城市大型缓流景观水体流场模拟及人工循环水动力优化

人工水力措施是改善城市景观水体水质的重要方式,但由于其建造运行费用高,因此有必要进行优化研究。采用计算流体力学的方法对生态城景观水体几种情景下的流场分布进行了模拟,并通过定量的方法评价得出最优的水动力运行方案,为水体运行规划提供决策支持。研究表明,在补水总流量一定的情况下,采用单点补水与多点补水时水体流动性均较差,但多点补水时补水均匀性有所改善,宜与其他方法联用;4种循环流量的模拟结果表明,循环流量为15万t/d时即可推动水体达到期望流速,继续增加循环流量效果不明显。     

基于主成分和粒子群优化支持向量机的水质评价模型

水质的评价是治理水污染必不可少的工作。为了准确、快速地对水质进行评价,利用主成分分析法从水质监测常见的多个物化指标提取出主成分,然后将主成分作为支持向量分类机的输入,利用历史数据进行水质评价训练并用粒子群算法优化参数,构造出水质评价模型,将从物化指标中得出的主成分代入此模型即可得到水质类别。最后,选取水质监测点实测数据进行试验,结果表明,模型的水质评价结果准确且稳定。