基于多元统计和水质标识指数的辽阳太子河水质评价研究

以太子河辽阳段为例,通过因子分析从16个水质评价基础指标中筛选出8个作为水质评价重要指标.在利用方差分析(ANOVA)对各监测断面多年水质指标数据进行时间与空间尺度上显著差异性检验的基础上,通过层次聚类分析将2009—2012年3个断面的144个样本点分成11组.同时,以各组的样本均值为基础,采用水质标识指数方法得到各组的水质评价结果,并将其分解到各组对应的水质样本点,以实现对多断面、长时间大量样本的水质评价.实证结果表明:2009—2012年间太子河辽阳段干流的水质状况大部分处于Ⅲ级以上,从上游到下游,水质状况呈恶化趋势.研究表明,本文提出的基于多元统计分析和水质标识指数的水质评价方法可用于多断面、长时间大量样本的水质评价工作.     

京杭大运河淮安段水质的多元统计分析

以京杭大运河淮安段4个水质监测断面2007年的水质监测数据为样本,用主成分分析的方法,找出影响京杭大运河淮安段水质的主成分,计算各样本的主成分得分,用聚类分析的方法将样本水质分类,根据水质综合评分公式,计算各监测断面各月份水质综合评分,结合分类结果及水质综合评分对各样本水质评价结果为：监测断面黄码大桥的水质最差;另3个监测断面1、3月份的水质最好;而监测断面板闸的水质又好于监测断面五叉河口及大运河桥的水质。     

基于分形维数权重的南水北调东线源头水质评价研究

水质评价问题的实质是对水质现状和各评价因素间的函数关系的逼近,是一种复杂的非线性问题.针对水质评价指标之间的非线性关系,提出了基于分形维数权重的水质评价方法.为有效地评估南水北调东线源头的水质现状,首先选取影响水质评价的7个主要因素,根据标准等级水体分类标准,采用在等级标准中随机内插的方法,得到50个标准等级样本,并根据样本综合评估值与经验等级之间的关系建立分形插值评价模型;最后,以长江江都市芒稻河断面2001—2008年的年平均水质监测数据为例对模型进行验证.结果表明,该方法可以通过分段函数得到每个样本的具体得分值,因而具有较高的分类精度,为水质评价提供了一种较好的新方法.     

两阶段模糊法在海河水系水质评价中的应用

将两阶段模糊法用于海河水系监测断面的水质评价.与传统模糊聚类法不同,该方法首先将国家地表水指标转化为等级打分,再构造模糊隶属函数,确定评价对象对标准水质水平的隶属度;之后运用改进的模糊c-均值法(FCM法)选取适当模糊指标和先验类中心,对评价对象进行聚类,得到替代原观测值的一个全局水质指标,数值在0～100之间,以利于直观评价.计算了海河水系2004～2006年4个断面的432个数据,考察了季节波动规律和不同年度变化的情况,并对水质进行了综合评价.两阶段模糊法对水质评价综合指标有较好的分类能力,能够得到十分科学的评价结果,且计算过程相对FCM法简便,可以运用于河流水质综合评价.     

黄河干流水质评价与时空变化分析

在黄河流域生态保护的实施中,分析流域的水质污染状况以及时空变化规律,成为保证流域水安全的首要任务.为了全面了解黄河流域近年来的水环境状况,基于流域8个监测断面2004～2018年的水质数据,使用Mann-Kendall （M-K）趋势检验、层次聚类分析和主成分分析等多元数据分析方法,结合改进的综合水质标识指数（WQI）,探究了黄河流域水质的时空变化特征.结果表明,在时间变化方面,依据水质进行的时间聚类分析显示黄河流域水质可分为丰水期、平水期和枯水期,与水文时期基本对应.结合M-K趋势检验和WQI水质评价发现,黄河流域水质逐年改善,以2010年为关键时间节点.汛期水质优于非汛期,汛期和非汛期主要污染指标均为NH⁺₄-N和高锰酸盐指数.在空间变化方面,各研究断面水质均为显著改善的趋势.空间聚类显示S6断面（山西运城河津大桥）明显异于其它断面,经过对比发现S6断面常年污染严重.S7断面（河南济源小浪底水库）在汛期和非汛期呈现不同特点.各断面普遍存在的主要污染指标为NH⁺₄-N,其中S6断面NH^+...     

基于物元可拓法和偏好熵权的饮用水源水质评价——以天津市大港区为例

文章根据天津市饮用水受氟化物影响较大的现实情况,以物元可拓法为基本方法,利用偏好熵设置权重,一方面在无偏好情况下客观地确定各指标的权重进行水质评价,另一方面重点考虑了氟化物对水质的影响再进行评价,分析水质评价结果对氟化物的敏感程度。结果表明,在无偏好情况下,文章涉及的两个饮用水源地的水质较好,多为Ⅰ类水和Ⅱ类水;而在对氟化物偏好设置的情况下,2005～2006年初的水质评价结果偏差,说明此阶段水质评价结果对氟化物比较敏感,而后至2007年末则并未表现出此特征。     

基于概率论和BP网络的水质评价与灰色动态预测模型

讨论了BP网络模型存在的不足。提出了建立合理的BP网络模型的基本原则和步骤。针对水质评价与预测问题。通过在各类水质污染指标浓度区间内生成随机分布样本的方法。组成足够多用于BP网络训练、检验和泛化能力评定用的样本。建立了南京市秦淮外河水体水质评价的BP网络模型：给出了区分不同类别水质的模型分界值样本和模型输出分界值。用概率分布理论分析处于相邻类别水质过渡状态水体的水质属性。建立的水质评价模型应用于实例表明。南京市秦淮外河水体1991—1996年水质为V类向IV类转变。1992年水质最差，1996年水质最好。灰色动态预测模型计算表明。从1997到2001年。南京市秦淮外河水体水质逐年变好。     

基于生物毒性的松花江氨氮水质评价

以US EPA(美国国家环境保护局)保护淡水水生生物的氨氮基准为基础,建立了基于生物毒性的氨氮水质评价流程,对松花江2003—2010年17个监测断面的氨氮进行了水质评价并提出不同评价结果的应对措施. 结果表明,松花江干流水质整体较好. 按变化趋势来看各断面水质呈逐渐好转的趋势,干流有5个断面在4个评价周期内的评价结果均为A,有2个断面水质评价结果分别由C1、B1好转为A,有4个断面在4个评价周期内有超标情况发生;支流有2个断面在4个评价周期内的评价结果为A,其余4个断面的氨氮污染负荷较高,呈不同程度的超标情况. 按超标断面的河段分布来看,松花江氨氮水质指标呈干流好于支流,上游好于中、下游,丰、平水期好于枯水期的特点. SHJC(松花江村)至HLHX(呼兰河下)断面范围内的超标可能是由于城市密集、工农业发达、氨氮产生负荷较高所造成的;JMSS(佳木斯上)至TJ(同江)断面主要受到pH等水质因子的影响,使该河段范围内仍然存在一定的超标现象.      

灰色关联度分析方法在水质评价中的应用——以常州市北市河为例

基于灰色关联度分析的方法对苏南老城区典型河道—常州市北市河进行了12个月的水质评价,选取了罗汉桥、椿庭桥、金谷庄园桥三个断面,将实测水质与地表水水质标准进行关联分析。结果表明:选取的3个断面水质变化趋势比较一致,春冬季水质优于夏秋季水质;除了8月份金谷庄园桥水质为V类外,其他断面全年水质优于V类;3个断面水质为IV类的月份分别占58.33%、75%、50%。     

基于实例的模糊聚类法在地面水环境评价中的应用

介绍了模糊聚类法,并运用此方法对福建漳州地面水环境水质指标和水质监测断面分别进行了评价和聚类分析。在24个水质评价指标中污染最严重的是氨氮．其次是石油类。在14个监测断面中．受污染最严重的断面位于九龙江经漳州市区的下游方向,此断面中,氨氮的污染指数达到4．45．污染严重超标。聚类分析结果与实际污染情况相吻合．能客观地反映多因子共同作用下的地面水环境质量状况,这为制定水环境宏观决策提供了必要的科学依据。     

主成分和聚类分析应用于淮南矿区地下水水质评价

运用主成分方法分析淮南矿区23个地下水样的7个水样指标，提取出4个主成分，应用聚类分析对该4个主成分的得分进行聚类。在此基础上，将主成分得分与其对应的特征值相乘，得到水质综合评价指数。聚类分析后水样划分为5类，对每一类的水质综合评价指数取平均值，从而确定水质等级。     

沁河流域水体污染物时空分异特征及潜在污染源识别

应用多种多元统计方法对晋城市沁河流域2005—2010年的水质数据(11个监测断面、24个水质指标)进行时空分异特征分析及潜在污染源识别.将聚类分析与判别分析相结合,在空间尺度上识别出重污染区和轻污染区,在时间尺度上识别出水质的年内差异性,揭示并探讨河流水质对降雨延迟的响应现象,进而将时间及空间聚类分析结果有机结合,开展时空联合分析与因子分析,有针对性地进行污染源识别.结果表明,监测断面可分成2类:A组(4个断面)及B组(其余7个断面),其中,丹河污染程度重于沁河,应当作为流域污染控制的重点;全年可分为2个时段:时段Ⅰ(7—11月)和时段Ⅱ(其它月份),时段Ⅰ水质略优于时段Ⅱ,流域面源污染或内源污染较严重;A组的典型污染指标共12项,分别为重金属、有机物、有毒有机物和其他污染物,主要来自于工业点源;B组的典型污染指标共11项,分别为重金属、有机物和生物指标,主要来自于工业和生活点源、生活和农业面源.     

人为活动对冈曲河大型底栖动物空间分布的影响

为监测人为活动对高海拔山区河流的影响,以香格里拉冈曲河为例,应用多维统计分析与排序分析,探讨大型底栖动物群落对人为活动的响应. 研究表明,冈曲河受到低浓度重金属污染,农业活动和水体富营养化程度相对较轻,总体水质状况符合国家地表水环境质量标准(GB3838—2002)Ⅰ,Ⅱ类水质标准. 聚类分析显示,大型底栖动物群落可分为4组:组Ⅰ(北支翁水河)与组Ⅱ(南支格咱河)采样点受人为活动的影响最轻;组Ⅲ采样点主要受开矿和农业活动影响;组Ⅳ采样点受重金属污染相对较重. 4组采样点在无度量多维标定法(NMS)排序轴上的分布差异明显,组Ⅰ与组Ⅱ采样点体现出空间分布差异,而人为活动主要影响组Ⅲ与组Ⅳ采样点. 随河级增加,底栖动物的群落结构除受到水深、河宽、水温、浊度和海拔高度等环境因子的影响外,组Ⅲ与组Ⅳ采样点影响底栖动物群落退化的主要因素为Cu,Pb和NO-₃-N. 石蛭科和毛缘蛾蚋为组Ⅰ采样点的指示种;叉襀和倍叉襀等敏感类群为组Ⅱ采样点的主要指示种;组Ⅲ的指示种为中耐污种短石蛾和蜉蝣,以及强耐污种寡毛类;涡虫为组Ⅳ采样点的指示种,表明涡虫具有较高的重金属污染耐受性.      

特殊区域地表水环境背景值表征技术方法研究与应用

选取黑龙江省源头水保护区作为研究对象,根据DEM数据对保护区内随机布设的水质监测点控制单元进行划分并提取单元内的相关指标建立监测点背景特性量化模型,基于量化结果提出地表水环境背景值监测方案,建立背景值数据库.选取研究区自然属性指标与空间属性指标,以空间叠置技术与聚类分析方法对研究区地表水进行背景值分区,最终将黑龙江省分为六大地表水水质背景值地理分区,并计算了各分区地表水环境背景值表征范围.表征范围显示：依据现行标准进行水质评价,保护区内水质背景值已超出Ⅱ类水质标准限值.因此,基于水质背景值研究成果提出了考虑背景值影响下的水环境质量评价方法,并将方法应用于研究区,结果表明方法切实可行且优于单因子评价法.研究成果可为区域制定背景值影响下的水环境评价方法提供科学的数据支撑与理论依据.     

特殊区域地表水环境背景值表征技术方法研究与应用

选取黑龙江省源头水保护区作为研究对象,根据DEM数据对保护区内随机布设的水质监测点控制单元进行划分并提取单元内的相关指标建立监测点背景特性量化模型,基于量化结果提出地表水环境背景值监测方案,建立背景值数据库.选取研究区自然属性指标与空间属性指标,以空间叠置技术与聚类分析方法对研究区地表水进行背景值分区,最终将黑龙江省分为六大地表水水质背景值地理分区,并计算了各分区地表水环境背景值表征范围.表征范围显示：依据现行标准进行水质评价,保护区内水质背景值已超出Ⅱ类水质标准限值.因此,基于水质背景值研究成果提出了考虑背景值影响下的水环境质量评价方法,并将方法应用于研究区,结果表明方法切实可行且优于单因子评价法.研究成果可为区域制定背景值影响下的水环境评价方法提供科学的数据支撑与理论依据.     

滇池流域水污染防治规划回顾性评估

为了准确把握"十二五"水污染防治规划的方向,需要对已完成的规划进行回顾性评估。滇池流域历经"九五"、"十五"、"十一五"阶段的投资与治理,共计投入222.3亿元,水环境保护工作取得了一定的进展。本文对滇池流域规划投入的资金用途进行了归类,其中58%用于污染治理。通过径向基函数神经网络模拟,可见规划执行以及环保投资对滇池的BOD5,CODMn和Chla等水质指标具有一定的改善作用。此外,还分析了近年来滇池水质相对于昆明市的经济发展水平的相对变化趋势。最后,对规划的污染控制、生态修复、资源调配、技术示范、监督管理等方面进行了回顾性评估,并给出了改进建议。     

基于GIS的盐渍土改良区耕地土壤适宜性评价

论文以山东禹城市为例, 进行了盐渍土改良区耕地土壤适宜性评价研究。采用灰色关联分析法与Delphi法结合筛选参评因素,用层次分析法(AHP) 确定其权重,建立了土壤适宜性综合评价模型。通过比较空间插值方法后,采用反距离加权(IDW)空间插值技术,获取了研究区土壤适宜性等级空间分布图。结果显示,禹城市耕地土壤适宜性总体状况良好,Ⅰ、Ⅱ等级面积占27.24%;Ⅲ、Ⅳ等级面积占45.48%,Ⅴ、Ⅵ等级面积占27.28%。耕地土壤适宜性等级分布受到地形地貌的影响,由地势较高的河滩高地向地势较低的洼地过渡,土壤适宜性变差;土壤适宜性等级分布同时受引黄灌溉的影响,在引黄干渠的低洼处,土壤适宜性差。该研究探索了盐渍土改良区耕地土壤适宜性的评价技术方法,对盐渍土改良区耕地资源的持续利用和土壤改良有积极意义。     

基于监测及Kriging方法的京津冀地区大气污染物暴露分布研究

为了实现充分利用已有环境监测站点数据进行人群精细化暴露评估的目的,同时解决某些待测人群社区周边无监测站点时数据的选择问题,以保定市作为大气高污染研究城市,基于现场监测和Kriging（克里金插值）空间分析方法,明确了在研究大气污染物人群暴露时,某一个固定监测站污染物数据的代表性问题.研究表明:对于大气中φ（SO₂）、φ（NO₂）、颗粒物及其组分,空气质量监测点位的代表性一般为5~6 km;对于φ（CO）、φ（O₃）和φ（VOCs）,它们在城市不同地区的空间分布更为均匀,空气质量监测点位的代表性范围更大.通过使用Radial Basis Functions（径向基函数,RBF）、Local Polynomial Interpolation（局部多项式插值,LPI）、Inverse Distance Weighting（反距离权重插值,IDW）、Kriging、Kernel Smoothing（内核平滑插值,KS）和Diffusion Kernel（内核扩散插值,DK）等6种空间分析方法对大气污染物浓度进行预测发现,Kriging方法对大气污染物浓度预测时可使预测值和实测值间的偏差小于10%,准确度最高.因此,在进行某城市某点位的污染物人群暴露浓度预测时,若该点位周边5 km以内有空气质量监测点位,则可用该点位的监测值代替;若5 km以内没有空气质量监测点位,则可基于最近监测点位的污染物浓度进行Kriging空间插值,从而获得该点位的污染物暴露水平.      

太子河流域土地利用对大型底栖动物功能摄食类群的影响

水生生物群落功能结构研究不仅是河流生态学的基础,也有助于更好地剖析水生生物对环境压力的响应关系.为探明土地利用对大型底栖动物FFGs（功能摄食类群）的影响,于2009年5月对太子河流域47个采样点（6个参照样点、41个受损样点）的大型底栖动物进行调查,分析其FFGs结构及与流域土地利用类型（森林用地、草业用地、农业用地和城镇用地）和环境因子的关系.结果表明:①受损样点的ALT（海拔）、WT（水温）、EC、ρ（NH₄+-N）和ρ（PO₄3--P）均显著高于参照样点.②受损样点捕食者、刮食者与撕食者的相对丰度、丰富度及密度、直接收集者丰富度、刮食者的Shannon-Wiener指数及Pielou指数、直接收集者与捕食者Margalef指数和刮食者Simpson指数均显著低于参照样点,而直接收集者的相对丰度则显著高于参照样点.③Spearman相关性分析结果表明,农业用地和城镇用地比例增加会造成河流水质恶化及大型底栖动物FFGs结构发生变化.④CCA结果表明,EC是影响大型底栖动物FFGs结构分布的主要环境因子.研究显示,大型底栖动物FFGs对太子河流域农业活动与城镇化的响应敏感,可以为利用大型底栖动物FFGs监测流域环境压力提供理论支持.