CN105445431A - 一种城市地表水水质分析方法 - Google Patents

一种城市地表水水质分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种城市地表水水质分析方法，其包括，步骤一、预先设定一水质监测策略，依据所述水质监测策略确定每个城市地表水的监测点位；步骤二、检测所述监测点位单位体积水中所含有的溶解氧量、化学需氧量、氨氮量和总磷量，并将上述四个检测结果作为该监测点位的水质数据；步骤三、汇总每个所述城市的所述监测点位的所述水质数据，利用内梅罗指数法对每个所述城市的所有所述水质数据进行分析获得所述城市的水质污染指数。本方法中仅需要监测城市地表水中的溶解氧量、化学需氧量、氨氮量和总磷量四项指标，既可评价城市地表水水质的污染情况，提供一种具有统一标准，操作性强的城市地表水水质分析方法。

Description

一种城市地表水水质分析方法
技术领域
本发明属于地表水领域，特别涉及一种城市地表水水质分析方法。
背景技术
随着我国城市化和工业化进程的不断推进，城市人口和规模急剧增加，城市水污染不断加剧，城市水环境持续恶化，城市水环境问题已成为城市快速发展过程中新的挑战，加强城市水污染控制和改善城市水环境质量迫在眉睫。
在城市水环境综合治理过程中，水质评价是一项基础性工作。客观的评价结果有赖于科学的评价体系，要实现水质评价方法的推广应用，水质评价方法应具备合理性、准确性、可行性等特点。自20世纪60、70年代，国内外相继建立了许多与水环境相关的评价方法，常用的有单因子评价法、综合污染指法、模糊数学评价法、灰色系统评价法、层次分析法、人工神经网络法、水质标识指数法等，其中较为典型的指数评价模式内梅罗污染指数法、均值法、和地表水质指数法(SWQI)。由于水环境系统是一个不断变化的、极其复杂的、极具不确定性的大系统，因此目前为止仍无一种统一的、确定的全国评价模型，根据评价目的和水质特性选择有代表性的评价断面、评价参数和合适的评价方法，使评价结果真实准确。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种地表水水质监测方法，本方法仅需要监测城市地表水中的溶解氧量、化学需氧量、氨氮量和总磷量四项指标，既可评价城市地表水水质的污染情况，提供一种具有统一标准，操作性强的城市地表水水质分析方法。
本发明还有一个目的是通过在河流流经的城市设置水质监测点位，综合分析每条河流流经每个城市后的水质情况，确定该河流所流经的城市中哪个城市造成该河流的污染现象的发生。
本发明还有一个目的是在每个城市设置多个地表水监测点位，通过对该城市多个地表水监测点位水质的检测并比较每个监测点位的水质清理，确定城市中那个区域的对地表水污染最严重，以便有针对性地政治该区域的水质污染现象。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种城市地表水水质分析方法，包括：
步骤一、预先设定一水质监测策略，依据所述水质监测策略确定每个城市地表水的监测点位；
步骤二、检测所述监测点位的地表水水体中所含有的溶解氧量、化学需氧量、氨氮量和总磷量的含量，并将上述四个检测结果作为该监测点位的水质数据；
步骤三、汇总每个所述城市的所述监测点位的所述水质数据，利用内梅罗指数法对每个所述城市的所有所述水质数据进行分析获得所述城市的水质污染指数；
其中，所述水质监测策略具体为：将具有流经河流的所述城市作为第一城市，并将非所述第一城市的城市作为第二城市；所述第一城市设置一第一监测点位和一第二监测点位，所述第一监测点位设置在河流流入该城市的位置处，所述第二监测点位设置在所述河流流出该城市的位置处；所述第二城市在该城市中包含的非河流的地表水的位置处设置第三监测点位。
优选的是，所述的城市地表水水质分析方法中，所述第一城市具有多个流经该城市的河流时，则在每条所述河流流入所述城市的位置处设置所述第一监测点位，在每条所述河流流出所述城市的位置处设置所述第二监测点位。
优选的是，所述的城市地表水质分析方法中，所述第一级城市还包括多个第四监测点位和第五监测点位；
当所述河流流经所述第一城市的工业区时，则在该河流流入所述工业区的位置设置第四监测点位，在该河流流出所述工业区的位置设置所述第五监测点位。
优选的是，城市地表水水质分析方法中，所述步骤二之前还包括检测所述第一城市所述监测点位位置处的河流深度值和河流流速值；
当所述监测点位的所述河流流速大于1.5米/秒，则采集从该监测点位深度值为三分之二所述河流深度值位置处的水样；
当所述监测点位的所述河流流速大于1米/秒小于1.5米/秒，则采集从该监测点位深度值为二分之一所述河流深度值位置处的水样；
当所述监测点位的所述河流流速小于1米/秒，则采集从该监测点位河流的表面的水样。
优选的是，城市地表水水质分析方法中，每个监测点位采集3个所述水样。
优选的是，城市地表水水质分析方法中，所述非河流地表水包括冰川水、湖泊水和沼泽水。
优选的是，城市地表水水质分析方法中，当所述第二城市中包括多处非河流地表水时，则在每处所述非河流地表水位置处设置第三监测点位。
优选的是，城市地表水水质分析方法中当所述第二城市中的非河流地表水为湖泊水或沼泽水时，则所述第二城市设置n个所述第三监测点为，n的公式如下：
n＝S/50；
其中，S表示所述湖泊或所述沼泽的面积值。根据湖泊的面积的大小设置多个监测点位，获得湖泊或沼泽地表水综合水质情况，同时，当湖泊或沼泽面积较大时，获得分别分析每个监测点位的地表水水质数据，可以确定哪个点位的地表水污染严重，以便有针对性地改善该点位的地表水水质。
优选的是，城市地表水水质分析方法中，还包括步骤四、利用内梅罗指数法分析每个所述城市的每个监测点位的所述水质污染指数，并比较所述城市的所有所述水质污染指数，将所述水质污染指数值最高的监测点位所对应的该城市的区域作为该城市的水污染最重的区域。
本发明按照城市所包括地表水的类型将城市分为两类，第一类城市是该城市地表水资源中包括流经该城市的河流，第二类城市是该城市的地表水资源中不存在流经该城市的河流，第二类城市其地表水资源包括湖泊等。本发明中检测第一类城市地表水水质的方法为，将水质监测点位设置在流经河流流入该城市的入水口位置和流出该城市的出水口位置，同时，如果流经河流还流经该城市的工业区或生活区等重要的区域，则在流入该区域的位置处和流出该区域的位置处也设置监测点位的水质情况，检测监测点位的溶解氧量、化学需氧量、氨氮量和总磷量四项指标，这样就可以得到该城市每个监测点位的地表水水质情况，并汇总每个检测点位的地表水情况既可以得到该城市地表水的整体情况。比较分析该城市每个监测点位的水质情况可以确定该城市的水环境质量的污染区，进而加强对该区域水环境的整治。同时，汇总该河流流经的所有城市的地表水水质情况，以及该河流流经每个城市的入水口和出水口位置的地表水水质情况，既可以得到哪个城市造成该河流的水质污染。对于第二类城市，则在第二类城市所包括的湖泊等地表水资源处建立水质监测点位，检测该城市的地表水水质情况。本发明提供一种简单、准确、具有广泛适用性城市地表水水质监测方法。
本发明的有益效果如下：
1、城市地表水水质分析方法中，仅需要检测每个城市地表水中的溶解氧量、化学需氧量、氨氮量和总磷量四项指标，既可以得到该城市的地表水水质情况，本方法简单易行，并且评价结果真实准确。
2、城市地表水水质分析方法中，提供一种适用于全国所有城市的地表水水质评价方法，这样既可以对每个城市内部的监测点位的水质进行分析确定该城市的地表水水环境质量污染区，也可以对全国所有城市进行纵向比较确定哪些城市造成哪条河流的污染。
3、城市地表水水质分析方法中，合理设置每个地表水水质监测点位，合理统一的地表水取样方法，取保地表水水质检测结果的真实准确。
附图说明
图1为本发明所述的城市地表水水质分析方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明公开了一种城市地表水水质分析方法，如图1所示，该方法至少包括：
步骤一、预先设定一水质监测策略，所述水质监测策略具体为：将具有流经河流的所述城市作为第一城市，并将非所述第一城市的城市作为第二城市；所述第一城市设置一第一监测点位和一第二监测点位，所述第一监测点位设置在河流流入该城市的位置处，所述第二监测点位设置在所述河流流出该城市的位置处；所述第二城市在该城市中包含的非河流的地表水的位置处设置第三监测点位；
步骤二、检测所述第一城市所述监测点位位置处的河流深度值和河流流速值；当所述监测点位的所述河流流速大于1.5米/秒，则采集从该监测点位深度值为三分之二所述河流深度值位置处的水样；当所述监测点位的所述河流流速大于1米/秒小于1.5米/秒，则采集从该监测点位深度值为二分之一所述河流深度值位置处的水样；当所述监测点位的所述河流流速小于1米/秒，则采集从该监测点位河流的表面的水样；每个监测点位采集3个所述水样；
检测所述监测点位的地表水水体中所含有的溶解氧量、化学需氧量、氨氮量和总磷量的含量，并将上述四个检测结果作为该监测点位的水质数据；
步骤三、汇总每个所述城市的所述监测点位的所述水质数据，利用内梅罗指数法对每个所述城市的所有所述水质数据进行分析获得所述城市的水质污染指数；
步骤四、利用内梅罗指数法分析每个所述城市的每个监测点位的所述水质污染指数，并比较所述城市的所有所述水质污染指数，将所述水质污染指数值最高的监测点位所对应的该城市的区域作为该城市的水污染最重的区域。
上述方案中，所述第一城市具有多个流经该城市的河流时，则在每条所述河流流入所述城市的位置处设置所述第一监测点位，在每条所述河流流出所述城市的位置处设置所述第二监测点位。
上述方案中，所述第一级城市还包括多个第四监测点位和第五监测点位；
当所述河流流经所述第一城市的工业区时，则在该河流流入所述工业区的位置设置第四监测点位，在该河流流出所述工业区的位置设置所述第五监测点位。
上述方案中，所述非河流地表水包括冰川水、湖泊水和沼泽水。
上述方案中，当所述第二城市中包括多处非河流地表水时，则在每处所述非河流地表水位置处设置第三监测点位。
上述方案中，当所述第二城市中的非河流地表水为湖泊水或沼泽水时，则所述第二城市设置n个所述第三监测点位，n的公式如下：
n＝S/50；
其中，S表示所述湖泊或所述沼泽的面积值。
此外，为了更好地说明本方法的有效效果，发明人提供比较试验如下：
<分析例1>
为了验证本方法中检测城市地表水中的溶解氧量(DO)、化学需氧量(CODcr)、氨氮量(NH3-N)和总磷量(TP)是否能准确反映出该城市的地表水水质情况，进行如下分析试验：
方案1.分析《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表中除水温、TN、粪大肠菌群以外的21项指标；
方案2.分析我国主要城市的地表水水质中的主要超标因子DO、CODcr、NH3-N、TP、TN5项指标；
方案3.分析发明中确定的DO、CODcr、NH3-N和TP；
具体分析过程为，采集我国11个典型城市(中部地区A、B、C，西部地区D、E、F，东北地区H、I，东部地区J、K、L)的地表水水样，并利用均值法、内梅罗指数法、地表水质指数法3种评价方法分别对每个城市的水样进行水质分析，并利用spss软件对三种方案的分析结果进行相关性分析，分析结果如下：
表1检测指标的相关性分析
通过对三种方案的相关性分析，无论利用哪种水质监测方法，上述三个方案的检测结果均具有相关性，即说明在地表水水质评价上三个方案的评价结果是等价的，即检测城市地表水的21项指标(方案一)或5项指标(方案二)或4项指标(方案三)其获得的检测结果相同。
因此，进一步证明，本发明方法中仅检测城市地表水中的溶解氧量(DO)、化学需氧量(CODcr)、氨氮量(NH3-N)和总磷量(TP)四项指标即可以准确反应出城市地表水的水质情况。即本方法地表水检测指标少，操作简单、简化原有复杂的检测方法，提供一种具有综合性、操作性性强、且水质监测结果准确的地表水水质评价方法。
<分析例2>
为了验证通过对本方法中水质监测策略确定的监测点位的地表水进行水质分析的分析结果能够准确反应出该城市地表水水质情况，进行如下分析：
方案1.在城市所有地表水的位置处设置监测点位；
方案2.城市河流的流经位置处和城市的湖泊的位置处均设置监测点位；
方案3.在城市河流的流经位置处设置监测点位；
具体分析过程为，按照上述三种方案确定城市地表水的水质监测点位，采集每个水质监测点位的水样，并利用均值法、内梅罗指数法、地表水质指数法分析该城市的地表水水质情况，利用spss软件对三种方案的分析结果进行相关性分析，分析结果如下：
表2、监测点位相关性分析
通过对三种方案的相关性分析，三种方案中的水质监测点位的检测结果都显著相关，说明三种方案确定的监测点位均可以用来检测地表水的水质，且不影响检测结果。因此，进一步说明，本法中利用水质监测策略，当城市中具有流经该城市的河流时，在该河流上设置监测点位，若该城市不具有流经该城市的河流时，则在该城市所包括的湖泊上设置监测点位，确定的监测点位其具有代表性，能够反应城市地表水的水质情况。并且对该监测点位的水样进行水质分析，其分析结果准确，提供一种适用于城市地表水水质监测的检测方法。
尽管本发明的实施例已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (9)

1.一种城市地表水水质分析方法，其特征在于，包括：
步骤一、预先设定一水质监测策略，依据所述水质监测策略确定每个城市地表水的监测点位；
步骤二、检测所述监测点位的地表水水体中所含有的溶解氧量、化学需氧量、氨氮量和总磷量的含量，并将上述四个检测结果作为该监测点位的水质数据；
步骤三、汇总每个所述城市的所述监测点位的所述水质数据，利用内梅罗指数法对每个所述城市的所有所述水质数据进行分析获得所述城市的水质污染指数；
其中，所述水质监测策略具体为：将具有流经河流的所述城市作为第一城市，并将非所述第一城市的城市作为第二城市；所述第一城市设置一第一监测点位和一第二监测点位，所述第一监测点位设置在河流流入该城市的位置处，所述第二监测点位设置在所述河流流出该城市的位置处；所述第二城市在该城市中包含的非河流的地表水的位置处设置第三监测点位。
2.如权利要求1所述的城市地表水水质分析方法，其特征在于，所述第一城市具有多个流经该城市的河流时，则在每条所述河流流入所述城市的位置处设置所述第一监测点位，在每条所述河流流出所述城市的位置处设置所述第二监测点位。
3.如权利要求2所述的城市地表水质分析方法，其特征在于，所述第一级城市还包括多个第四监测点位和第五监测点位；
当所述河流流经所述第一城市的工业区时，则在该河流流入所述工业区的位置设置第四监测点位，在该河流流出所述工业区的位置设置所述第五监测点位。
4.如权利要求3所述的城市地表水水质分析方法，其特征在于，所述步骤二之前还包括检测所述第一城市所述监测点位位置处的河流深度值和河流流速值；
当所述监测点位的所述河流流速大于1.5米/秒，则采集从该监测点位深度值为三分之二所述河流深度值位置处的水样；
当所述监测点位的所述河流流速大于1米/秒小于1.5米/秒，则采集从该监测点位深度值为二分之一所述河流深度值位置处的水样；
当所述监测点位的所述河流流速小于1米/秒，则采集从该监测点位河流的表面的水样。
5.如权利要求4所述的城市地表水水质分析方法，其特征在于，每个监测点位采集3个所述水样。
6.如权利要求1所述的城市地表水水质分析方法，其特征在于，所述非河流地表水包括冰川水、湖泊水和沼泽水。
7.如权利要求6所述的城市地表水水质分析方法，其特征在于，当所述第二城市中包括多处非河流地表水时，则在每处所述非河流地表水位置处设置第三监测点位。
8.如权利要求7所述的城市地表水水质分析方法，其特征在于，当所述第二城市中的非河流地表水为湖泊水或沼泽水时，则所述第二城市设置n个所述第三监测点位，n的公式如下：
n＝S/50；
其中，S表示所述湖泊或所述沼泽的面积值。
9.如权利要求3或8所述的城市地表水水质分析方法，其特征在于，还包括步骤四、利用内梅罗指数法分析每个所述城市的每个监测点位的所述水质污染指数，并比较所述城市的所有所述水质污染指数，将所述水质污染指数值最高的监测点位所对应的该城市的区域作为该城市的水污染最重的区域。
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