CN113821921A - 基于长度的权重法计算河流质量指数的方法 - Google Patents

基于长度的权重法计算河流质量指数的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113821921A
CN113821921A CN202111049287.3A CN202111049287A CN113821921A CN 113821921 A CN113821921 A CN 113821921A CN 202111049287 A CN202111049287 A CN 202111049287A CN 113821921 A CN113821921 A CN 113821921A
Authority
CN
China
Prior art keywords
river
water
length
grade
quality
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111049287.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113821921B (zh
Inventor
庞燕
杨刚明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Original Assignee
Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chinese Research Academy of Environmental Sciences filed Critical Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority to CN202111049287.3A priority Critical patent/CN113821921B/zh
Publication of CN113821921A publication Critical patent/CN113821921A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113821921B publication Critical patent/CN113821921B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/02—Reliability analysis or reliability optimisation; Failure analysis, e.g. worst case scenario performance, failure mode and effects analysis [FMEA]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/152—Water filtration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于长度的权重法计算河流质量指数的方法。定义单元水体为水质均匀的一个水体，比如一杯水；则单元水体的水环境容量可以为单元水体现状等级和体积乘积来相对衡量，称为相对环境容量，这个数值越大，则水体环境容量越小；河流水质在流向方向上不是恒定的，基于上述单元水体的定义，可以认为河流是单元水体的集合，河流的相对环境容量使用积分实现。由此根据相对环境容量定义，可以反过来推导计算出河流质量指数。实际应用中根据河流监测布点为离散的断面方式展开的状况，将积分形式的计算转换为有限点位数据的计算。有限点位数据的计算公式的本质就是基于长度的权重法计算河流质量指数。

Description

基于长度的权重法计算河流质量指数的方法
技术领域
本发明涉及河流水质技术领域，尤其涉及基于长度的权重法计算河流质 量指数的方法。
背景技术
河水的物理化学特性及其动态特征。河水的物理性质主要指水温、颜色、 透明度、嗅和味，化学性质由溶解和分散于河流水中的气体、离子、分子， 胶体物质及悬浮固体、微生物及这些物质的含量所决定。
河流水质评价的技术方法，采取的是“断面水质类别比例法”，具体操 作为根据河流中各水质类别的断面数占河流所有评价断面总数的百分比来评 价其水质状况。评价结果为定性评价不过从结合实际工作评估，目前这种评 估也存在一定的不足，主要有下面两个方面：
技术本身不足，目前我国发布的地表水水质标准《地表水环境质量标准》(GB3838)对于水质质量等级已经规定了五个级别，这个五个级别在信息传 递时可以使用数字量形式来传递，而对于河流的水质类型给出的定性评价分 类不能严格对应《地表水环境质量标准》的水质类别，也就无法在信息传递 时使用数字量进行传递；外部条件导致的评估不确定性，进行河流水质评价， 以河流上断面来开展，这样的操作给当前的评估带来一定的不确定性。为此， 我们提出基于长度的权重法计算河流质量指数的方法。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于长度的权重法计算河 流质量指数的方法，以解决背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案：
基于长度的权重法计算河流质量指数的方法，包括如下步骤：
A、测定待测河流水体的单位水体体积Q，单位水体的水质等级Lw和单位 水体相对环境容量Crel；
单元水体的相对环境容量计算如下：
Crel＝Lw.Q (1)
基于公式可以得出：
Figure BDA0003252275960000021
河流水质在流向方向上不是恒定的，基于上述单元水体的定义，可以认 为河流是单元水体的集合，河流的相对环境容量使用积分实现：
Figure BDA0003252275960000022
CRrel：河流相对环境容量m3
Lw(x)：河流下游x处断面的水质等级无量纲
S(x)：河流下游x处断面面积m2
利用公式(1-1)，可以根据(2)计算的结果反过来推出一个描述河流 的现状等级即：
Figure BDA0003252275960000023
Lw：河流质量等级指数
为简化计算，可以认为河流的x处的截面积恒定，即S(x)为恒定，则 (3)式转为：
Figure BDA0003252275960000024
L：河流的评价区间的长度m；
C、河流监测布点为离散的断面方式展开，是有限数量的，需要使用基于 离散的数值公式进行计算：
对于各个监测断面之间的水体的水质等级，可以使用理想估值计算：
Figure BDA0003252275960000031
Lwaj：为河流方向第j个相邻监测断面的平均等级，上述Lw(j+1)中(j+1) 为第j+1个相邻监测断面，下同：
Figure BDA0003252275960000032
上式中
Figure BDA0003252275960000033
即是第j个长度段平均等级值(Lwaj)的基于长度的权 重。
优选的，所述单元水体的水环境容量可以为单元水体现状等级和体积乘 积来相对衡量，称为相对环境容量，这个数值越大，则水体环境容量越小。
优选的，所述河流上可设置有N个断面点，河流方向第j个监测断面的 水质等级为Lwj(j＝1，2…n)，河流方序第j个监测断面距离评估源头的距 离为Xj(j＝1，2…n)。
优选的，所述水质等级对应GB3838中水质类别等级数，质量次于V类的 数值定义为6。
本发明提供了基于长度的权重法计算河流质量指数的方法，本发明可以 计算出河流整体水体质量，指数结果为数字量值型结果输出，该量值可以和 标准进行基本一致的对应，方便了河流水质评价的有效性和可信息传递性， 该计算方法原理科学，计算过程简单，计算结果评估直观，可以作为评价河 流水体的补充方法。
附图说明
图1为本发明计算模型输入输出一次线性拟合图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
基于长度的权重法计算河流质量指数的方法，包括如下步骤：
A、测定待测河流水体的单位水体体积Q，单位水体的水质等级Lw和单位 水体相对环境容量Crel；
单元水体的相对环境容量计算如下：
Crel＝Lw.Q (1)
基于公式可以得出：
Figure BDA0003252275960000041
定义单元水体为水质均匀的一个水体，比如一杯水；则单元水体的水环 境容量可以为单元水体现状等级和体积乘积来相对衡量，称为相对环境容量， 这个数值越大，则水体环境容量越小；
河流水质在流向方向上不是恒定的，基于上述单元水体的定义，可以认 为河流是单元水体的集合，河流的相对环境容量使用积分实现：
Figure BDA0003252275960000042
CRrel：河流相对环境容量m3
Lw(x)：河流下游x处断面的水质等级无量纲
S(x)：河流下游x处断面面积m2
利用公式(1-1)，可以根据(2)计算的结果反过来推出一个描述河流 的现状等级即：
Figure BDA0003252275960000043
Lw：河流质量等级指数
为简化计算，可以认为河流的x处的截面积恒定，即S(x)为恒定，则(3)式转为：
Figure BDA0003252275960000051
L：河流的评价区间的长度m；
B、河流监测布点为离散的断面方式展开，是有限数量的，需要使用基于 离散的数值公式进行计算：
对于各个监测断面之间的水体的水质等级，可以使用理想估值计算：
Figure BDA0003252275960000052
Lwaj：为河流方向第j个相邻监测断面的平均等级，上述Lw(j+1)中(j+1) 为第j+1个相邻监测断面，下同：
Figure BDA0003252275960000053
上式中
Figure BDA0003252275960000054
即是第j个长度段平均等级值(Lwaj)的基于长度的权 重。
实际计算可以采取表格进行，计算表格如下表：
表1河流质量指数计算表格
Figure BDA0003252275960000055
Figure BDA0003252275960000061
也可以编制计算机程序完成计算。
实施例一：
本次实践采用孝感市澴河进行评估。澴河，流域主要在湖北省孝感市境 内，干流全长150.8公里，流域面积3618平方公里，流经大悟、孝昌、孝南， 在孝南的卧龙与府河汇合称府澴河后汇入长江，近年来，在该河流上的监测 断面有11个断面，断面基本信息如下：
表2澴河监测断面基本信息表
Figure BDA0003252275960000062
Figure BDA0003252275960000071
为揭示河流值质量指数值感性认识，评估中同时列出了按照“断面水质 类别比例法”进行的评估结果；
表3河流质量指数计算结果评估表
Figure BDA0003252275960000072
Figure BDA0003252275960000081
从上述评估可以看出，由于月报中未使用全部监测断面进行评估，所以 和实际(全部断面参与)评估结果存在差别，如7月份和9月份两个月都出 现估结果不同；
当前地表水III类为全国主要水体的期望类别指标，劣于III类可以认为 存在不同级别的污染，为评估河流质量指数的直观含义，需要以河流质量指 数对河流劣于III类断面比例作相关分析，为此，以上表数据中，劣于III类 断面比例作为输入，以河流质量指数作为输出，以一次线性拟合进行相关性 分析；
从一次拟合模型看，河流质量指数能够较好反应劣于III类断面 比例，通过计算出上表趋势线的相关系数为0.8925；从上表定性和相 关系数定量推断计算模型符合数值模型相关性能要求。
本发明中提供了基于长度的权重法计算河流质量指数的方法，本发明可 以计算出河流整体水体质量，指数结果为数字量值型结果输出，该量值可以 和标准进行基本一致的对应，方便了河流水质评价的有效性和可信息传递性， 该计算方法原理科学，计算过程简单，计算结果评估直观，可以作为评价河 流水体的补充方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根 据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明 的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于长度的权重法计算河流质量指数的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、测定待测河流水体的单位水体体积Q，单位水体的水质等级Lw和单位水体相对环境容量Crel；
单元水体的相对环境容量计算如下：
Crel＝Lw.Q (1)
基于公式可以得出：
Figure FDA0003252275950000011
河流水质在流向方向上不是恒定的，基于上述单元水体的定义，可以认为河流是单元水体的集合，河流的相对环境容量使用积分实现：
Figure FDA0003252275950000012
CRrel：河流相对环境容量m3
Lw(x)：河流下游x处断面的水质等级无量纲
S(x)：河流下游x处断面面积m2
利用公式(1-1)，可以根据(2)计算的结果反过来推出一个描述河流的现状等级即：
Figure FDA0003252275950000013
Lw：河流质量等级指数
为简化计算，可以认为河流的x处的截面积恒定，即S(x)为恒定，则(3)式转为：
Figure FDA0003252275950000014
L：河流的评价区间的长度m；
B、河流监测布点为离散的断面方式展开，是有限数量的，需要使用基于离散的数值公式进行计算：
对于各个监测断面之间的水体的水质等级，可以使用理想估值计算：
Figure FDA0003252275950000021
Lwaj：为河流方向第j个相邻监测断面的平均等级，上述Lw(j+1)中(j+1)为第j+1个相邻监测断面，下同：
Figure FDA0003252275950000022
上式中
Figure FDA0003252275950000023
即是第j个长度段平均等级值(Lwaj)的基于长度的权重。
2.根据权利要求1所述的基于长度的权重法计算河流质量指数的方法，其特征在于：所述单元水体的水环境容量可以为单元水体现状等级和体积乘积来相对衡量，称为相对环境容量，这个数值越大，则水体环境容量越小。
3.根据权利要求1所述的基于长度的权重法计算河流质量指数的方法，其特征在于：所述河流上可设置有N个断面点，河流方向第j个监测断面的水质等级为Lwj(j＝1，2…n)，河流方序第j个监测断面距离评估源头的距离为Xj(j＝1，2…n)。
4.根据权利要求1所述的基于长度的权重法计算河流质量指数的方法，其特征在于：所述水质等级对应GB3838中水质类别等级数，质量次于V类的数值定义为6。
CN202111049287.3A 2021-09-08 2021-09-08 基于长度的权重法计算河流质量指数的方法 Active CN113821921B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111049287.3A CN113821921B (zh) 2021-09-08 2021-09-08 基于长度的权重法计算河流质量指数的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111049287.3A CN113821921B (zh) 2021-09-08 2021-09-08 基于长度的权重法计算河流质量指数的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113821921A true CN113821921A (zh) 2021-12-21
CN113821921B CN113821921B (zh) 2023-08-25

Family

ID=78914172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111049287.3A Active CN113821921B (zh) 2021-09-08 2021-09-08 基于长度的权重法计算河流质量指数的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113821921B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103093092A (zh) * 2013-01-14 2013-05-08 西南交通大学 河流突发性cod污染的事故源定位方法
KR101703981B1 (ko) * 2016-03-31 2017-02-08 광주과학기술원 강우예측을 이용한 하수처리시설의 제어방법
CN108287950A (zh) * 2017-12-27 2018-07-17 环境保护部环境规划院 基于控制单元水环境质量目标管理的水质模拟方法
CN108874936A (zh) * 2018-06-01 2018-11-23 河海大学 一种基于改进新安江模型的适用于山丘区的水文预报方法
CN111680890A (zh) * 2020-05-21 2020-09-18 河南省政院检测研究院有限公司 一种适用于河长制的地表水环境质量评价方法
CN112116229A (zh) * 2020-09-08 2020-12-22 深圳市广汇源环境水务有限公司 一种流域水质调度管理方法、系统及平台
CN113297814A (zh) * 2021-05-21 2021-08-24 中国环境科学研究院 基于河湖水质限值的流域动态水环境容量计算方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103093092A (zh) * 2013-01-14 2013-05-08 西南交通大学 河流突发性cod污染的事故源定位方法
KR101703981B1 (ko) * 2016-03-31 2017-02-08 광주과학기술원 강우예측을 이용한 하수처리시설의 제어방법
CN108287950A (zh) * 2017-12-27 2018-07-17 环境保护部环境规划院 基于控制单元水环境质量目标管理的水质模拟方法
CN108874936A (zh) * 2018-06-01 2018-11-23 河海大学 一种基于改进新安江模型的适用于山丘区的水文预报方法
CN111680890A (zh) * 2020-05-21 2020-09-18 河南省政院检测研究院有限公司 一种适用于河长制的地表水环境质量评价方法
CN112116229A (zh) * 2020-09-08 2020-12-22 深圳市广汇源环境水务有限公司 一种流域水质调度管理方法、系统及平台
CN113297814A (zh) * 2021-05-21 2021-08-24 中国环境科学研究院 基于河湖水质限值的流域动态水环境容量计算方法及系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUA-PENG QIN等: "Water Quality Changes during Rapid Urbanization in the Shenzhen River Catchment: An Integrated View of Socio-Economic and Infrastructure Development", pages 1 - 19, Retrieved from the Internet <URL:《网页在线公开：https://www.mdpi.com/2071-1050/6/10/7433》> *
代丹等: "洱海西部入湖河流白鹤溪主要污染物时空变化特征分析", 《环境工程技术学报》, vol. 9, no. 2, pages 159 - 166 *
李强等: "基于河流分段与分季节的涑水河水环境容量计算及模型预测", 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》, vol. 42, no. 11, pages 175 - 182 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113821921B (zh) 2023-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moriasi et al. Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations
CN106339536B (zh) 基于水污染指数法和云模型的水质综合评价方法
Meng et al. HYDROLOGICAL MODELING IN THE MANAS RIVER BASIN USING SOIL AND WATER ASSESSMENT TOOL DRIVEN BY CMADS.
CN108920427B (zh) 一种月尺度水文模型时变参数的动态估计方法
CN102831297A (zh) 一种湖泊污染成因诊断的集成方法
CN108764473A (zh) 一种基于相关分析的bp神经网络用水量预测方法
CN104899473A (zh) 一种河流断面退化评价方法
Wang et al. Forecast of water level and ice jam thickness using the back propagation neural network and support vector machine methods
CN106845142A (zh) 基于改进的粗糙集‑集对分析的水质评价方法
Haddadchi et al. Evaluation of suspended load transport rate using transport formulas and artificial neural network models (Case study: Chelchay Catchment)
CN107122616A (zh) 一种地下水水质的多指标正态云综合评价方法
CN109726891A (zh) 一种河流灰水足迹评估方法及其应用
CN113343601A (zh) 一种复杂水系湖泊水位和污染物迁移的动态模拟方法
CN111090831A (zh) 一种湖泊面积变化关键驱动因子识别方法
CN114418446A (zh) 水资源短缺的定量评估方法
CN109740877B (zh) 一种分湖富营养化营养足迹指数评价方法
Huang et al. Estimating river flow effects on water ages by hydrodynamic modeling in Little Manatee River estuary, Florida, USA
CN104569340B (zh) 地下环境质量测定方法及装置
CN113821921A (zh) 基于长度的权重法计算河流质量指数的方法
CN106320257A (zh) 基于水文观测的湖库槽蓄曲线确定方法
CN112036092B (zh) 一种基于河流中间表面速度与河宽关系的河流流量预测方法
CN104933256B (zh) 一种环境大气条件对空气质量影响的综合参数化评测方法
Babel et al. Assessment of agricultural nonpoint source model for a watershed in tropical environment
Hore et al. Application of an artificial neural network in wastewater quality monitoring: prediction of water quality index
Volchak et al. Nonlinear modeling of annual runoff of main rivers in Belarus

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant