水环境质量评价方法的对比分析（阿拉同汗·居马汗）
发布时间:2016年12月02日 来源:
［摘要］进行水环境质量评价的目的主要是准确反映水环境目前的质量和污染状况，根据某一特定评价过程所选择的水质参数、标准和评价方法，揭示水体质量变化的规律性，分析引起水质量恶化的主要因素，对水环境的综合利用情况做出相应科学合理的评定，同时为水污染治理和管理提供理论依据和可行的对策。就目前常用的几种水质质量评价方法进行对比分析。
［关键词］水环境; 质量评价; 污染参数; 水质指数; 模糊评价; 对比分析
［中图分类号］ X832 ［文献标识码］ B ［文章编号］ 1006-7175(2013) 08-0025-02
水环境质量评价指的是按照评价目标选择相应的水质参数、标准和评价方法，对水环境的利用情况及处理要求做出相应评定的过程。根据所采用的数学方法和原理不同，对水质评价的方法主要有这样3 种: 单因子评价法、污染指数评价法、模糊评价法等，现就3 种方法进行对比分析。
1 单因子评价法
单因子评价法也称单因子指数法或水质类别判定法，即利用实际测量数据或监测结果和该项目的分类标准进行对照，确定其水质类别，然后在所有的水质类别中选取水质量最差的(污染最严重的) 类别作为评价结果。
在实际使用中，该种方法具有操作最为简单、可以直观地了解到水质状况与评价标准的关系等优点，但是有时会因为对水体水质要求过严而评价过低。同时，地理环境是一个复杂系统，变量往往很多，这无疑会增加问题的复杂性。而且，在实际情况下，各个变量之间是具有相关关系的，而这种方法假设各个参数之间互不联系，也就不能全面科学地反映水体质量，得出的结论也会存在一定偏差。也就是说，单因子指数评价法只考虑到最突出因子也就是污染最严重的评价因子对整体结果的影响，而其他因子的作用被弱化了。为了解决这一问题，我们可以选择保留了原来变量所反映信息的较少的新变量代替原来较多的变量，也就是作降维处理，即所谓的主成分分析方法来代替单因子评价法。
2 污染指数评价法
污染指数评价法是先对水体各个项目指标进行监测，得出监测结果，将该结果与其评价标准之比值作为该监测项目的污染分指数，进而通过数学方法将各个监测项目的分指数综合以得到该水体的污染指数，用该指数来表示水体的污染程度。由于对分指数可以进行不同的处理，这里的污染指数可以有不同的形式，主要有简单叠加污染指数、算术平均值指数、最大值指数、加权平均指数等。
2.1 简单叠加污染指数
简单叠加污染指数即选定若干个评价参数，进而将各个参数的实际浓度Ci与其相对应的评价标准浓度Coi相比，求出各个参数的分指数，然后加总求和，计算出污染指数。计算公式如下:
由于该方法是通过对各个评价参数加总求和所得，所以可以综合考虑到各种污染物对总体水质的影响状况。但是其结果会受到评价参数多少的影响，可比性不高。
2.2 算术平均值指数
算术平均值指数的计算原理与简单叠加污染指数的计算相同，将各个参数的实际浓度Ci与其相对应的评价标准浓度Coi相比，求和后除以参加评价的项数。计算公式如下:
由于求的是算术平均值，所以计算结果不会受到参数项数的影响，但是计算结果可能会掩盖高浓度、高污染参数的影响。
2.3 加权平均水质指数
加权平均水质指数是根据各个污染物对水环境影响程度的不同，人为地加入加权值Wi而得出的污染指数。
公式如下:
该方法由于考虑到不同污染物对水环境质量的影响是不同的，所以赋予不同的权重，构思很合理。但是准确而切合实际的权重值是难以获得的，而且当污染物严重超标时，会掩盖污染的严重程度。
2.4 最大值指数
最大值指数也称为内梅罗水质指数，即在计算公式中加入了评价参数中最大的分指数项，公式如下:
显而易见，该方法可以充分体现某污染物如果出现最大浓度时的影响程度，但是也可能出现由一个最大值决定的高峰，而反映不出其他污染物的影响。
综上所述，污染指数评价法有利于对水环境整体情况作出定量描述，同时运用不同的指标对水质进行定性评价，且计算简便，便于进行时间序列分析。但是该方法没有与国家统一的水质功能类别相一致，尚不是完善统一的环境质量分级系统。而且，各个指数之间缺乏可比性。
3 模糊评价法
模糊评价法是根据模糊数学的隶属度理论将定性评价转化为定量评价，即用模糊数学理论对水体水质进行总体评价的综合评价方法。水环境污染程度与水质分级相互联系同时存在模糊性，而水质变化是连续的，所以该方法能较好体现水环境中客观存在的模糊性和不确定性，较能符合客观规律。
模糊评价法经过不断的应用和改进之后，主要有模糊综合评价法、模糊模式识别法和模糊聚类法等等。模糊综合评价法的基本思路是: ①由监测数据建立起各个评价因子对各级标准的隶属度集，进而形成隶属度矩阵;②将各个评价因子的权重集与隶属度矩阵相乘，得到一个综合评判集，以表示评价水体水质对各级标准水质的隶属程度; ③选取隶属程度大的水质类别作为水体的类别，以此来反映综合水质级别的模糊程度。
1) 建立单因子评价矩阵。每个评价因子与每一级评价标准之间的模糊关系用模糊矩阵R 表示，检测值为X的污染因子对各个水体级别的隶属程度为rij，即可以被评为i 类环境质量的可能，n 为水体质量级别数，i = 1，2，3，...，n; m 表示水体评价因子数，j = 1，2，3，...，m。见表1。
2) 确定各个评价因子的权重矩阵A = { a1，a2，…，am} 。见表2。
3) 建立水质评价模型。见表3。水环境质量模糊综合评价模型建立过程如下: 先根据各个指标的分级标准做出5 个级别的录属函数，按下式计算确定各项因子对水质级别的录属函数。公式为:
B = A×R
由于所用工具的特殊性，模糊评价法可以综合各个评价因子对水质进行评价。但是该方法大多根据各个污染因子的超标程度来确定权重，结果不具客观性和准确性，且不易确定出主要的污染因子，常常会出现评价结果分辨性差、可操作性差等缺点。与单因子指数评价法相比，模糊评价法充分考虑到每个影响因子对评价结果的作用，并把结果按权重进行分配，所以其评价结果是各个影响因子综合作用的结果。
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［作者简介］阿拉同汗·居马汗(1963-)，女(哈萨克族)，新疆阿勒泰人，工程师.
