一种给水管网水质实时预警的水质评价方法技术

一种给水管网水质实时预警的水质评价方法，属于给水管网水质评价方法。该评价方法在水质分级的基础上，通过给水管网水质实时监测数据中的余氯和浊度两个指标，对给水管网水质进行系统评价，实现对给水管网水质控制和水污染预警；步骤：1、给水管网水质分级，建立水质参数的模糊集合；2、确定水质参数的隶属度，得到评价矩阵；3、计算评价指标的熵值；4、计算评价指标的熵权值；5、进行给水管网水质综合评价。本发明专利技术的评价方法实施方案系统条理，可以快速有效的评价给水管网系统不同水质监测点的水质状况，解决了给水管网水质实时预警的水质评价问题，可应用于我国不同地区和不同城市的给水管网系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种给水管网水质评价方法，特别是一种给水管网水质实时预警的水 质评价方法。
技术介绍
给水管网系统如同一个庞大的"管式反应器"，由于水在给水管网中的滞留时间很 长，易发生物理、化学、生物等反应，使水受到二次污染。达标的出厂水经过给水管网系统输 送到用户时，往往达不到国家饮用水水质标准。因此，对给水管网系统的水质评价、监测、预 警和控制，已经成为国内外市政给排水工程和环境工程领域普遍关心的热点问题。如专利技术 专利申请号为201110131393. 6公开的"一种循环管网水质综合模拟试验系统";如专利技术专利 申请号为201110130947. 0公开的"一种带静止水管段的循环管网水质综合模拟试验系统"； 如专利技术专利申请号为201110258380. 5公开的"给水管网水质化学稳定性研宄用的管段模 拟反应器和方法"。目前，围绕给水管网系统的专利大多涉及到模拟试验系统和稳定水质的 仪器和方法，对给水管网水质实时预警的水质评价方法的专利很少。 《城市供水水质标准》（CJ/T206-2005)规定了出厂水及管网水检验项目合格率的 要求。由于目前我国国情以及经济发展状况等因素的影响，我国给水系统水质检验项目的 合格率普遍不高，由此导致了某些给水管网水污染事件的发生。由于给水管网水质状况涉 及多个对象和多个指标，指标之间相互关联，因此，需要对给水管网系统进行水质综合评 价，使得水质状况能够在接近于水质污染的临界点附近得以识别和预警，以期为给水管网 水质控制提供定量化的依据。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供，解决给水管 网水质实时预警的水质评价的问题。 本专利技术的目的是这样实现的：该水质评价方法将给水管网水质按照《城市供水水 质标准》(CJ/T206-2005)规定的界限进行水质分级；在分级的基础上，通过给水管网水质实 时监测数据中的余氯和浊度两个指标，对给水管网水质进行系统评价，实现对给水管网水 质控制和水污染预警。 具体步骤如下： 步骤1、给水管网水质分级，建立水质参数的模糊集合： 选取余氯和浊度作为评价因子，将水质级别定为5级，即_I，I，II，III和IV;确定 各指标属于各水质级别的隶属函数； 步骤2、确定水质参数的隶属度，得到评价矩阵： 首先，构造原始数据判断矩阵，如式（1): 式中：XmXn为mXn的原始数据判断矩阵；式中xu为第j个评价对象在第i个评价 指标上的指标值;m为评价指标的数量；n为评价对象的数量； 其次，原始数据判断矩阵的标准化，如式（2): 对式（1)的原始数据矩阵进行标准化，得到原始数据矩阵的标准化矩阵： 式中：为mXn的原始数据判断矩阵的标准化矩阵；式中为第j个评价对象 在第i个评价指标上的标准值； 对于收益性指标为越大越优，ru以式（3)进行计算： 对于成本性指标为越小越优，以式（4)进行计算： 步骤3、计算评价指标的j：商值： 第i个指标的熵值氏采用式（5)进行计算： 式中：氏为第i个指标的熵值；fu为中间计算变量；fu的计算如式（6): 步骤4、计算评价指标的j：商权值： 第i个指标的熵权值Wi采用式（7)进行计算： 式中：Wi为第i个指标的熵权值； 熵权值矩阵W1Xni如式（8) W1Xm= (8) 式中：W1Xm为熵权值矩阵； 步骤5、进行给水管网水质综合评价： 综合评价矩阵A1Xn的计算，采用式（9) A1Xn=ff1XmXRmXn= (an)1Xn=(2：wjXr^.)1Xn (9) 式中：A1Xn为综合评价矩阵。 所述选取余氯和浊度作为评价因子，或者根据不同给水管网的情况，选取不同的 水质评价因子。 所述水质级别定为5级，或者根据不同给水管网的情况，确定不同的水质级别数 量和水质分级界限值。 所述余氯的最高浓度限定为1. 6mg/L，或者根据不同给水管网的情况，确定余氯最 高浓度界限值。 所述的水质监测数据是实时监测数据，或者是监测数据的小时平均值或日平均 值。 有益效果，由于采用了上述方案，水质评价方法是基于给水管网水质实时监测数 据和熵权理论，来快速有效的评价给水管网系统不同水质监测点的水质状况，实施方案系 统条理，计算速度快，解决了给水管网水质实时预警的水质评价问题。本专利技术可以用于市政 给排水工程和环境工程领域，计算结果可基于ArcGIS实现可视化，即将水质综合评价结果 以地形化的形式标注于每个地理栅格，有利于工程管理人员和科研人员对给水管网水质进 行综合评价和预警指导。 优点：使用本专利技术提出的这种给水管网水质实时预警的水质评价方法，可以快速 有效的评价给水管网系统不同水质监测点的水质状况，解决了水质监测点多个监测指标造 成的数据混乱，有利于工程管理人员和科研人员快速有效的进行给水管网水质综合评价和 实时预警。【附图说明】图1是本专利技术的给水管网水质实时预警的水质评价方法流程图。【具体实施方式】 下面结合实施例，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细描述，来说明本专利技术的 具体实施步骤和效果。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。 该水质评价方法将给水管网水质按照《城市供水水质标准》（CJ/T206-2005)规定 的界限进行水质分级；在分级的基础上，通过给水管网水质实时监测数据中的余氯和浊度 两个指标，对给水管网水质进行系统评价，实现对给水管网水质控制和水污染预警。 具体步骤如下： 步骤1、给水管网水质分级，建立水质参数的模糊集合： 大部分给水管网的实时水质监测数据包括余氯和浊度，选取余氯和浊度作为评价 因子，将水质级别定为5级，即-I，I，II，111和IV。 给水管网水质分级的界限值，如表1所示。根据表1，确定各指标属于各水质级别 的隶属函数，如表2。 所述选取余氯和浊度作为评价因子，也可根据不同给水管网的情况，选取不同的 水质评价因子。 所述水质级别定为5级，水质分级界限值为表1，也可根据不同给水管网的情况， 确定不同的水质级别数量和水质分级界限值。 所述余氯的最高浓度限定为1. 6mg/L，也可根据也可根据不同给水管网的情况，确 定不同的余氯最高浓度界限值。 所述的水质监测数据可以是实时监测数据，也可以是监测数据的小时平均值或日 平均值。 表1 :给水管网水质评价基本项目标准值 注：由于余氯的浓度过高，容易引起消毒副产物的出现，因而，余氯的最高浓度限 定为 1. 6mg/L。 表2 :不同浓度对不同类别的隶属函数表[0当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种给水管网水质实时预警的水质评价方法，其特征是：该水质评价方法将给水管网水质按照《城市供水水质标准》(CJ/T206‑2005)规定的界限进行水质分级；在分级的基础上，通过给水管网水质实时监测数据中的余氯和浊度两个指标，对给水管网水质进行系统评价，实现对给水管网水质控制和水污染预警；具体步骤如下：步骤1、给水管网水质分级，建立水质参数的模糊集合：选取余氯和浊度作为评价因子，将水质级别定为5级，即‑Ⅰ，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ；确定各指标属于各水质级别的隶属函数；步骤2、确定水质参数的隶属度，得到评价矩阵：首先，构造原始数据判断矩阵，如式(1)：式中：Xm×n为m×n的原始数据判断矩阵；式中xij为第j个评价对象在第i个评价指标上的指标值；m为评价指标的数量；n为评价对象的数量；其次，原始数据判断矩阵的标准化，如式(2)：对式(1)的原始数据矩阵进行标准化，得到原始数据矩阵的标准化矩阵：式中：Rm×n为m×n的原始数据判断矩阵的标准化矩阵；式中rij为第j个评价对象在第i个评价指标上的标准值；对于收益性指标为越大越优，rij以式(3)进行计算：rij=xij-minj(xij)mixj(xij)-minj(xij),rij∈(0,1)---(3)]]>对于成本性指标为越小越优，rij以式(4)进行计算：rij=maxj(xij)-xijmaxj(xij)-minij(xij),rij∈(0,1)---(4)]]>步骤3、计算评价指标的熵值：第i个指标的熵值Hi采用式(5)进行计算：Hi=-1lnn(Σj=1nfijlnfij),Hi≥0---(5)]]>式中：Hi为第i个指标的熵值；fij为中间计算变量；fij的计算如式(6)：rij≠0,fij=rij/Σj=1nrij---(6)]]>rij＝0 fij＝0 令fijlnfij＝0步骤4、计算评价指标的熵权值：第i个指标的熵权值wi采用式(7)进行计算：wi=1-Him-Σi=1mHi,0≤wi≤1]]>且Σi=1mwi=1---(7)]]>式中：wi为第i个指标的熵权值；熵权值矩阵W1×m如式(8)W1×m＝(wi)1×m  (8)式中：W1×m为熵权值矩阵；步骤5、进行给水管网水质综合评价：综合评价矩阵A1×n的计算，采用式(9)A1×n＝W1×m×Rm×n＝(a1i)1×n＝(Σwi×rij)1×n  (9)式中：A1×n为综合评价矩阵。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德军，熊集兵，雷少刚，曹越，李嘉豪，陈成新，李津津，李真，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32