一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法技术

本发明专利技术公开一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法，包括如下步骤：统计河湖不同断面污染物指标的长序列的年均浓度值以及多年浓度平均值；采用水质综合污染指数法计算得到各断面每年的综合污染指数值；采用趋势检验方法计算得到各断面综合污染指数的秩相关系数；把所述秩相关系数作为评价指标之一，采用主成分分析方法计算得到各断面的综合主成分得分；根据所述综合主成分得分的排名确定河湖的主要污染断面，得分从高到底的断面即为对河湖污染影响从大到小的断面；本方法的分析结果不仅从历史数据的角度对河湖各断面污染情况进行评价，还考虑了各断面水质变化趋势，更加全面真实的反映各断面的污染程度，使得评价结果更加全面科学。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法
本专利技术涉及到水体污染识别
，具体涉及到一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法。
技术介绍
受社会、产业、文化等因素影响，河流、湖泊及水库不同区域的污染程度通常差异较大，因此主要污染断面识别是实现水污染统筹治理的重要前提。通过主要污染断面科学有效识别，可以在有限经费条件下有的放矢实施水污染重点治理或保守维持，将重要资源科学的投入到关键区域。目前，涉及河流、湖泊、水库的主要污染断面识别方法包括了单因子评价方法、综合污染指数法，主成分分析方法等，这些方法均基于各断面的历史与现状污染情况判断主要污染断面。中国专利技术专利(公开号：CN106339536B)在2019年公开了一种基于水污染指数法和云模型的水质综合评价方法，将云模型与水污染指数法中的WPI值相结合，由云参数确定方法得到WPI值评价云模型，由逆向云发生器得到单因子WPI值云模型，运用正态云发生器生成WPI值评价云图和单因子WPI值云图，直观地看出各单因子的污染状况；结合权重，由综合云算法得到综合WPI值云模型，并以云滴形式直观地展现，判定水质综合评价等级；该方法还是基于水污染指数法，比较单一，而且计算和模型构建的比较复杂，没有具体考虑到实际污染物指标的变化趋势。实际上，河流、湖泊及水库的水环境变化是受多方因素影响的动态变化过程，如污染不严重的河流可能存在水质逐渐恶化的问题，而污染严重的河流逐步呈现出水质好转的趋势，这种动态变化会导致河湖各断面的水环境评价结果与实际出现偏差。综上，本专利技术提供一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法，旨在解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有河湖水质评价方法均未考虑水质未来变化情况的问题，提供一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法，可使得河湖水环境评价的结果更加科学严谨。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法，包括如下步骤：步骤一：统计河湖不同断面污染物指标的长序列的年均浓度值以及多年浓度平均值；步骤二：根据各断面污染物指标在各年份的所述年均浓度值，采用水质综合污染指数法计算得到各断面每年的综合污染指数值；步骤三：根据各断面污染物指标在各年份的所述年均浓度值和所述综合污染指数值，采用趋势检验方法计算得到各断面综合污染指数的秩相关系数；步骤四：把所述秩相关系数作为评价指标之一，采用主成分分析方法计算得到各断面的综合主成分得分；步骤五：根据所述综合主成分得分的排名确定河湖的主要污染断面，得分从高到底的断面即为对河湖污染影响从大到小的断面。本河湖主要污染断面识别方法的分析结果不仅从历史数据的角度对河湖的各断面污染情况进行了评价，还考虑了各断面水质变化趋势，能更加全面真实的反映河湖各断面的污染程度，从而使得评价结果更加全面科学。其中，趋势检验方法为Daniel趋势检验方法；秩相关系数为Spearman秩相关系数。具体的，本方法通过统计整理研究对象(河流或湖库)各断面不同水质指标的历史监测数据，采用水质综合污染指数法计算各断面的综合污染指数，利用Spearman秩相关系数法对综合污染指数做趋势分析，计算得到各断面的秩相关系数，秩相关系数反映水质恶化、改善趋势；将各断面秩相关系数连同水质指标共同作主成分分析计算，得到各断面的综合主成分得分并进行得分排名，排名靠前的断面即为河湖的主要污染断面。进一步的，所述步骤一的统计方法为：统计并整理河流或湖库中各断面不同水质指标的历史长序列监测数据并形成河湖断面污染表，令所述河湖断面污染表中列为河湖各断面、行是各断面不同污染物指标的所述年均浓度值与所述多年浓度平均值，每个污染物指标的所述年均浓度值不少于4个，每个污染物指标的所述多年浓度平均值分别根据相应的多个所述年均浓度值计算得到。进行统计、整理、分类，并通过表格的形式能够直观的查看计算得到的不同污染物指标的所述年均浓度值与所述多年浓度平均值；每个污染物指标的所述年均浓度值不少于4个的意思为每个污染物指标统计年份不能少于4年，一方面满足做趋势检验的周期要求，另一方面更能够反映变化趋势。进一步的，所述综合污染指数值的计算方法为：式中：P为水质综合污染指数；Pi为污染物i的污染指数；Ci为污染物i的实测浓度mg/L；Si为污染物i的评价标准浓度值mg/L，由该断面的水质管理目标决定；n为参加评价的污染物个数。污染物i为需要分析计算的不同所述污染物指标对应的数值，对于长序列而言实测浓度采用平均值(即包含对应的所述年均浓度值与所述多年浓度平均值)。进一步的，所述秩相关系数是计算方法为：式中：rs为秩相关系数，di为变量Xi与Yi的差值；Xi是周期1到周期N按浓度值从小到大排列的序号，每个周期为一年，年份靠前的为周期1，靠近当前的为周期N；Yi为按时间排列的序号；所述秩相关系数越接近1表明正向趋势越明显，越接近-1表明反向趋势越明显。进一步的，所述步骤四中，将所述多年浓度平均值与所述秩相关系数进行合并整理，采用SPSS软件对合并整理的数据进行主成分分析得到断面水质的主成分特征值和主成分载荷矩阵，根据所述主成分特征值和所述主成分载荷矩阵计算所述综合主成分得分。对计算得到的所述综合主成分得分进行排名，得分最高的断面即为对该河湖污染影响最大的断面，得分最低的端面即为对该河湖污染影响最小(有明显改善趋势)的端面。进一步的，所述污染物指标至少包括如下指标：PH值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮，每项指标均计算当年平均值和多年平均值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本河湖主要污染断面识别方法的分析结果不仅从历史数据的角度对河湖的各断面污染情况进行了评价，还考虑了各断面水质变化趋势，能更加全面真实的反映河湖各断面的污染程度，从而使得评价结果更加全面科学；2、充分考虑了河湖的八种主要污染物指标的情况，利用Spearman秩相关系数法对综合污染指数做趋势分析，计算得到各断面的秩相关系数，使得该秩相关系数能够反映水质恶化、改善趋势，从而能够将各断面秩相关系数连同水质指标共同作主成分分析计算，使得各断面的综合主成分得分能够直接反映出各端面的污染趋势情况，确定的主要污染端面更加准确。附图说明图1为本专利技术一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法，包括如下步骤：步骤一：统计河湖不同断面污染物指标的长序列的年均浓度值以及多年浓度平均值；步骤二：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一：统计河湖不同断面污染物指标的长序列的年均浓度值以及多年浓度平均值；/n步骤二：根据各断面污染物指标在各年份的所述年均浓度值，采用水质综合污染指数法计算得到各断面每年的综合污染指数值；/n步骤三：根据各断面污染物指标在各年份的所述年均浓度值和所述综合污染指数值，采用趋势检验方法计算得到各断面综合污染指数的秩相关系数；/n步骤四：把所述秩相关系数作为评价指标之一，采用主成分分析方法计算得到各断面的综合主成分得分；/n步骤五：根据所述综合主成分得分的排名确定河湖的主要污染断面，得分从高到底的断面即为对河湖污染影响从大到小的断面。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：统计河湖不同断面污染物指标的长序列的年均浓度值以及多年浓度平均值；
步骤二：根据各断面污染物指标在各年份的所述年均浓度值，采用水质综合污染指数法计算得到各断面每年的综合污染指数值；
步骤三：根据各断面污染物指标在各年份的所述年均浓度值和所述综合污染指数值，采用趋势检验方法计算得到各断面综合污染指数的秩相关系数；
步骤四：把所述秩相关系数作为评价指标之一，采用主成分分析方法计算得到各断面的综合主成分得分；
步骤五：根据所述综合主成分得分的排名确定河湖的主要污染断面，得分从高到底的断面即为对河湖污染影响从大到小的断面。


2.根据权利要求1所述的考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法，其特征在于，所述步骤一的统计方法为：统计并整理河流或湖库中各断面不同水质指标的历史长序列监测数据并形成河湖断面污染表，令所述河湖断面污染表中列为河湖各断面、行是各断面不同污染物指标的所述年均浓度值与所述多年浓度平均值，每个污染物指标的所述年均浓度值不少于4个，每个污染物指标的所述多年浓度平均值分别根据相应的多个所述年均浓度值计算得到。


3.根据权利要求1所述的考虑水质变化趋势的河湖主要污染断面识别方法，其特征在于，所述综合污染指数值的计算方...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕胜，莫晓聪，林玉茹，丁小玲，李永蓉，黄灿，张振萍，龚长凌，胡斯曼，李远超，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42