阅读说明：本技术 一种水体质量监测及水体感官愉悦度评价方法 (Water quality monitoring and water sensory pleasure degree evaluation method ) 是由 席劲瑛 朱强 贾海峰 于 2019-08-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水体质量监测及水体感官愉悦度评价方法,分析影响水体感官愉悦度的特征参数,确定表征水体感官质量的水体性状特征的水质指标种类。建立水体感官愉悦度分指数评价体系,并获得区间水体感官愉悦度分指数极值对应的水质指标的浓度限值。然后获取所述水质指标的监测值C<Sub>i</Sub>,通过区间插值计算得到相应的水体感官愉悦度分指数WCI<Sub>i</Sub>。确定所述水质指标的权重值a<Sub>i</Sub>,且<Image he="134" wi="197" file="DDA0002168102620000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>通过<Image he="133" wi="430" file="DDA0002168102620000012.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>得到水体感官愉悦度指数WCI用以表征待测水体的水体感官愉悦度,实现水体感官质量的评价。本发明能够定量评价城市水体的感官质量,具有准确、高效、客观的优点。(The invention discloses a water quality monitoring and water sensory pleasure degree evaluation method, which analyzes characteristic parameters influencing the sensory pleasure degree of a water body and determines the water quality index types of water character characteristics representing the sensory quality of the water body. And establishing a water body sensory pleasure degree index evaluation system, and obtaining the concentration limit value of the water quality index corresponding to the extreme value of the water body sensory pleasure degree index in the interval. Then obtaining the monitoring value C of the water quality index i And obtaining the corresponding water body sensory pleasure degree index WCI through interval interpolation calculation i . Determining the weight value a of the water quality index i And is and by passing And obtaining a water body sensory pleasure index WCI for representing the water body sensory pleasure of the water body to be detected and realizing the evaluation of the water body sensory quality. The method can quantitatively evaluate the sensory quality of the urban water body, and has the advantages of accuracy, high efficiency and objectivity.)

一种水体质量监测及水体感官愉悦度评价方法

技术领域

本发明涉及一种水体质量监测及水体感官愉悦度评价方法，属于水环境评价技术领域。。

背景技术

当前，在城市水体质量、尤其是感官质量的问题，采用传统的水质评价方法难以真实反 映水体水环境品质，无法直接和水体的感官愉悦度水平挂钩，需要进一步研究适宜的评价方 法，开展水体感官愉悦度评价方法研究。

中国目前的《地表水环境治理标准》(GB3838-2002)是从江河湖库水体功能出发制定的 评价标准，并不适用于城市水体的特点。城市水体在多数情况下是作为城市的景观娱乐水体， 为公众提供服务功能。因此，应该更加关注其感官质量，在评价过程中更多考虑与感官愉悦 度密切相关的水质指标。然而，目前在这方面缺乏统一、实用的评价方法和标准要求。

发明内容

本发明旨在提供一种水体质量监测及水体感官愉悦度评价方法，将水体质量按照感官性 状特征，构建水体感官愉悦度分指数评价体系，并引入权重因子，从而能够对水体感官质量 进行定量评价。

本发明通过以下技术方案实现：

一种水体质量监测及水体感官愉悦度评价方法，所述方法包括：

基于水体感官质量分析，将水体性状特征按照水体颜色、浑浊度、漂浮物及嗅味特征， 分析水体水质指标，并识别影响水体感官愉悦度的特征参数，确定n个能够表征水体感官质 量的水质指标，作为水体感官质量水质指标，其中n≥2；

建立水体感官愉悦度分指数评价体系，设定所述评价体系中水体感官愉悦度分指数的范 围[WCI_imin，WCI_imax]，其中0≤WCI_imin＜WCI_imax≤100；按照水体感官愉悦度分指数从WCI_imin到WCI_imax分为若干分指数区间，获得相应区间的水体感官愉悦度分指数极值WCI_jm及其对 应的水体感官质量水质指标的浓度限值C_i,jm，其中j＝(1,2,…)；

根据待测水体的水文特征设定水体质量监测断面及水质测点，获得待测水体的水体感官 质量水质指标的监测值C_i；

将所述监测值C_i与所述浓度限值C_i,jm比较得到所述监测值C_i对应的分指数区间，通过 区间插值计算得到相应的水体感官愉悦度分指数WCI_i；

确定水体感官质量水质指标的权重值a_i，且其中n为所述水质指标的个数，i 为所述水体感官质量水质指标，i＝(1,2,…,n)；通过得到水体感官愉悦度 指数WCI用以表征待测水体的水体感官愉悦度，实现水体感官质量的评价。

上述技术方案中，水体感官质量水质指标包括溶解氧、氧化还原电位、浊度、氨氮。

上述技术方案中，所述方法还包括：

建立水体感官愉悦度分指数WCI评价体系，设定所述评价体系中水体感官愉悦度分指 数的范围[WCI_imin,WCI_imax]＝[0,100]，按照水体感官愉悦度分指数WCI从0到100分为四个分 指数区间，得到5个区间点；通过数据分析确定与区间点j相对应的水体感官愉悦度分指数 极值WCI_jm及相应的水体感官质量水质指标的浓度限值C_i,jm，其中j＝(1,2,…,5)，所述水体感 官质量水质指标包括溶解氧、氧化还原电位、浊度、氨氮，得出：

上述技术方案中，所述水体感官质量水质指标为氧化还原电位、溶解氧，所述区间插值 计算方法包括：

将所述监测值C_i与所述浓度限值C_i,jm比较，其中j＝(1～5)，得到：

当C_i＜C_i,1m，则WCI_i＝WCI_im；

当C_i,1m≤C_i＜C_i,5m，记录与C_i相邻的两个浓度限值C_i,jm和C_i,(j+1)m及与所述C_i,jm对应的 水体感官愉悦度分指数极值WCI_jm，且有C_i,jm≤C_i＜C_i,(j+1)m，其中j＝(1～4)，则

当C_i≥C_i,5m，则

而所述水体感官质量水质指标为浊度、氨氮，将所述监测值C_i与所述浓度限值C_i,jm比 较，其中j＝(1～5)，得到：

当C_i＞C_i,1m，则WCI_i＝WCI_im；

当C_i,1m≥C_i≥C_i,5m，记录与C_i相邻两个浓度限值C_i,jm和C_i,(j+1)m及与C_i,(j+1)m对应的水体 感官愉悦度分指数极值WCI_(j+1)m，且有C_i,jm≥C_i≥C_i,(j+1)m，其中j＝(1～4)，则

当C_i≤C_i,5m，则WCI_i＝WCI_5m。

上述技术方案中，所述溶解氧DO、氧化还原电位ORP、浊度、氨氮的权重值范围分别为0.05～0.25、0.25～0.45、0.3～0.5和0～0.2；优选的，所述溶解氧DO、氧化还原电位ORP、浊度、氨氮的权重值分别为0.15、0.35、0.4和0.1。

上述技术方案中，所述水质指标浓度值包括日均值、小时均值或实时值。所述日均值监 测周期为24小时，为当日零点至24时的小时值均值；所述小时均值监测周期为15分钟， 取一小时内的监测值均值；实时值则为即时监测值。

上述技术方案中，所述水质指标的监测方法包括：溶解氧DO选用电化学探头法，参照 《水质溶解氧的测定电化学探头法》(HJ506—2009)；氧化还原电位ORP选用电极法；浊度参照《浊度水质自动分析仪技术要求》(HJ/T98—2003)；氨氮选用气敏电极法或参照《氨氮水质自动分析仪技术要求》(HJ/T 101-2003)。

本发明具有以下优点及有益效果：系统分析影响水体感官质量的水质参数，通过建立水 体感官愉悦度分指数评价体系，并确定其权重，定量计算城市水体的水体感官愉悦度指数， 能够实现水体感官质量的定量评价。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本发明所述水体包括城市河道、湖泊等景观水体。

城市河道、湖泊等景观水体的颜色、味道等特征都影响到人的主观感受。通过系统分析 水体质量及其与水质指标、感官性状等的关系，得出水体性状特征能够按照水体颜色、浑浊 度、漂浮物及嗅味特征评价，从而将水体感官愉悦度的感官质量可以分为很差、较差、一般、 较好和很好五个等级，其评级结果如表1描述。但表1中性状描述及评级结果为定性判断结 果，对于水体性状差别不大的河道水体的区分度不大。

表1水体感官愉悦度评级结果描述

水体性状	感官质量评级结果
		水体颜色很深，非常浑浊，有较多漂浮物，多存在明显恶臭气味	很差
水体颜色较深，较浑浊，多伴有漂浮物，偶尔存在明显恶臭气味	较差
		水体颜色一般，较清澈，存在有少量漂浮物，基本无明显恶臭气味	一般
水体颜色较浅，水体清澈，无明显漂浮物，无明显恶臭气味	较好
		水体颜色很浅，非常清澈，无漂浮物，无恶臭气味	很好

为了获得进一步的水体感官质量定量评价结果，本发明进一步提出了水体质量监测及水 体感官质量评价方法。

首先，根据表1的水体感官愉悦度评级结果描述，系统分析影响水体感官愉悦度的特征 参数，确定表征水体感官质量的水体性状特征的水质指标种类。由表1可知，水体性状特征 包括水体颜色、嗅味、浑浊度、漂浮物，参考地表水环境质量标准的水质指标，综合考虑能 够体现和表达如表1所述的水体性状的水质指标，经过充分筛选后得到表征水体感官质量的 水体性状特征的水质指标种类包括溶解氧DO、氧化还原电位ORP、浊度、氨氮，作为水体 感官质量水质指标，在此n＝4。

然后，建立水体感官愉悦度分指数评价体系，本实施方式WCI_i取值范围为0～100，数值 越大代表感官质量(愉悦度)越高。相应的，水体感官愉悦度指数WCI范围也为0～100。该 评价体系中，将水体感官愉悦度分指数WCI_i从0到100按照25区间步长分为四个连续的分 指数区间，每个区间两个极值点，从而得到5个区间极值点，用数字1至5表示，记为区间点j，且j＝(1,2,…,5)，相应的水体感官愉悦度分指数极值WCI_jm＝[0,25,50,75,100]，下标m表 示极限值(max或min)，用于在计算过程i和j都表示数值时容易区分WCI_i(分指数值)和WCI_jm(分指数限值)。然后，通过大量数据分析确定与WCI_jm对应的水体感官质量水质指标的浓度限值C_i,jm，其中j＝(1,2,…,5)，i表示第i个水质指标。

本发明以苏州城区水体为实施例之一，进行了为期1年共计20余次的水质指标监测和 数据采集，并参照地表水环境质量标准(GB 3838-2002)，对近2000组数据进行统计分析和 计算得到表2。由表2可以看出，每个水质指标均划分有对应水体感官愉悦度分指数五个区 间极值点的明确浓度界限值。

表2水体感官愉悦度分指数评价区间标准

表2将水体感官愉悦度分指数WCI_i统一分为4个区间，获得4个区间5个区间点的边界值，即水体感官愉悦度分指数极值WCI_jm，其中j＝(1,2,…,5)，并同时给出了一一对应的各 水质指标的浓度限值C_i,jm。

对某一水体做水体感官质量评价时，根据待测水体的水文特征设定水体质量监测断面及 水质测点，获得待测水体的水体感官质量水质指标的监测值C_i。监测值包括日均值、小时均 值或实时值。通常，日均值监测周期为24小时，为当日零点至24时的小时值均值；小时均 值监测周期为15分钟，取一小时内的监测值均值；实时值则为即时监测值。

水质指标的监测方法包括：溶解氧DO选用电化学探头法，参照《水质溶解氧的测定电化学探头法》(HJ506—2009)；氧化还原电位ORP选用电极法；浊度参照《浊度水质自动 分析仪技术要求》(HJ/T98—2003)；氨氮选用气敏电极法或参照《氨氮水质自动分析仪技术要求》(HJ/T 101-2003)。

通常待测水体包括湖泊和河道。针对不同的待测水体，根据水质-采样方案设计技术规定 中的相关内容确定监测断面和测点位置布置。关于水质监测，本领域一般技术人员均能理解 和想象，在此不再详述。

从表2中搜索到与C_i最近的浓度限值及其相应水体感官愉悦度分指数区间及区间极值， 然后通过区间插值法计算得到相应的水体感官愉悦度分指数WCI_i：

当水体感官质量水质指标为氧化还原电位、溶解氧，将监测值C_i与所述浓度限值C_i,jm比 较，其中j＝(1～5)，得到：

当C_i＜C_i,1m，则WCI_i＝WCI_im＝0；

当C_i,1m≤C_i＜C_i,5m，记录与C_i相邻的两个浓度限值C_i,jm和C_i,(j+1)m及与所述C_i,jm对应的 水体感官愉悦度分指数极值WCI_jm，且有C_i,jm≤C_i＜C_i,(j+1)m，其中j＝(1～4)，则

当C_i≥C_i,5m，则

而水体感官质量水质指标为浊度、氨氮时，则得到：

当C_i＞C_i,1m，则WCI_i＝WCI_im＝0；

当C_i,1m≥C_i≥C_i,5m，记录与C_i相邻两个浓度限值C_i,jm和C_i,(j+1)m及与C_i,(j+1)m对应的水体 感官愉悦度分指数极值WCI_(j+1)m，且有C_i,jm≥C_i≥C_i,(j+1)m，其中j＝(1～4)，则

当C_i≤C_i,5m，则WCI_i＝WCI_5m＝100。

计算得到各水体感官质量水质指标的水体感官愉悦度分指数后，需要引入水质指标的权 重值a_i，通过

得到水体感官愉悦度指数WCI用以表征水体性状特征整体 情况，WCI数值越高，表明水体感官愉悦度越高，也表征水体感官质量越优，从而定量的实 现水体感官质量的评价。其中n为所述水质指标的数量,且

此时，溶解氧DO、氧 化还原电位ORP、浊度、氨氮的权重值范围分别为0.05～0.25、0.25～0.45、0.3～0.5和0～0.2。

下面以实施例来说明水质指标浓度限值和水体感官愉悦度分指数的计算过程。

选择南方平原河网地区某城市的12个断面，通过水样采集、指标测定、水体感官愉悦 度指数计算进行感官质量评价。水样采集过程中参考了水质-采样方案设计技术规定中的相 关内容，在布设监测点位时将监测点位选择在河床和水流状况较为稳定、水面宽阔、无浅滩 的顺直河段，所在位置也能够全面反映被监测区域河湖水质的真实状况，且避开了回水区、 死水区以及容易造成淤积和水草生长区域。由于该城市河道的深度均≤5m，故所有监测点位 均在水面上层(水面下0.5m处)进行水样采集。现场观测人员通过便携式仪器原位测定水 样中的氧化还原电位、浊度、溶解氧并记录，然后采集500ml的河道水样带回实验室进行氨 氮的测定，上述技术方案中，所述水质指标的监测方法包括：氧化还原电位ORP选用电极 法；浊度参照《浊度水质自动分析仪技术要求》(HJ/T98—2003)；氨氮选用气敏电极法或参 照《氨氮水质自动分析仪技术要求》(HJ/T 101-2003)；溶解氧DO选用电化学探头法，参照 《水质溶解氧的测定电化学探头法》(HJ506—2009)(根据具体情况选用)。

取氧化还原电位、浊度、氨氮、溶解氧的权重值分别为0.35、0.4、0.1和0.15，计算监 测点位的水体感官愉悦度指数，且分别将氧化还原电位、浊度、氨氮、溶解氧对应的C_i记为 C₁、C₂、C₃和C₄，计算过程如表3所示。

表3某城市河道断面水体感官愉悦度指数计算表

点位12的溶解氧、氧化还原电位均监测值均低于表2中的C_i,1m，浊度的监测值高于C_i,1m，故对应的水体感官愉悦度分指数均为0。氨氮的监测值为3.52mg/L，处于区间点2～3之间，对应水体感官愉悦度分指数极值25～50，即WCI_3m＝50；根据区间插值计算方法可以得到其水体感官愉悦度分指数为：

点位8的溶解氧监测值18.82mg/L>C_i,5m＝10mg/L，此时根据计算公式可以计算得出溶解 氧的水体感官愉悦度分指数为：

上述实施例显示的是水质指标实时监测值的计算过程。根据表3结果显示的水体感官愉 悦度指数可以看出，综合几种水质指标后的整体的水体感官愉悦度从点1到点12依次递减。 表3一方面能够给出各测点水体感官质量总体评价，还能够根据各测点各水质指标的水体感 官愉悦度分指数数值分析出重点污染因子，从而为水体污染治理提供基础数据，并为治理措 施选择提供依据。

根据本发明提供的水体感官愉悦度评价方法，还可以进一步提出水体感官质量等级评价。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员 来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等 同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。