1、 西 南 交 通 大 学 本科毕业论文 某河段水质时空变异特征分析 Analysis of spatial and temporal variability of water quality 年 级： 2009 级 学 号： 20094644 姓 名：曹 丰 华 专 业： 环境工程 指导老师： 刘 颖 2013 年 6月西南交通大学毕业论文 第 I 页 院 系 环境科学与工程学院 专 业 环境工 程 年 级 2009 级 姓 名 曹丰华 题 目 某河段水质时空变异特征分析 指导教师 评 语 指导教师 (签章 ) 评 阅 人 评 语 评 阅 人 (签章 ) 成 绩 答辩委员会主任 (签章 ) 西
2、南交通大学毕业论文 第 II 页 年 月 毕业论文任务书 班 级 2009 级环境三班 学生姓名 曹丰华 学 号 20094644 发题日期： 2012 年 11 月 30日 完成日期： 月 日 题 目 某河段水质时空变异特征分析 1、本论文的目的、意义 水质现状评价是根据水质现状监测资 料进行的，目的是对水体的水质现状有一个明确的了解。水体现状评价可以反映出水体污染程度及主要污染类别。因此水质现状评价是进行水质管理的基础，是进一步研究水质模拟以及水污染控制规划的主要依据之一。本课题旨在根据某流域的近年水质监测数据进行统计分析，探讨了流域内水体污染物浓度变化的时空变异特征，为流域水污染治理、水
3、环境保护以及生态修复提供依据，分析水体污染物浓度的时间变化规律及流域范围内水体污染物浓度变化趋势。 2、 学生应完成的任务 针对该毕业设计选题，学生应完成的任务包括以下方面： 1) 外文翻译 2) 文献资料收集、阅读 3) 根据某流域的水质监测数据，评价流域水质现状 4) 进行水质污染指标间的相关性研究 5) 分析流域水体污染物浓度变 化趋势 6) 分析水体污染物浓度变化的影响因素 7) 3、论文各部分内容及时间分配：（共 16 周） 第一部分 外文翻译、研究目的及意义 (2 周 ) 西南交通大学毕业论文 第 III 页 第二部分 流域水质现状评价 (2 周 ) 第三部分 水质污染指标间的相关
4、性研究 (3 周 ) 第四部分 流域水体污染物浓度变化趋势分析 (4 周 ) 第五部分 水体污染物浓度变化的影响因素分析 (3 周 ) 评阅及答辩 (1 周 ) 备 注 指导教师： 刘 颖 2008 年 12 月 24 日 审 批 人： 年 月 日 西南交通大学毕业论文 第 IV 页 目 录 摘 要 . VI Abstract .VII 第一章 绪论 . 1 1.1 课题的背景 . 1 1.2 国外水环境质量评价发展情况 . 2 1.3 国内水环境质量评价发展情况 . 3 1.4 研究内容 . 4 第二 章 评价方法的选择 . 5 2.1 常用的水质评价方法 . 5 2.1.1 普通指数法 .
5、 5 2.1.2 主成分分析法 . 6 2.1.3 模糊综合评价方法 . 7 2.1.4 灰色系统评价法 . 8 2.1.5 内梅罗指数法 . 9 2.2 评价方法的优缺点比较 . 9 第三章 长江宜宾段水质评价 . 11 3.1 流域概况 . 11 3.2 水质监测数据 . 12 3.3 水环境质量评价 . 15 3.3.1 污染物浓度变化简单分析 . 15 3.3.2 污染物浓度随空间变化分析 . 19 3.3.3 单因子指数法 . 22 3.3.4 改进内梅罗指数法 . 26 3.3.5 主成分分析法 . 30 3.3.6 本章小结 . 35 3.4 水体富营养化以及治理措施 . 36
6、西南交通大学毕业论文 第 V 页 第四章 水质指标间的相 关性研究 . 38 4.1 水体中水质指标的统计特征 . 38 4.2 相关系数分析 . 41 4.3 基于曲线估计的相关性分析 . 43 4.3.1 酸碱度与石油类物质间的曲线估计 . 43 4.3.2 溶解氧与氨氮的回归分析 . 45 4.3.3 小结 . 46 结语 . 48 参 考 文 献 . 50 致 谢 . 52 西南交通大学毕业论文 第 VI 页 摘 要 本文以长江宜宾段为研究对象， 探讨流域内水体污染物浓度变化的时空变异特征。 根据 长江宜宾段近 年水质监测数据， 采用不同的 水质评价方法，分析水 中 污染物浓度的时间变
7、化规律以及流域范围内水体污染物浓度变化趋势和影响因素 ， 并对水质指标间的相关性 进行了 研究 。 在水质评价方面， 首先在 2004 年、 2008 年和 2012 年三年水质 监测数据 的基础上 ，采用了以单因子指数评价法为基础，然后再以改进内梅罗指数法和主成分分析法进行综合评价的评价 方法 ，既对单个水质指标做了评价，也从整体上对长江宜宾段水质情况做了一个 综合 的 评价 ，分析了各个水质指标随时间的变化趋势。 在对于各个水质指标间的相关性研究时，主要采用相关系数法和曲线回归估计法确定指标间的相关性， 通过分析水质指标间的 相关系数和曲线估计的方法分析水质指标间的相关性 ， 并结合回归系
8、数建立估计方程 ，确定水质指标间的相关性。 根据所建立的回归方程，预测相关指标的取值范围和判定监测值是否离群， 以便于更加有效合理的预防水体污染以及对已造成污染的流域采取有效的治理措施。 关键字： 水质评价 相关性 分析 主成分分析 相关系数法 曲线估计 西南交通大学毕业论文 第 VII 页 Abstract Watershed pollution and water quality characteristics as well as the most recent year for water quality monitoring data to explore the spatial a
9、nd temporal variability of basin water pollutant concentration to determine the appropriate water quality evaluation method, while focusing on the correlation between the indicators of water pollution and analysis water pollutant concentration time variation and basin-wide water pollutant concentrat
10、ion trends and influencing factors. In terms of water quality evaluation on the basis of water quality monitoring data in 2004, 2008 and 2012,adopted on the basis of single factor index evaluation method, then to improve the neimeiluo index method and comprehensive evaluation on the principal compon
11、ent analysis method, both for single water quality indicators for evaluation, also on the whole to the Yangtze river yibin section of the water quality situation, made a comprehensive evaluation, analyzed the water quality index with the trend of the time. When studying on the correlation between ea
12、ch water quality index, mainly using correlation coefficient method and curvilinear regression estimation method to determine the correlation between indicators, through the analysis of water quality indicators of the correlation coefficient between and curve estimation methods to analyze the correl
13、ation among the water quality indexes, and combined with the regression coefficient estimation equation, to determine the correlation between water quality indicators. According to the established regression equation, forecasts the scope of relevant indicators and determine whether the monitoring va
14、lue from the group, in order to more effective and reasonable and the prevention of water pollution has caused pollution of the river basin to take effective control measures. key words： evaluation of Water quality Correlation analysis Principal component analysis The correlation coefficient method
15、Curve estimation 西南交通大学毕业论文 第 1 页 第一章 绪论 1.1 课题的背景 目前，国家环保部、审计署分别发布的水环境质量报告显示，我国环境保护虽然取得积极进展，但环境污染形势严峻的状况仍未改变。在经济快速增长、资源能源消耗大幅度增加的情况下 32，我国污染排放强度大、负荷高，主要污染物排放量超过受纳水体的环境容量。同时，我国人均拥有水资源量远低于国际平均水平，水资源短缺导致水污染加重，水污染又进一步加剧水资源供需矛盾。长期严重的水污染问题影响着水资源利用和水生态系统的完整性，影响着人民群众身体健康，已经成为制约我国经济社会可持续发展的重大瓶颈。 我国主要河流污染未能得
16、到有效遏制，污染负荷不断增加、污染治理进展艰难、水污染加剧的态势未能得到有效遏制。湖泊水库富营 养化问题严重，形成以氮、磷污染为基本特征的湖泊水环境问题，集中表现为湖泊水库富营养化严重。河口地区和局部近岸海域污染严重，导致河口水环境质量退化。饮用水安全受到威胁，饮用水源不仅受常规污染物污染，而且受新型有毒物质污染，饮用水的深度处理、输配送技术相对落后，已经威胁到城乡居民的饮用水安全。 此外，不合理的经济社会活动、水土资源的过度开发以及全球气候变化，生态用水被大量挤占，河流干枯、湿地退化、流经城市的河段受到严重污染，城市河流普遍发黑发臭，生物多样性减少，河流水生态系统受到严重破坏。 水环境的现实
17、状况与经 济社会发展对水环境的需求之间存在着尖锐矛盾。长期以来缺乏系统性、协同性和创新性 33的科学研究水污染问题，水污染控制的技术支撑比较薄弱。水污染依然严重的态势尚未得到根本扭转。未来 5 15年，甚至更长时间内，伴随我国经济社会的高速发展，水资源与水环境质量仍然是制约与胁迫我国经济社会发展的重大瓶颈。就目前环境现状而言，全国重点流域水环境总体达到轻度污染，其中海河为重度污染，重金属超标现象严重，黄河流域的水污染防治，虽然干 流总体水质为优，但是主要支流总体水质为重度污染。 西南交通大学毕业论文 第 2 页 环保部日前发布的 2011 年上半年中国重点流域水环境质量报告显示， 2011 年
18、上半年，重点流域水环境质量总体为轻度污染。据统计，重点流域主要污染指标为氨氮、高锰酸钾指数和五日生化需氧量，类水质断面占 48.8%，劣类水质断面占 15.9%。与上年同期相比，类水质断面比例提高 0.2 个百分点，劣类水质断面比例降低 3.5 个百分点。上半年，全国地表水有 13 项指标出现超标现象（不计化学需氧量）。其中，总磷、氨氮、五日生化需氧量和高锰酸盐指数超标较为严重，超标断 面占断面总数的 20%以上。七大水系水质总体为轻度污染，主要污染指标为高锰酸盐指数、氨氮和五日生化需氧量。类水质断面占 53.9%，劣类占 17.6%。与上年同期相比，类水质断面比例提高 1.9 个百分点，劣类
19、水质断面比例降低 4.4 个百分点。总体来说，我国当前的水环境形势依然不容乐观。 水环境质量评价是对某一水环境区域进行环境要素分析按照一定的评价标准、评价参数和评价方法，对水域的水质或水域综合体的质量进行定性或定量的评定。通过环境质量评价 ， 弄清区域环境质量变化发展的规律 ， 分析水体污染物浓度的时间变化 规律以及流域范围内水体污染物浓度变化趋势和影响因素， 为区域环境系统的污染控制规划及制定区域环境系统工程方案提供依据 ， 因此 只有在环境质量评价的基础上才能进一步搞好环境区划和环境规划工作。所以区域环境质量评价是区域环境污染综合防治的基础 ， 是改善区域水环境质量目前迫切需要解决的问题。
20、对水环境进行质量评价及预测研究 ， 为水环境管理决策提供科学依据 ， 是水环境质量评价的目的。 1.2 国外水环境质量评价发展情况 一直以来 ,环境质量评价一直都是各国环保部门及学者关心的课题 ,国外在 60 年代中期开始出现 ,到 70 年代发展已较成熟。 美国是比较早开展水质评价的国家。在1965 年， Horton 提出将质量指标法用于水质评价；然后 Brownd 提出了水质质量指数， Nemerow 和 Ross 分别提出了内梅罗法和 Ross 利用生化需氧量、氨氮、悬浮物以及溶解氧 4 项指标评价水质。目前，水质环境评价不仅考虑物理和化学指标，还加入了生物指标，使得水质现状评价更加全面、科学。从环境评价的发展来看 ,有由单目标向多目标 ,由单环境要素向多环境要素 ,由单纯的自然环境系统向自然环
