一种基于功效系数法的分类变权饮用水水质在线评价方法与流程

本发明涉及一种基于功效系数法的分类变权饮用水水质在线评价方法，属于水质评价技术领域。

背景技术：

在“城乡一体化供水”的新形势下，如何保障城乡居民饮用水安全，提高饮用水生产、运输和销售的管理水平已经成为一个重要的问题。饮用水水质评价工作是饮用水监督和管理工作的基础，既是“起始环节”又是“末端环节”。做好饮用水水质评价工作无论是对突显管理部门执政能力还是对群众用户公共安全都至关重要。

现阶段，我国地表水水质评价方法众多，可以大致分为确定性方法和不确定性方法两大类。但是，我国对于饮用水水质评价方法的研究几乎属于空白。饮用水除去水环境的内涵，其本质还属于医学和公共卫生安全的范围。所以，评价饮用水不能简单的套用地表水评价的方法。有少数学者提出的饮用水水质评价方法，但缺少关于管网供水时空分布角度上的思考和探讨。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于功效系数法的分类变权饮用水水质在线评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：结合饮用水国家标准以及行业标准对饮用水水质评价因子分类并确定各因子的最优限值和最劣限值；

步骤二：使用s线型作为功效系数法的评价线型，结合实测饮用水水质数据进行单因子水质评价；

步骤三：进行类别内水质综合评价，同一类别内的水质评价因子权重相等；

步骤四：根据各类别水质评价因子在上一时间周期内超标的次数确定本次评价过程中该类别在饮用水水质综合评价中的权重；

步骤五：结合步骤三、四中的结果对饮用水水质做出综合评价；

步骤六：综合管网节点上饮用水水质综合评价结果对管网饮用水健康度给出评价。

进一步的，所述步骤一中饮用水国家标准以及行业标准将饮用水水质评价因子分为三大类，分别为：微生物学指标、感官性状和一般化学指标以及毒理学指标。

进一步的，所述步骤二中功效系数法的单因子评价方法为：

⑴计算单因子评价中间值x，公式如下：

式中：m为水质评价因子实测值；b上为国家标准中规定的最优限值，为0；b下为国家标准中规定的最劣限值。

⑵计算单因子评价得分，公式如下：

式中：swqi为单因子评价得分。

进一步的，所述步骤五中的综合评价的方法为：

⑴首先计算第i大类的类别内综合评价得分，公式如下：

式中：i为水质因子分类后的类别标识，j为第i大类中的水质因子标识，cwqii为第i大类的综合评价得分；ni为第i大类的水质评价因子个数；swqi(i,j)为第i大类的第j个水质评价因子得分；

⑵其次计算第i大类的权重系数，公式如下：

式中：wi为第i大类的权重系数；n为类别个数；eli为第i大类的上一时段周期内的所有水质评价因子超标次数；el为所有类上一时段周期内所有水质评价因子超标次数；

⑶最后计算饮用水水质综合得分，公式如下：

式中：wqi为饮用水水质综合得分。

进一步的，所述步骤六中管网饮用水健康度的计算方法为：

h＝0.6×ho+0.3×hs+0.1×he

式中：h为管网水质健康度；ho、hs、he分别为出厂水、二次供水以及末梢水观测站点水质综合评价得分的均值。

进一步的，所述管网水质健康度满分100分，在60分以上为达标，80分以上为优秀，60分以下为不合格，建议及时排查管网水质问题。

本发明所达到的有益效果：

本发明提供了一种基于功效系数法的分类变权饮用水水质在线评价方法，该评价方法考虑饮用水水质监测的时间和空间分布规律，创造性的将功效系数法、分类算法以及变权算法综合应用于水质评价工作。与此同时，该发明引入了管网水质健康度的概念，依托于各层级空间节点的综合评价结果对管网水质总体的健康状况给出评价。该方法评价过程可以实现高度的自动化，非常适用于水质在线评价且所有评价结果均是百分制的格式，便于理解和管理。在“城乡一体化供水”的背景下，本发明填补了饮用水水质评价领域的空白。

附图说明

图1为发明提供的基于功效系数法的分类变权饮用水水质在线评价方法流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于功效系数法的分类变权饮用水水质在线评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：结合国家标准《生活饮用水卫生标准gb5749-2006》、《饮用天然矿泉水gb8637-2008》以及行业标准《城市供水水质标准cj/t206-2005》对饮用水水质评价因子分类并确定各因子的最优限值和最劣限值；

步骤二：使用s线型作为功效系数法的评价线型，结合实测饮用水水质数据进行单因子水质评价；

步骤三：进行类别内水质综合评价，同一类别内的水质评价因子权重相等；

步骤四：根据各类别水质评价因子在上一时间周期内超标的次数确定本次评价过程中该类别在饮用水水质综合评价中的权重；

步骤五：结合步骤三、四中的结果对饮用水水质做出综合评价；

步骤六：综合管网节点上饮用水水质综合评价结果计算管网健康度，管网健康度满分100分，在60分以上为达标，80分以上为优秀，60分以下为不合格，建议及时排查管网水质问题。

所述步骤一中饮用水国家标准以及行业标准将饮用水水质评价因子分为三大类，分别为：微生物学指标、感官性状和一般化学指标以及毒理学指标。

所述步骤二中功效系数法的单因子评价方法为：

⑴计算单因子评价中间值x，公式如下：

式中：m为水质评价因子实测值；b上为国家标准中规定的最优限值，为0；b下为国家标准中规定的最劣限值。

⑵计算单因子评价得分，公式如下：

式中：swqi为单因子评价得分。

所述综合评价的方法为：

⑴首先计算第i大类的综合评价得分，公式如下：

式中：i为水质因子分类后的类别标识(i具体指的是饮用水国家标准以及行业标准将饮用水水质评价因子分为的三大类中的一类)，j为第i大类中的水质因子标识，cwqii为第i大类的综合评价得分；ni为第i大类的水质评价因子个数；swqi(i,j)为第i大类的第j个水质评价因子得分；

⑵其次计算第i大类的权重系数，公式如下：

式中：wi为第i大类的权重系数；n为类别个数；eli为第i大类的上一时段周期内的所有水质评价因子超标次数；el为所有类上一时段周期内所有水质评价因子超标次数；

⑶最后计算饮用水水质综合得分，公式如下：

式中：wqi为饮用水水质综合得分。

所述步骤六中管网饮用水健康度的计算方法为：

h＝0.6×ho+0.3×hs+0.1×he

式中：h为官网水质健康度，满分为100分；ho、hs、he分别为出厂水、二次供水以及末梢水观测站点水质综合评价得分的均值。

具体实施例如下：

1.水质评价因子分类

本实例仅使用苏中某地自来水供水公司月检数据，其检测项目为微生物学指标(总大肠菌群、余氯、菌落总数)、感官性状和一般化学指标(浑浊度、色度、铁、锰)以及毒理学指标(铅、汞、硝酸盐)

2.单项水质因子评价与类别评价

⑴单项水质因子评价

为了便于说明单项水质因子的评价计算过程，现选取硝酸盐的评价过程作为示例。硝酸盐实测值为4mg/l，水质标准中硝酸盐最优限值为0mg/l，最列限值为10mg/l。故硝酸盐单因子评价中间值为：

使用公式(2)计算硝酸盐单因子评价得分：

依上述步骤分别计算得到各因子评价得分：总大肠菌群(100)、余氯(95.8)、菌落总数(99.3)、浑浊度(92.4)、色度(15.9)、铁(96.6)、锰(50)、铅(88.1)、汞(73.1)、硝酸盐(73.1)。

⑵类别评价

类别评价是在单因子评价结果的基础上对类别内所有单因子评价得分均权综合，本次以毒理学指标为例：

微生物学指标和感官性状和一般化学指标综合评价得分分别为：98.4和63.7。

3.类别权重的确定

各类别权重依据同时段上一周期内各类别所有因子超标次数确定，本次选取时段长为月，故调查上月内各类别所有因子超标次数分别为：微生物学指标1次；感官性状和一般化学指标2次；毒理性指标3次。选取毒理性指标类别权重的计算过程作为示例：

生物学指标和感官性状和一般化学指标的权重分别为：0.25和0.33。

4.饮用水水质综合评价

饮用水水质综合评价使用的是各类别加权求和的方式，案例中的综合评价计算如下：

5.管网饮用水健康度计算

管网饮用水健康度为各空间层次供水节点(出厂节点、二次供水节点以及末梢节点)的评分均值加权求和得出，经计算案例中出厂节点、二次供水节点以及末梢节点综合评分的均值分别为：97.1、92.4、81.7。管网饮用水健康度计算如下：

h＝0.6×ho+0.3×hs+0.1×he＝0.6×97.1+0.3×92.4+0.1×81.7＝94.2

根据评价结果来看，该地区管网饮用水较为健康，无明显水质安全问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。