CC BY
64
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
УДК 502.51:504.5:543.31
АНАЛИЗ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ WQI И ВЫБОР МОДЕЛИ
Фан Чунг Канг
Оценена чувствительность каждого метода и классифицировано качество воды с помощью индекса WQI по разным наблюдательным пунктам данных рек, по результатам исследования.
Ключевые слова: дельфи, Бхаргава, индекса WQI.
Реки Тиен и Као Лань имеют много важных функций водных ресурсов в связи с социально экономическим развитием всей провинции Донгтхап (Юг Вьетнама). Поэтому укрепление и повышение эффективного использования и охраны их водных ресурсов является важной задачей, является актуальной необходимостью, с тем, чтобы обеспечить развитие нынешнего и будущего устойчивого развития.
Классификация областей по качествам воды особенно важна не только в области природопользования, но и при планировании разумного и безопасного использования водных ресурсов.
Чтобы способствовать предотвращению риска кризиса водных ресурсов, а также исправлению, улучшению и защите водных ресурсов в городе Као Лань, необходимо провести исследования для создания единого инструмента управления общих водных ресурсов в целом. Показатели качества воды и их классификация являются инструментом оценки уровня загрязнения каждого района, служат цели планирования использования поверхностных водных ресурсов и ориентации на контроле загрязнения, защите окружающей среды. Это является весьма необходимой и неотложной задачей.
Интегральный показатель WQI определяется несколькими методами, например: Дельфи [1], Бхаргава [2, 3].
Метод Дельфи WQI рассчитывается по одной из двух формул [1, 5,
6, 7]: в виде суммы (обозначается WA - WQI) и в виде произведения (встроенной форме) (обозначается WM - WQI), в обеих формулах учитывается
доля (вес) вклада.
8
WA - WQI = X Wiqi
(1)
І=1
(2)
Часть вкладывающей доли (wi) из 8 выбранных параметров распо
лагается в соответствии с уменьшением значения следующим образом общее содержание взвешенных твердых частиц (55) - 0,12; растворенный кислород (DO) - 0,17; фекальные кишечные палочки (РС) - 0,12; pH - 0,09; БПК5 - 0,16; сумма N - 0,11; сумма Р - 0,09; ХПК - 0,14.
Побочные показатели qi параметров построены следующим образом:
55(у): у = 0,0011*2 - 0,6468* +101,36;
pH (у): у = 0,416*4 -11,609*3 +110,15*2 - 409,46* + 539,31;
DO(y): у = -0,7061*2 +17,179* + 3,7855;
БПК5(у): у = 0,0068*2 - 2,1089* +100,34;
ХПК(у): у = 0,0039*2 -1,157* + 94,001;
Сумма N(у): у = 0,1213*2 - 8,318* + 99,233;
Сумма Р(у): у = -14,4431п(*)+ 33,146;
РС(у): у = -8,8991п(*) +132,04.
По модели Бхаргава [3, 8] WQI для каждой цели использования воды (или WQI для специфического пользования) расчет ведется по формуле:
В этом выражении ¥1 - значение чувствительной функции ^ого параметра; п - число выбранных параметров.
Обобщённый WQI (WQI для многоцелевого использования) может быть рассчитан средним значением WQI для разных целей использования воды с предположением важности использования воды. Если важность целей использования воды различна, можно вводить различные коэффициенты на каждый WQI каждой цели использования при расчете обобщённого
На основе рассчитанного WQI классифицируют и оценивают качество воды по установленной шкале. Существует много разных классификаций качества воды, но обычно выделяются 5 категорий или 5 уровней качества воды для WQI со шкалой от 0 - 100, которые показаны в табл. 1.
' п '
WQI = П Р х 100
V І=1 У
\1/ п
(3)
WQI.
Таблица 1
Классификация качества воды в WQI [8, 9]
Тип WQI (обобщенный) Примечание
№Р ВИа^ауа
I 9 О О 9 о О о Очень хорошо
II 7 9 О 9 00 10 чо Хорошо
III 5 7 О 40 10 т Средний
IV О 10 40 11.34 Плохо
V 0...25 0.10 Очень плохо
Оценка качества рек Тиен и Као Лань по показателю WQI. применением регулируемой модели ИБГ - WQI по методу Дельфи с 8 выбранными параметрами (pH, ВО, $>$>, ВОВ5, СОВ., сумма N. сумма Р и ТС) был определен обобщенный WQI (WQI для многоцелевого использования) реки Тиен и Донгтхап. Результаты расчета показаны на рисунке.
Ситуация качества воды реки Тиен и Као Лань в течении 2008 - 2010 по методам Дельфи и Бхаргава
По полученным результатам. можем считать. что качество воды реки Тиен находится в области средних значений (для многоцелевого использования). Большинство показателей WQI соответствует категории III -средний и IV - плохой (ниже допустимого).
Для выбора модели WQI. применяемой к рекам Тиен и Као Лань. должна быть выполнена проверка чувствительности WQI по модели Бхаргава - регулируемой модели WQI (WQIB с 8 параметрами отбора. pH, БПК5, ХПК. общего N. общего Р и ТС). С другой стороны. для сравнения чувствительности модели NSF-WQI (обозначаемая WQIN) включены 8 выбираемых параметров. рН, БПК5. бактерий. нитратов. фосфатов. общего объема твердых. Для тестирования чувствительности. осуществляют расчет WQI в 3 случаях. результаты введены в табл. 2.
1. Имеется один самый худший параметр. у которого Fj = 0 (или = 0). для остальных Fj = 1 (или = 100);
2. Аналогично первому варианту, но у самого худшего параметр Г = 0.01 (или д^ = 1);
3. Для всех параметров Г = 0.5 (или д^ = 50).
(*)
^ WQIB - определяется по формуле 3 при п = 8; WQIN1 - 01^ опреде-
8
ляется по формуле вида суммы: WA - WQI = X ЩЯ1 при п = 8; WQIN2 - WQIN
! =1
8 Ы-
определяется по формуле виды умножения WM - WQI = X Яг 1 при п = 8.
!=1
Таблица 2
Результаты тестирования чувствительности по модели Бхаргава - WQI и Дельфи(*
Вариант WQIв WQІN1 WQІN2
1 0 78 0
(очень плохой) (хороший) (очень плохой)
2 57 78 40
(средний) (хороший) (плохой)
3 50 50 50
(средний) (плохой) (плохой)
Результаты определения WQIB и WQIN в трех случаях показывают, что в первом случае, модели WQIB и WQIN2 более чувствительны, чем WQIN1. По модели WQIN1 (WQIN1 = 78), показатель качества соответственен хорошему уровню по классификации ШГ - WQI. Очевидно, что WQIN1 неправильно отражает практику, другими словами, WQIN1 скрывает самый худший параметр.
Во втором случае, модели WQIB и WQIN2 также более чувствительны, чем WQIN1. Однако WQIB лучше отражает результат чем WQIN2.
В третьем случае, модель WQIB более чувствительна, чем WQIN1 и
WQІN2.
Сравнив три данные модели, заключаем, что WQIN2 и WQIB более чувствительны, чем WQIN1. Однако WQIN2 менее чувствителен при добавлении выбранных параметров. Другими словами, недостатком WQIN2 является большая жесткость модели. Хотя WQIN2 менее чувствительна, но она достаточно хорошо реагирует на изменение одного из худших параметров.
Заключение и рекомендации. Модель с регулируемым индексом WQI Бхаргава более чувствительно способствует оценке изменения качества речной воды в реках Тиен и Као Лань. Она лучше подходит, чем модель Фонда по улучшению гигиены жизни WQI США [4].
По итогам расчета WQI индекса качество речной воды реки Тиен и Као Лань может оказаться низкой через год, из-за, например, увеличения
численности населения, развития городов и промышленности. Таким образом, учреждения экологического менеджмента должны применять технические и управленческие меры для поддержания качества пресной воды, обеспечения чистоты реки.
Список литературы
1. Linstone H.A & Turoff M. The Delphi Method: techniques and applications Addison -Wesley, Reading, Mass. 1975.
2. Nguyen Van Hop, Thuy Chau To, Nguyen Huu Nam. Danh gia chat luong nuoc song Huong dua vao chi so chat luong nuoc (WQI) // Tap chi Phan tich Hoa, Ly va Sinh hoc. 2004. № 9(2). P. 23-32.
3. Bhargava D.S., Water quality variations and control technology of Yamuna river // Environmental Pollution (Series A). 1985. № 37. pp. 355-376.
4. Tyson J.M. and House M.A. The application of a water quality Index to river management // Water Science & Technology. 1989. № 21. P. 11491159.
5. House M.A and Newsome D.H. The application of a water quality Index to river management // Water Science Technology. 1989. № 21. P. 11491159.
6. Lohani B.N. Environmental Quality Management. India: South asian publishers Pvt. Ltd. 1984.
7. Le Trinh va cong su. Bao cao Nghien cm phan vung chat luong nuoc theo chi so chat luong nuoc (WQI) va danh gia kha nang su dung cac nguon nuoc song, kenh rach о vung Tp.HCM. Tp.HCM. 2008.
8. Bhargava D. S. Use of water quality index for river classification and zoning of Ganga River // Environmental Pollution (Series B). 1983. № 6. P. 5167.
9. Canadian Council of Ministers of the Environment, Canadian water quality guidelines for the protection of aquatic life. Canada, 2001.
Фан Чунг Канг, аспирант, cangtrungphan@gmail. com Россия, Тула, Тульский государственный университет
SENSITIVITY ANALYSIS METHODS FOR PRODUCING AN INTEGRAL INDEX AND MODEL WQI
Phan Trung Cang
Evaluated the sensitivity of each method and classified the water quality with WQI index for various observational data points of the rivers, the results of the study.
Key words: Delphi, Bhargava, index WQI.
Phan Trung Cang, postgraduate, cangtrungphan@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
