Источник: A Department of Ecology State of Washington Report
http://www.ecy.wa.gov/biblio/0203052.html
Представленный Индекс (WQI) качества воды – безразмерное число от 1 до 100. Чем выше индекс, тем лучше качество воды. Для температуры, pH, фекальных и колиформных бактерий, а так же растворенного кислорода, индекс выражает результаты расчетов относительно к уровням, требуемым для обязательного соблюдения согласно критериям, указанным в WAC 173-201A. Для показателей питательного вещества и осадка, для которых стандарты не определены, результаты выражены относительно ожидаемых условий в рассматриваемом Экорегионе. Объединенные многоразовые составляющие и результаты за определенное время обобщаются для создания обобщенного индекса для каждого типового места.
Расчет индекса состоит из трех частей:
1. Перевод каждого результата в индекс, ранжируемый от 1 до 100.
Каждый результат в отобранном временном ряду переводится в индекс с помощью квадратного уравнения. Специфические формулы, используемые для отдельных мест, зависят от класса потока или экорегиона, в котором находится станция. Для температуры, кислорода, pH, и фекальных бактерий, в формулах были установлены такие пропорции, чтобы получить индекс 80 для критериев качества воды этого компонента. Среднее геометрическое критерия использовалось для фекальных бактерий coliform. Например, при температуре 18 °C для потока класса А был бы получен индекс приблизительно равный 80. Для показателей питательного и взвешенного вещества, формулы были разработаны таким образом, что около 20 процентов данных из долгосрочных наблюдений станций превратятся в индексы ниже 80.
2. Выведение обобщенного индекса
Анализы по определению индекса качества воды, которые проводились на протяжении многих лет, можно свести к единой системе. Показатель для каждого измеренного компонента качества воды каждого месяца определяется как среднее значение всех показателей для этого компонента и этого месяца (например, взято среднее значение по всем месяцам «январь»). Тем не менее, я решил представить ежегодные показатели отдельно во избежание путаницы при объяснении показателей станций, где данные собирались на протяжении разных лет. Тогда индексы качества воды для различных компонентов объединяют для каждого месяца, рассчитывая простое среднее значение и вычитая коэффициент погрешности для ежемесячных показателей ниже 80. Коэффициент погрешности – это (85 – показатель индекса качества воды)/2. (Например, если средний показатель индекса качества воды в январе составил 89, водородный показатель – 75, и он являлся единственной составляющей ниже 80, то коэффициент погрешности для водородного показателя составит (85-75)/2=5, а общий средний показатель для этого месяца будет 89-5=84). Метод коэффициента погрешности в большей степени используется для компонентов с низким весовым показателем (плохое качество воды), и таким образом понижает вероятность одной составляющей с низким показателем, что может иметь тяжелые последствия для экосистемы, когда составляющая обозначена процессом усреднения. (В Орегоне используется среднее гармоническое в квадрате для компонентов с низким весовым показателем (Cude, 2001)). Общий индекс качества воды для станции – это среднее трех месяцев с самыми низкими показателями.
Индекс качества воды также определяется для каждого вычисленного компонента качества воды. Для фекальных колиформных бактерий, питательного вещества и осадка, значение индекса – это среднее трех самых низких показателей для этого компонента. Для температуры, водородного показателя и растворенного кислорода показатель составляющей – это минимальный месячный показатель. В отличие от других показателей распространение этих трех последних показателей не является детально изученным. Единичное измерение высокой температуры лучше соотносится со средним семидневным минимумом, чем среднее трех месячных проб.
Отметим, тем не менее, что эта технология применяется только к показателям отдельного компонента, а не к общему показателю.
3. Применение весовых коэффициентов и другие правила.
Некоторые корректировки были сделаны, чтобы ослабить влияние низких индексов, которые могут возникать вследствие естественных воздействий. Применены следующие правила:
a) Среднее гармоническое используется, чтобы объединить мутность и взвешенные твердые вещества. Это препятствует удвоению этих сильно связанных показателей.
b) Индекс для предельного значения показателя питательных веществ используется для общего фосфора и общего азота. Это препятствует удвоению индекса питательных веществ.
c) Максимальное влияние (20) установлено для индексов питательных веществ и осадка ниже 80, потому что эти индексы основаны на распределении данных, а не на влиянии на окружающую среду или обеспечении полезного водопотребления. Установка максимального влияния помогает препятствовать питательным веществам и осадку быть подавляющими в значении обобщенного индекса.
Я рассматривал корректировку, чтобы уменьшить значение индекса pH в восточном Вашингтоне, где pH обычно наполовину выше, чем в западном Вашингтоне, вероятно это связано с геологическими отличиями. Однако, кривые pH не очень ограничительны в любом случае (занчение 60 требует значения pH равного 9.1). Вместо этого, я выбрал обсуждение этого и других потенциальных естественных воздействий на значения индексов в повествовательном сопровождении к цифровому WQI.
A Department of Ecology State of Washington Report