Szacowanie ufności i precyzji – podstawowych miar niepewności oceny stanu wód powierzchniowych

• Autorzy: Loga M.

Warianty tytułu

EN

An estimation of uncertainty measures, confidence and precision, of surface water status assessment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Omówiono propozycję metody szacowania dwóch miar niepewności oceny stanu wód wymaganych przez Ramową Dyrektywę Wodną – ufności i precyzji. Sposób szacowania miar niepewności w przypadku wskaźników jakości wody oraz grup wskaźników, a następnie oceny stanu ekologicznego i chemicznego wód naśladuje hierarchiczną strukturę procedur klasyfikacyjnych. Proponowaną miarą niepewności, umożliwiającą propagację niepewności mierzonych wartości wskaźników jakości wody w górę hierarchicznej struktury ocen, jest precyzja standaryzowana. Proponowane definicje miar niepewności i sposób ich szacowania zilustrowano przykładem opartym na wybranych jednolitych częściach wód (JCW) z wykorzystaniem rzeczywistych danych pomiarowych pochodzących z polskiego systemu monitoringu wód powierzchniowych w dwóch województwach – pomorskim i dolnośląskim. Analiza występowania poszczególnych przedziałów niepewności w ocenie stanu wód wykazała, że ocena stanu ekologicznego przeważającej większości jednolitych części wód w obu województwach charakteryzowała się niewielką niepewnością w zakresie 0,0÷0,3, a ponad połowa ocen wszystkich JCW w obu województwach charakteryzowała się niepewnością poniżej 0,5. Ze względu na brak statystycznie znaczącej liczby pomiarów substancji priorytetowych do oceny stanu chemicznego, tę część oceny stanu jednolitych części wód należy traktować jako przybliżenie stanu rzeczywistego, a nie precyzyjną ocenę.

EN

A proposal for estimation method of two uncertainty measures of water status assessment, confidence and precision, required by Water Framework Directive was discussed in the article. Uncertainty measures estimation process in terms of water quality indicators and groups of indicators, and then the ecological and chemical status assessment, involves a hierarchy of classification procedures. Standardized precision is a proposed uncertainty measure that enables propagation of uncertainty of the measured water quality indicator values toward the top of the hierarchical assessment structure. The proposed definitions of uncertainty measures and the way of their estimation were illustrated with an example based on the selected water bodies employing the real measurement data from Polish surface water monitoring system in two voivodships: Pomorskie and Lower Silesian. For most of the water bodies in the two voivodships the prevalence analysis of particular uncertainty intervals in water status assessment indicated only small uncertainty (within the range of 0.0 – 0.3) in the ecological status, while in over half of the assessments it was below 0.5. Due to the lack of statistically significant number of priority substance measurements for the chemical status assessment that part of water bodies assessment should be considered as an approximation only and not an accurate assessment.

Słowa kluczowe

PL

ramowa dyrektywa wodna; ocena stanu wód; niepewność klasyfikacji; ufność i precyzja klasyfikacji hierarchiczna struktura ocen

EN

Water Framework Directive; water status assessment; classification uncertainty; classification confidence and precision; hierarchical assessment structure

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 38, nr 1
• Strony: 15--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Loga M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

Bibliografia

• 1. Dyrektywa 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z 23 października 2000 r. ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej (Ramowa Dyrektywa Wodna). Dz.U. UE L 327 z 22 grudnia 2000 r.
• 2. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 22 października 2014 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych oraz środowiskowych norm jakości dla substancji priorytetowych. Dz.U. z 30 października 2014 r., poz. 1482.
• 3. Common Implementation Startegy for the Water Framework Directive (2000/60/EC). Guidance Document No. 13. Overall Approach to the Classification of Ecological Status and Ecological Potential. European Communities, Luxembourg 2005.
• 4. J. ELLIS, V. ADRAENSSENS: Uncertainty Estimation for Monitoring Results by WFD Biological Classification Tools. WFD Report. Environment Agency, Bristol 2006.
• 5. R.T. CLARKE, D. HERING: Errors and uncertainty in bioassessment methods-major results and conclusions from the STAR project and their application using STARBUGS. Hydrobiologia 2006, Vol. 566, pp. 433–439.
• 6. R.T. CLARKE, A. LORENZ, L. SANDIN, A. SCHMIDT-KLOIBER, J. STRACKBEIN, N.T. KNEEBONE, P. HAASE: Effects of sampling and sub-sampling variation using the STAR-AQUEM sampling protocol on the precision of macroinvertebrate metrics. Hydrobiologia 2006, Vol. 566, pp. 441–459.
• 7. R.T. CLARKE: Estimating of European WFD ecological status class and WISER Bioassessment Uncertainty Guidance Software (WISERBUGS). Hydrobiologia 2013, Vol. 704, pp. 39–56.
• 8. B. DUDLEY, M. DUNBAR, E. PENNING, A. KOLADA, S. HELLSTEN, A. OGGIONI, V. BERTRIN, F. ECKE, M. SONDERGAARD: Measurements of uncertainty in macrophyte metrics used to assess European lake water quality. Hydrobiologia 2013, Vol. 704, pp. 179–191.
• 9. M. LOGA: Hierachical approach to water body status misclassification. In: C.A. BREBBIA [Ed.]: Water Pollution XI, WIT Press, Ashurst 2012, pp. 97–109.
• 10. W.S. INGERSOLL: Environmental Analytical Measurement Uncertainty Estimation. Nested Hierarchical Approach. Defense Technical Information Center, 2001.
• 11. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 15 listopada 2011 r. w sprawie form i sposobu prowadzenia monitoringu jedno-litych części wód powierzchniowych i podziemnych. Dz.U. nr 258, poz. 1550.
• 12. K. SZOSZKIEWICZ, T. ZGOŁA, S. JUSIK, B. HRYC-JUSIK, F.H. DAWSON, P. RAVEN: Hydromorfologiczna ocena wód płynących. Podręcznik do badań terenowych według metody River Habitat Survey. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań–Warrington 2007.
• 13. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 9 listopada 2011 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych oraz środowiskowych norm jakości dla substancji priorytetowych. Dz.U. nr 257, poz. 1545 (status: uchylony).
• 14. A. WIERZCHOŁOWSKA: Zastosowanie hierarchicznej metody szacowania precyzji oceny. Praca dyplomowa. Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, Warszawa 2014.
• 15. J. PICIŃSKA-FAŁTYNOWICZ, J. BŁACHUTA: Wytyczne metodyczne do przeprowadzania badań fitoplanktonu i oceny stanu ekologicznego rzek na jego podstawie. Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, Warszawa 2012.