沙农-威尔姆（Shannon-Wilhm）根据对底栖大型无脊椎动物调查结果，提出用种类多样性指数评价水质。该指数的特点是能定量反映生物群落结构的种类、数量及群落中种类组成比例变化的信息。在清洁的环境中，通常生物种类极其多样，但由于竞争，各种生物又仅以有限的数量存在，且相互制约而维持着生态平衡。当水体受到污染后，不能适应的生物或者死亡淘汰，或者逃离；能够适应的生物生存下来。由于竞争生物的减少，使生存下来的少数生物种类的个体数大大增加。这种清洁水域中生物种类多，每一种的个体数少，而污染水域中生物种类少，每一种的个体数大大增加的规律是建立种类多样性指数式的基础。沙农提出的种类多样性指数计算式如下：

式中： ——种类多样性指数；

N——单位面积样品中收集到的各类动物的总个数；

ni——单位面积样品中第i种动物的个数；

S——收集到的动物种类数。

上式表明动物种类越多， 值越大，水质越好；反之，种类越少， 值越小，水体污染越严重。威尔姆对美国十几条河流进行了调查，总结出值与水样污染程度的关系如下：

值 污染状况

＜1.0 严重污染

1.0—3.0 中等污染

＞3.0 清洁

我国曾对蓟运河中底栖大型无脊椎动物进行调查，结果表明基本上与沙农公式的计算相符合。

用作计算生物指数的生物除底栖大型无脊椎动物外，也有用浮游藻类的，如硅藻指数：

式中：A——不耐污染的种类数；

B——对有机物耐污力强的种类数；

C——在污染水域内独有的种类数。

威尔姆对能耐受污染的20属藻类分别给予不同的污染指数值（见表2－16）。根据水样中出现的藻类计算总污染指数。如总污染指数大于20为严重污染，15—19为中污染，低于15为轻污染。