熵权集对分析法在袁河水质评价中的应用

来源:http://www.shuizhifenxi.com/ 作者:余氯检测仪 时间:2019-07-15

  摘 要:袁河是流经萍乡、宜春、新余三市,最后流入赣江的一条河流,是宜春、新余两市的主要工农业用水及纳污水体,因此,袁河水资源对流域的国民经济建设意义重大!本文利用熵权集对分析法对袁河水质作出评价,为袁河水资源保护与利用提供决策与指导。同时也验证了集对分析方法是一种可靠、有效的水质评价方法,可以拓展应用。

  关键词:集对分析;熵权;水质评价;袁河

  一、集对分析原理

  集对分析是有我国学者赵克勤先生于1989年提出的一种处理不确定性问题的系统理论方法,其核心思想是先对不确定系统中的两个有关联的集合构造集对,再对集对的特性做同一性、差异性、对立性分析,然后建立集对的同异反联系度。

  联系度及其数学表达由下确定:

  设在问题背景W下,集合A与集合B组成的集对H=(A,B),对集对H进行分析,得到N个特性,其中S个为集合A、B所共有,在P个特性上相对立,在其余F个特性(F=N-S-P)上关系不确定。则称S/N为集合A与B在问题W下的同一度,记为a;F/N为相应的差异度,记为b;P/N为对立度,记为c。因此,A与B的联系度?用下式表示:

  二、水质评价的熵权集对分析法

  水质评价实质上是一个具有确定性的评价指标和评价标准与具有不确定性的评价因子及其含量变化相结合的分析过程。

  1.联系度的确定

  其中a+b1+b2+b3+c=1;b1,b2,b3称为差异度分量,i1, i2,i3称为差异不确定分量系数。

  根据集对分析理论,式(3)中的同一度、对立度是相对确定的,而差异度则相对不确定。显然,a值越大,c值越小,水质越好。另外,依据a、b1、b2、b3、c的具体数值,可进行水质状况评价分级,确定地表水质量等级。

  2. 熵权的确定

  由评价指标值构成的判断矩阵来确定各评价指标的权重,其主要计算步骤如下。

  4. 水质级别判断

  针对水样s,比较 中的a、b1、b2、b3、c的相对大小,即可判断出该水样所属等级,其评判准则为:(1)若max[a,b1,b2,b3,c]=a,则判为Ⅰ级;(2)若max[a,b1,b2,b3,c]= b1,则判为Ⅱ级;(3)若max[a,b1,b2,b3,c]= b2,则判为Ⅲ级;(4)若max[a,b1,b2,b3,c]= b3,则判为Ⅳ级;(5)若max[a,b1,b2,b3,c]= c,则判为Ⅴ级。

  三、袁河水质评价

  1. 水质资料及评价等级标准

  袁河水质资料见表1,各监测断面由上游到下游排列。本次评价的指标执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的相应水域水质标准,各主要评价因子具体执行的评价指标限值见表2。

  2.举例计算

  以监测点1为例,计算其水质综合评价等级。根据式(4)计算各指标相对于各评价指标的联系度,结果见表3。

  再根据式(11),监测点1各等级加权平均联系度分别为0.315,0.289,0.396,0.000,0.000。由此可见,监测点1对Ⅲ级水的加权平均联系度最大,因此将监测点1的水质定为Ⅲ级水。

  3. 分析与讨论

  按照评价步骤计算各水样的加权平均联系度,从而确定各监测点的水质等级,评价结果见表5。

  由表5可知,袁河水质总体较好,上游水质较下游较好。将评价结果与宜春市水环境监测中心的检验结果相比较,可以看出结果基本相同,说明熵权集对分析法是一种可靠、有效的水质评价方法,具有使用方便,计算简单,信息利用率高,结果直观、准确、可靠等优点。因此集对分析法可以在水质评价中拓展应用。

  参考文献:

  [1]宜春市水环境监测中心检测报告.宜水环检[2010]第001号.

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  [4]孟宪萌,胡和平.基于熵权的集对分析模型在水质综合评价中的应用[J].水利学报.2009,3(40):257-262.

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  [8]王玲,黄川友,王纲.集对分析在地表水环境质量评价中的应用[J].四川水利.2009(1):41-43.

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