水质评价的集对分析方法研究.pdf

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1、第32卷第l0期人民黄河VO1．32．No．102010年1O月YELIOWRIVEROct．，2010【水资源】水质评价的集对分析方法研究冯莉莉，吕小凡，高军省(1．郑州大学水利与环境学院，河南郑州450001；2．长江大学地球化学系，湖北荆州434023；3．郑州大学水科学研究中心，河南郑州450001)摘要：从集对分析的基本原理出发，建立了改进的联系度表达式，提出了水质评价的集对分析新模型，并利用该模型对大明湖2001-2005年的水质状况进行了评价分析，结果袁明：大明湖2001年水质十分恶劣。为劣V类：2002—2005年水质状况不断好转，2005年水质良好，

2、达到Ⅱ类。该模型改进了传统的联系度函数表达式，使表达式结构简单、物理意义明确，可以刻画属于同一级别的不同监测值对该级别的联系度，使评价结果准确、客观、全面，能很好地反映实际状况。关键词：水质；评价；联系度；集对分析中图分类号：TV213文献标识码：Adoi：】0．3969／j．issn．10O0—1379．2010．10．032目前，水环境问题已成为全球最严重的环境问题之一，21异度和对立度的标记，又可以赋值计算联系度。世纪我国在面临水量危机的同时，水质危机可能更为严竣⋯。国内外学者对水质评价进行了大量研究，提出了很多水质评价2水质评价集对分析模型方法，如模糊数学法、

3、灰色系统法、层次分析法等。然而这些2。1确定统一的联系度表达式评价方法又都存在不足，模糊数学法不能解决评价指标相关造使各级标准限值和监测点的指标值处于问一坐标轴，假定成的信息重复问题，通常评价精度较低；灰色系统法需要构各级的标准限值分别为距离各标准限值一个单位的正上方的建白化函数，无法精确描述级别区间内的变化特征；层次分点的投影，采用度量指标值和各级标准值之间的联系度(见析法主观性较强，判断失误还可能导致决策错误J。图1)。当仅为90。时，指标值等于标准限值，此时，两者联系度应水质评价实质上是一个具有确定性的评价指标和评价标为1；当不为90。时，指标值与标准限值之间的

4、联系度减小。建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立污染因子i对各评价级别P的联系度表达式：程j。将实测水质状况与水质评价标准组成一个集对，通过S—集对分析模型对两者进行分析，可获得水质评价的定量和定性=1一ICOSO~I=1一I—=I(3)~／1+(一s)‘分析结果，实现对监测点的水质评价。确定准确的联系度是决式中：为污染因子i的实测值；。为污染因子i对应P级水质策结果可信的关键。笔者将水质监测值和水质评价标准构限值的角度；s为污染因子i在评价级别P的限值。成集对，构造联系度表达式，结合实例将改进的联系度表达式此外，根据o／也可以直观地判断监测值处于

5、标准限值的正用于水质评价。方向还是负方向，若d≥90。，则认为监测值处于标准限值的正1集对分析法方向，记M=肛；若<90。，则认为监测值处于标准限值的负方向，记M=一。集对分析法的核心思想是把客观事物的确定性联系与不确定性联系作为一个系统，从同、异、反3个方面对系统进行辩证分析和数学处理。给定两个集合A和B，并设这两个集合组成集对日=(A，)。在某一具体的问题背景下，对集对日的特性展开系统分析，找出两个集合共有特性、对立特性和既非共有又非对立的差异特性，则可以建立在该问题下的联系度：图1口示意／x(H)=S+每+(1)收稿日期：2010—01"-22式中：Js为共有特

6、性的个数；尸为对立特性的个数；F为差异特基金项目：国家重大水专项(2009ZX07210—006—3—2)；长江大学科研发展基性的个数；Ⅳ为集合特性的总数。金资助项目(~2009—06)。作者箍介：冯莉莉(1986一)，女，河南驻马店人，硕士研究生，研究方向为水文式(1)可简化为与水资源。／x(／／)：a+6+(2)通讯作者：高军省(1964一)，男，陕西华阴人，副教授，博士，研究方向为水环境保护规划。式中：a为同一度；6为差异度；c为对立度；i和既可以作为差E-mail：js_gao0811@yeah．net·76·人民黄河2010年第1O期2．2权重表3标准化后的

7、评价指标值在水质评价中，各评价指标的重要程度(权晕)互不相同，权重的取值直接影响评价结果”。笔者采用超标比法确定各评价因子的权重：：÷(4)∑式中：n为指标个数；，，为第i个评价指标监测值相对于水质标准超标的倍数。对于越小越优型指标，，：C／S；对于越大越优型指标，li=Si／C。c、S分别为评价指标监测值和各级别水质标准限值的均值。2．3评价级别的确定水质指标对于第级别的限值的综合联系度由下式计算：∑(5)3．2．2计算权重=∑M(6)根据式(4)确定评价因子的权重，结果见表5。若=I／lax{}，则监测点水质与第P级限的U咒系度最表5各评价因子的