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时间:2019-02-08 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  摘要 :本文根据甘肃省水环境监测中心张掖分中心2006-2010年的水质监测资料,选取了溶解氧(DO)、氨氮(NH3-N)、CODmn、COD、BOD5、Cr6+、总磷(TP)7项评价指标,运用未确知测度模型对黑河中游进行了水质评价,结果显示:莺落峡站属Ⅰ类水质,高崖站属Ⅲ类水质,正义峡站属Ⅱ类水质,水质良好。
  关键词 :未确知测度模型权重水质评价评价等级
  Abstract: in this paper, according to gansu province water environment monitoring center zhang ye instead of 2006-2010, water quality monitoring data, the selection of the dissolved oxygen (DO), ammonia nitrogen (NH3-N), CODmn, COD, BOD5, Cr6 +, total phosphorus (TP) 7 indexes, the unascertained measure model in the middle of the water quality evaluation, the result shows: the fall of Ⅰ warbler gorge station of water quality, high cliff stood Ⅲ class of water quality, water quality Ⅱ kind of utility station, good water quality.
  Key words: the unascertained measure model weight water quality evaluation evaluation level
  
  
  中图分类号:X824 文献标识码:A 文章编号:
  一、未确知测度评价模型
  (一)模型研究目的
   本文的研究目的是把未确知信息的概念引入水质评价中,并结合未确知数学的理论,研究安全评价中定性指标的定量化问题,客观、合理的处理评价信息的不确定性。通过应用未确知测度综合评价方法,提高水质的准确性和可靠性,改善前期和目前评价工作中的经验判断主观性较强的现状,尝试探索一条有关水质评价的新途径,使评价结果更加符合河流水质的实际情况[1]。
  (二)模型研究意义
   水质评价指按照评价目标,选择相应的水质参数、水质标准和评价方法,对水体的质量利用价值及水的处理要求作出评定。水质评价是合理开发利用和保护水资源的一项基本工作。根据不同评价类型,采用相应的水质标准。评价水环境质量,由于黑河流域属于地表水资源,所以本文采用的是《地面水环境质量标准》(GB3838-2002)对水质进行评价。
   当前未确定测度的方法主要应用于企业项目效益估算、系统合理化分析及环境质量等级评价等方面。因此在水环境评价中引用未确知测度的方法,可以提高水质评价结果的准确性和客观性,并根据评价结果对现有的水资源状况做出相应的保护措施[1]。
  二、未确知测度评价模型的建立
  (一)分类标准矩阵的建立
   设x1,x2,…,xn为待评价的n个黑河中游的水质监测站,则评价对象空间X= {x1, x2,…, xn}。对xi∈X, 有m个评价指标I1,I2,…,Im,指标空间I= {I1,I2,…,Im}。于是xi可表示为m维向量xi= (xi1,xi2,…, xim),其中xij表示研究对象xi 关于测量指标Ij 的测量值。对每个xij有p个评价等级c1,c2,…,cp。则评价空间为U= {c1,c2,…,cp}。设ck 表示污染等级,则k级污染好于k+1级污染,记作c1>c2>…> cp。若{c1,c2,…,cp}满足c1>c2>…>cp或c1…ajk。若已知xi=(xi1 、xi2、…xim),1≤i≤n,和分类标准矩阵(1),应用未确知测度模型可以判别xi属于哪一类ck,并对xi进行排序[2]。
  (二)单指标未确知测度的构造
   若μijk=μ(xij∈ ck)表示监测值xij属于第k个评价等级ck的程度,则μ满足:
  ⑵
   ⑶
   ⑷
   其中,i=1,2,…,n;j=1,2,…,m;k=1,2,…,d。上式分别为“非负有限性”,“可加性”,“归一性”,称满足(1)、(2)、(3)的μ为未确知测度,简称确度,称矩阵
   ⑸
  为单指标测度评价矩阵。
   其中,在计算第i个样品的第j个指标值xij属于ck类的未确知测度μijk=μ(xij∈ ck)。不妨假定aj1   当xij   当xij>ajk时,取μijk=1,μij1=…μijk-1=0
   当ajl≤xij≤ajl+1时,取
   ⑹
   当kl+1时,μijk=0[2]。
  (三)指标区分权重
   将待评价对象xi 所属等级区分开的程度在所有m项评价指标中占的比例,称为指标Ij 关于对象xi的分类权重, 记为wij。利用未确知测度μijk所确定的信息熵和分类权重的计算公式, 得到评价指标I1,I2,…,Im关于对象xi 的指标分类权重向量wi =(wi1,wi2,…,wim)。
  ⑺
   ⑻
   式中,s为评价级别的数目,μijk为单指标的测度。
   若式中某个μijk=0,则观测值xij不属于第k个等级。所以,在上式求和计算时取μijklgμijk=0即可[3]。
  (四)计算综合评价向量
   由关于对xi的单指标测度评价矩阵和分类权重向量,可以得到对象xi的综合评价向量。
   ⑼
  其中1≤i≤n,1≤k≤K。
  并构成多指标综合测度矩阵[3]:
   ⑽
  (五)利用置信度识别准则进行评判
   由于评价的等级划分是有序的,最大隶属度识别准则不再适用,所以采用置信度识别准则进行评判。设置信度λ>0.5,通常取λ=0.6或0.7。令
  ⑾
  得到对象xi 属于第k0 个评判等级ck0[4]。
  (六)排序
   设c1>c2>…>cp,用nk表示ck的“分值”,且nk是单调减小的正整数, 令
   ⑿
  则qxi是样品xi 的得分。称向量
  ⒀
  为得分向量, 可按q对xi 的优劣排序。
  三、水质分析与评价
  (一)流域概况
  黑河流域是我国西北地区第二大内陆流域,位于河西走廊中部,西以黑山与疏勒河为界,东以大黄山与石羊河接壤,南起祁连山脉的托勒山南山,北至中蒙边境,为甘蒙西部最大的内陆河流域。黑河从发源地到居延海全长821km,横跨三种不同的自然环境单元,流域面积约14.29万km2。黑河干流以莺落峡和正义峡为上、中、下游分界点,其中中游地段为河西走廊的绿洲区,是流域水资源最主要的利用区。
  (二)主要数据、评价依据及评价指标
   本文选用的是甘肃省水环境监测中心张掖分中心2006―2010年莺落峡、高崖、正义峡3个断面的水质监测数据的平均值,评价标准是《地表水环境质量标准(GB3838―2002)》[5]。选取与地表水水质评价密切相关的7个主要指标,即:溶解氧(DO)、氨氮(NH3-N)、CODmn、COD、BOD5、Cr6+、总磷(TP),构成指标评价体系。(评价结果见表1)
  
  
  (三)单指标未确知测度函数的构造
  由观测值和单指标测度函数,可以得到莺落峡、高崖、正义峡三个断面的水质综合测度评价矩阵:
  ⒁
   ⒂
  ⒃
  (四)指标权重
   根据公式⑺和⑻得出水质指标的权重:
   莺落峡站:w1=(0.200,0.200,0.200,0.200,0.200,0.200,0.200)
   高崖站:w2=(0.116,0.189,0.168,0.148,0.112,0.142,0.125)
   正义峡站:w3=(0.185,0.108,0.115,0.131,0.185,0.136,0.141)
  (五)计算综合评价向量
   由公式⑼计算综合评价向量可得综合测度评价矩阵
   ⒄
  (六)利用置信度识别准则进行评判
   因为置信度λ>0.5,所以取λ=0.7,由⒄得出x1为Ⅰ类水标准,x2为Ⅲ类水标准,x3为Ⅱ类水标准。
  其中x1、x2、x3分别代表莺落峡站、高崖站、正义峡站。
  (七)排序
  取nl=6-l,代入到⑿得q=(qx1,qx2,qx3)=(7,3.729,4.671)由qx1>qx3>qx2得评价对象xi(i=1,2,3)的排序为x1>x3>x2
  四、结论
   本文采用未确知测度评价模型对黑河干流中游段的水质进行了评价分析,根据3.6的评价结果表明,莺落峡站属Ⅰ类水质,高崖站属Ⅲ类水质,正义峡站属Ⅱ类水质。该模型应用在水环境质量评价当中,所得的样本识别与样本排序判断结果相吻合,从而能够准确、客观地反映水质的状况。而且该模型通过样本排序和样本识别,这与以往水质时采用的单因子法有所不同的,单因子法的判断要求严格,只要有一项指标超标,整个水质都会受到影响,而未确知测度模型从水质的总体情况上进行了分析和评价,具有更高的严谨性和考察性。
  
  
  参考文献
  [1]史飞.未确知测度模型在城市生态系统健康评价中的应用研究[D].
  [2]刘开第,庞彦军,孙光勇.城市环境质量评价的未确知测度评价[J].系统工程理论与实践,1999(12)52-58.
  [3]赵冠华,陈海俊 未确知测度模型在农业效益评价中的应用[J]。安徽农业科学,2010,38(5):2209-2210
  [4]宿程远,张建昆,陈孟林,邓华,蒙冕武,蒋艳红.基于未确知测度模型的漓江水质综合评价[J].安徽农业科学,2008,36(25):11080-11081
  [5]GB3838―2002,地表水环境质量标准[S].
  
  作者简介:李慧(1983-),女,河南省安阳市人,助理工程师,现为兰州理工大学能源与动力工程学院水利工程专业在读硕士研究生,主要从事的是水环境监测与评价研究
  注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

标签:黑河 测度 中游 水质