熵權(quán)集對分析法在袁河水質(zhì)評價中的應(yīng)用

來源：http://www.tymozhou.com/ 作者：余氯檢測儀 時間：2019-07-15

　　摘 要：袁河是流經(jīng)萍鄉(xiāng)、宜春、新余三市，最后流入贛江的一條河流，是宜春、新余兩市的主要工農(nóng)業(yè)用水及納污水體，因此，袁河水資源對流域的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)意義重大!本文利用熵權(quán)集對分析法對袁河水質(zhì)作出評價，為袁河水資源保護(hù)與利用提供決策與指導(dǎo)。同時也驗證了集對分析方法是一種可靠、有效的水質(zhì)評價方法，可以拓展應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：集對分析;熵權(quán);水質(zhì)評價;袁河

　　一、集對分析原理

　　集對分析是有我國學(xué)者趙克勤先生于1989年提出的一種處理不確定性問題的系統(tǒng)理論方法，其核心思想是先對不確定系統(tǒng)中的兩個有關(guān)聯(lián)的集合構(gòu)造集對，再對集對的特性做同一性、差異性、對立性分析，然后建立集對的同異反聯(lián)系度。

　　聯(lián)系度及其數(shù)學(xué)表達(dá)由下確定：

　　設(shè)在問題背景W下，集合A與集合B組成的集對H=(A，B)，對集對H進(jìn)行分析，得到N個特性，其中S個為集合A、B所共有，在P個特性上相對立，在其余F個特性(F=N-S-P)上關(guān)系不確定。則稱S/N為集合A與B在問題W下的同一度，記為a;F/N為相應(yīng)的差異度，記為b;P/N為對立度，記為c。因此，A與B的聯(lián)系度?用下式表示：

　　二、水質(zhì)評價的熵權(quán)集對分析法

　　水質(zhì)評價實質(zhì)上是一個具有確定性的評價指標(biāo)和評價標(biāo)準(zhǔn)與具有不確定性的評價因子及其含量變化相結(jié)合的分析過程。

　　1.聯(lián)系度的確定

　　其中a+b1+b2+b3+c=1;b1，b2，b3稱為差異度分量，i1， i2，i3稱為差異不確定分量系數(shù)。

　　根據(jù)集對分析理論，式(3)中的同一度、對立度是相對確定的，而差異度則相對不確定。顯然，a值越大，c值越小，水質(zhì)越好。另外，依據(jù)a、b1、b2、b3、c的具體數(shù)值，可進(jìn)行水質(zhì)狀況評價分級，確定地表水質(zhì)量等級。

　　2. 熵權(quán)的確定

　　由評價指標(biāo)值構(gòu)成的判斷矩陣來確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，其主要計算步驟如下。

　　4. 水質(zhì)級別判斷

　　針對水樣s，比較 中的a、b1、b2、b3、c的相對大小，即可判斷出該水樣所屬等級，其評判準(zhǔn)則為：(1)若max[a，b1，b2，b3，c]=a，則判為Ⅰ級;(2)若max[a，b1，b2，b3，c]= b1，則判為Ⅱ級;(3)若max[a，b1，b2，b3，c]= b2，則判為Ⅲ級;(4)若max[a，b1，b2，b3，c]= b3，則判為Ⅳ級;(5)若max[a，b1，b2，b3，c]= c，則判為Ⅴ級。

　　三、袁河水質(zhì)評價

　　1. 水質(zhì)資料及評價等級標(biāo)準(zhǔn)

　　袁河水質(zhì)資料見表1，各監(jiān)測斷面由上游到下游排列。本次評價的指標(biāo)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的相應(yīng)水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，各主要評價因子具體執(zhí)行的評價指標(biāo)限值見表2。

　　2.舉例計算

　　以監(jiān)測點1為例，計算其水質(zhì)綜合評價等級。根據(jù)式(4)計算各指標(biāo)相對于各評價指標(biāo)的聯(lián)系度，結(jié)果見表3。

　　再根據(jù)式(11)，監(jiān)測點1各等級加權(quán)平均聯(lián)系度分別為0.315，0.289，0.396，0.000，0.000。由此可見，監(jiān)測點1對Ⅲ級水的加權(quán)平均聯(lián)系度最大，因此將監(jiān)測點1的水質(zhì)定為Ⅲ級水。

　　3. 分析與討論

　　按照評價步驟計算各水樣的加權(quán)平均聯(lián)系度，從而確定各監(jiān)測點的水質(zhì)等級，評價結(jié)果見表5。

　　由表5可知，袁河水質(zhì)總體較好，上游水質(zhì)較下游較好。將評價結(jié)果與宜春市水環(huán)境監(jiān)測中心的檢驗結(jié)果相比較，可以看出結(jié)果基本相同，說明熵權(quán)集對分析法是一種可靠、有效的水質(zhì)評價方法，具有使用方便，計算簡單，信息利用率高，結(jié)果直觀、準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點。因此集對分析法可以在水質(zhì)評價中拓展應(yīng)用。

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