連通湖泊群加權(quán)模糊綜合水質(zhì)評價(jià)模型及其應(yīng)用.pdf

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1、水利水電技術(shù)第47卷2016年第8期連通湖泊群加僅筏翱像舍水屆評價(jià)簇型及輿應(yīng)用鄒朝望1，孫懷衛(wèi)2，黎育紅2，廖臨毓2(I．湖北省水利水電規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)院，湖北武漢430064；2．華中科技大學(xué)水電與數(shù)字化工程學(xué)院，湖北武漢430074)關(guān)鍵詞：改進(jìn)的模糊評價(jià)；層次分析法；doi：10．13928／j．cnki．wrahe．2016．08．008中圖分類號：x820文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B1研究背景熵值法；變異系數(shù)法文章編號：1000—0860(2016)08—0034-04隨著國民環(huán)境保護(hù)意識的提高，眾多學(xué)者開始致力于水資源

2、合理利用與保護(hù)的研究¨‘3J。水質(zhì)評價(jià)作為規(guī)劃、評價(jià)、管理水資源的基本依據(jù)，在水環(huán)境領(lǐng)域占據(jù)重要地位，由于水質(zhì)評價(jià)涉及到較多作用因素，傳統(tǒng)的評價(jià)法容易出現(xiàn)評價(jià)指標(biāo)選擇不準(zhǔn)確、權(quán)重的主觀分布等問題，不能夠準(zhǔn)確描述水體的水質(zhì)狀態(tài)14J。為了改善城市淺水湖泊水環(huán)境，確保引清入湖、河湖連通工程的有效性，需要設(shè)計(jì)不同調(diào)水方案，并建立科學(xué)、高效、合理的評價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)對城市淺水湖泊水環(huán)境的治理與修復(fù)。近年來，模糊綜合評價(jià)法在水質(zhì)評價(jià)領(lǐng)域里取得了較多成果。韓曉剛等∞1針對傳統(tǒng)的模糊綜合評價(jià)法評價(jià)指標(biāo)選擇不準(zhǔn)確的問題，提出運(yùn)用主成

3、分分析法確定評價(jià)指標(biāo)，得到了較好的評價(jià)結(jié)果。Deng等【61集粗糙集理論與模糊理論于一體構(gòu)造出一種新的模型，運(yùn)用粗糙集理論消除水質(zhì)評價(jià)中不重要因素，研究結(jié)果表明該模型是可靠合理的。朱引弟等?？癁榱耸箼?quán)重分布更加的客觀合理，運(yùn)用層次分析法確定權(quán)重，采用單因子評價(jià)等級定量地確定標(biāo)度，提出一種改進(jìn)的模糊綜合評價(jià)法，應(yīng)用于太湖取得了較準(zhǔn)確的評價(jià)結(jié)果。盡管國內(nèi)外眾多的學(xué)者在傳統(tǒng)的模糊綜合評價(jià)法應(yīng)用中的評價(jià)指標(biāo)選擇不準(zhǔn)確性及權(quán)重主觀分布等方面做了大量的研究，但對組合權(quán)重的研究還較為缺少。在對組合權(quán)重方法在模糊綜合評價(jià)的應(yīng)用中

4、暫未見到通過多種權(quán)重的組合，從多角度、多方面研究組合權(quán)重對水質(zhì)評價(jià)結(jié)果的影響的研究。為此，本文在傳統(tǒng)的模糊綜合評價(jià)法的基礎(chǔ)之上，提出了選用較強(qiáng)主觀性的層次分析法分別與較強(qiáng)客觀性的熵值法、變異系數(shù)法相結(jié)合，選擇多種權(quán)重組合方式形成優(yōu)劣互補(bǔ)的組合權(quán)重，得到改進(jìn)權(quán)重的模糊綜合評價(jià)法，從而使得水質(zhì)評價(jià)更加全面客觀。2模糊綜合評價(jià)模型的建立2．1確定評價(jià)指標(biāo)評價(jià)指標(biāo)集為x，即X=[菇1，算2，戈3，?，戈。](1)式中，菇。，石：，菇，，?，戈。表示／'／'t個(gè)評價(jià)指標(biāo)。2．2選擇評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3

5、838--2002)為水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)"]，將水體的不同項(xiàng)目分為五個(gè)等級，不同等級對應(yīng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值(見表1)。則評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集為S={I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，V}。表1湖泊水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)州TPCOIDDD水體類別0．2O．01157．5IO．5o．025156．OⅡ1．0O．05205．OⅢ1．50．1303．OⅣ2．00．2402．0V2．3建立模糊評價(jià)矩陣建立模糊評價(jià)矩陣需要選擇合適的隸屬函數(shù)，然收稿日期：2016-04-03基金項(xiàng)目：湖北省水利廳2015年度重點(diǎn)科研項(xiàng)目(HBSLKY201504)。作者簡介：鄒朝望(19

6、79一)，男，高級工程師，博士。后根據(jù)隸屬函數(shù)求出隸屬度，得出模糊評價(jià)矩陣。在水質(zhì)評價(jià)中，隸屬函數(shù)的選擇通常采用降半階梯形分布函數(shù)，模糊評價(jià)矩陣R為R=／'11／'12r21／'22rmlrm2(2)式中，m為評價(jià)指標(biāo)數(shù)；幾為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)；ri第i種評價(jià)指標(biāo)對應(yīng)的第J級水質(zhì)類別的隸屬度。2．4組合權(quán)重的計(jì)算為了使評價(jià)結(jié)果更加的全面客觀，考慮層次分析法、熵值法、變異系數(shù)法三種方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，運(yùn)用層次分析法能夠較強(qiáng)突出評價(jià)指標(biāo)間相互關(guān)系的優(yōu)點(diǎn)補(bǔ)足熵值法、變異系數(shù)法無法體現(xiàn)評價(jià)指標(biāo)間相互關(guān)系的缺點(diǎn)，以及熵值法、變異系數(shù)

7、法具有較強(qiáng)客觀性能夠很好地削弱層次分析法的較強(qiáng)主觀性等特點(diǎn)，提出了六種組合權(quán)重的方案，其主要思想是主觀權(quán)重法、客觀權(quán)重法所占權(quán)重比例相等，組合方案如表2所列。表2權(quán)重組合方案方案權(quán)重層次分析法熵值法變異系數(shù)法方案一1／3l／3方案二l／20方案三1／2Ol／2方案四l／2l／4方案五l／2l／31／6方案六l／2l／6l／32．5建立計(jì)算模糊評價(jià)模型由上述方法可以獲得模糊評價(jià)矩陣和權(quán)重分布，選用加權(quán)平均算法作為模糊評價(jià)模型計(jì)算原則舊J。加權(quán)平均算法可以綜合地考慮所有評價(jià)指標(biāo)，適當(dāng)?shù)乜紤]最大污染指標(biāo)的作用，避免取大

8、取小時(shí)造成的數(shù)據(jù)損失，能夠較為準(zhǔn)確地反映出水質(zhì)的真實(shí)狀態(tài)，并根據(jù)最大隸屬度原則確定評價(jià)結(jié)果。模糊評價(jià)模型B=A·R，即B#=∑(口。，r口)=(口n，ru)×(口也，r2f)×?X(口a，～)(3)3大東湖水質(zhì)綜合評價(jià)3．1研究區(qū)概況大東湖位于湖北省武漢市武昌區(qū)東部，是中國第二大城中淺水湖水利水電技術(shù)第47卷2016年第8期鄒朝望，等∥連通湖泊群加權(quán)模糊綜合水質(zhì)評價(jià)模型及