理想點決策法在湖泊水體富營養化評價中的應用

于 露

(荊州市環境保護局，湖北 荊州 434000)

李凡修，黃 瑜

(長江大學化學與環境工程學院，湖北 荊州 434023)

理想點決策法在湖泊水體富營養化評價中的應用

于 露

(荊州市環境保護局，湖北 荊州 434000)

李凡修，黃 瑜

(長江大學化學與環境工程學院，湖北 荊州 434023)

利用理想點決策法進行了湖泊水質富營養化的評價，并研究了我國15個主要湖泊的富營養化狀況，取得了滿意的結果，為湖泊水質復營養化評價提供了一種簡單而適用的評價方法。

湖泊；富營養化；水質評價；理想點法

湖泊富營養化的研究相繼在國內外引起普遍重視，尤其對湖泊的水質富營養化狀態的評價方法很多，如層次分析法、灰色模型法、加權綜合指數法等[1-3]，但這些方法計算過程復雜，計算量較大，應用極不方便。為此，筆者利用理想點決策法來進行湖泊水質富營養化的評價。

1 評價因子分級系統的建立

湖泊富營養化現象的發生主要是由于水體中N、P營養元素含量增多的原因所致，造成水體水生生物異常，水體透明度變化，因此在湖泊富營養化的描述中常選用總磷(TP)、總氮(TN)、化學需氧量(COD)、透明度(SD)、生物量(BIO)等[2]5個參數作為評價指標，其因子集構成如下：

U={TP,TN,COD,SD,BIO}

上述5個指標的評價按“極貧營養化(Ⅰ)、貧營養化(Ⅱ)、中營養化(Ⅲ)、富營養化(Ⅳ)、極富營養化(Ⅴ)”5級進行劃分，根據文獻[2]確定各評價因素的評價標準見表1。

表1 湖泊富營養化綜合評價指標和分級評價標準

2 理想點決策模型的建立

1)數據規范化處理 規范化公式如下：

(1)

規范后的評價標準矩陣為：

(2)

(3)

顯然，0≤Dh≤1，而且D1=0，Dm=1。

3)確定水質樣本點的坐標 定義：

(4)

(5)

4)計算水質樣本到原點的相對距離 水質樣本到原點的相對距離為：

(6)

當D≤d≤Dh+1(h=1，2，…，m)時，評價等級為：

(7)

3 實例分析

選取我國15個主要湖泊的營養化作為評價應用實例，其實測指標見表2。

利用式(1)對評價標準作規范化處理，規范后的矩陣為：

表2 我國15個湖泊營養化實測指標及評價結果

表3 理想點距離法劃分富營養化等級標準

以青海湖、太湖、西湖為例，對其實測數據樣本Ci(j=1,2,…,5)作規范化處理，規范后的各樣本點用矩陣的形式表示為：

d1=0.3959d2=0.4559d3=0.4374

利用式(7)對各樣本進行等級評價，結果等級為：青海湖等級2.78級，太湖3.60級，西湖3.27級。同理求得其余湖泊的營養化評價結果如表2。由表2可知，與灰色模型評價結果相比，除青海湖、呼倫湖、撫仙湖、洪澤湖、太湖略有差別外，其余10個湖泊的評價結果完全一致。對于青海湖、呼倫湖、撫仙湖、洪澤湖、太湖而言，理想點決策法評價級別分別2.78、3.80、2.52、3.70及3.60級，其結果本質上與灰色模型評價結果一致，只不過理想點決策法評價更細致準確。以太湖為例，5項評價指標均超過Ⅲ級，灰色模型評價結果為Ⅲ級顯然偏低，理想點決策法評定為3.60級應更為合理。

[1]李凡修.理想點法在土壤肥力等級評價中的應用[J].安徽農業科學,2010, 38 (11) : 5523-5524，5827.

[2]馮玉國.湖泊富營養化灰色評價模型及其應用[J].系統工程理論與實踐，1996(8)：43-47.

[3]齊玉梅，黃志明.湖泊富營養化物元模型及復合應用初探[J].重慶環境科學，1999,21(5)：9-11.

[4]李凡修，梅平.加權歐氏距離模型在水環境質量評價中的應用[J].環境保護科學，2004,30(1)：58-60.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.05.006

X823

A

1673-1409(2011)05-0016-03