TOPSIS法在黔南州河流水體質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

黔南民族醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校(558003) 陸玉炯 余躍生

水體質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法較多，為探尋一種簡(jiǎn)單、快速、實(shí)用的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方法，筆者根據(jù)黔南地區(qū)主要河流的斷面水體水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用TOPSIS法對(duì)其水體質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

資料與方法

1.資料

資料來(lái)源于黔南州環(huán)保監(jiān)測(cè)站對(duì)黔南5條主要河流的9個(gè)斷面水體枯水期水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1。河流及斷面為漳江的回龍角和洗布河，都柳江的三都橋和交梨，清水江的茶園、營(yíng)盤和川弓，紅水河的羅羊，蒙江的邊外河。水體環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)9個(gè):溶解氧(X1)、氨氮(X2)、五日生化需氧量(X3)、高錳酸鹽指數(shù)(X4)、砷(X5)、汞(X6)、鉛(X7)、懸浮物(X8)和石油類(X9)。

表1 枯水期黔南州河流水體環(huán)境單元水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(mg/L)

2.方法

采用TOPSIS法［1］進(jìn)行分析，步驟簡(jiǎn)化為:①建立同趨勢(shì)化的原始數(shù)據(jù)矩陣，以消除不同指標(biāo)不同綱量及其數(shù)量級(jí)的差異對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。②對(duì)同趨勢(shì)化的原始數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行歸一化處理，并建立相應(yīng)的歸一化的數(shù)據(jù)矩陣，其計(jì)算公式:u=(X－Xmin)(Xmax－Xmin)－1。③據(jù)歸一化矩陣得到最優(yōu)值向量A+和最劣值向量A－。④分別計(jì)算諸方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)值與最優(yōu)方案和最劣方案的距離D+i和D－i，計(jì)算公式:D+i=SQRT∑(aijmax－ aij)2，Di－=SQRT∑(aijmin－aij)2，⑤計(jì)算諸評(píng)價(jià)指標(biāo)與最優(yōu)方案的接近程度Ci，計(jì)算公式:

結(jié) 果

1.同趨勢(shì)化處理

表1中，除溶解氧(X1)為高優(yōu)指標(biāo)外，其他均為低優(yōu)指標(biāo)，故將溶解氧取倒數(shù)，轉(zhuǎn)化為低優(yōu)指標(biāo)。

表2 黔南州河流水體環(huán)境單元水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)歸一化結(jié)果

2.歸一化矩陣

將同趨勢(shì)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

3.確定最優(yōu)方案和最劣方案

因監(jiān)測(cè)指標(biāo)均為低優(yōu)指標(biāo)，故最優(yōu)值向量A+和最劣值向量A－分別為:

A+=min(0.0000，0.0000，0.0000，0.0000，0.0000，0.0000，0.0000，0.0000，0.0000)

A－=max(1.0000，1.0000，1.0000，1.0000，1.0000，1.0000，1.0000，1.0000，1.0000)

3.各斷面水體單元指標(biāo)值與最優(yōu)方案和最劣方案的距離(D+i和D－i)，以及與最優(yōu)方案的接近程度(Ci)，并按Ci(相對(duì)接近程度)值大小對(duì)各水體單元進(jìn)行排序，見(jiàn)表3。Ci值越小，說(shuō)明水質(zhì)越好;反之，水質(zhì)越差。

表3 不同水體單元水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

討 論

水體環(huán)境評(píng)價(jià)的方法有多種，模糊聚類分析法、綜合指標(biāo)法、灰色系統(tǒng)法、因子分析法等已見(jiàn)報(bào)道［2－5］。TOPSIS法常用于系統(tǒng)工程中有限方案多目標(biāo)決策分析，也可用于效益評(píng)價(jià)、衛(wèi)生決策和衛(wèi)生事業(yè)管理等多領(lǐng)域［1］。本法對(duì)樣本資料無(wú)特殊要求，使用靈活簡(jiǎn)便，故應(yīng)用日趨廣泛。郭光武等［6］運(yùn)用TOPSIS法對(duì)黔南地區(qū)12縣(市)水體質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，取得滿意效果。本文表3結(jié)果顯示，茶園Ci值(0.0003)最小，川弓Ci值(0.8138)最大，說(shuō)明茶園水體水質(zhì)最好，川弓水體水質(zhì)最差。由表1可知，茶園水體斷面中溶解氧指標(biāo)(為高優(yōu)指標(biāo))最高，其他污染指標(biāo)均較低，水質(zhì)相對(duì)最好，而川弓水體則相反，即溶解氧指標(biāo)最低，其他污染指標(biāo)均較高，其中氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、砷、汞、鉛、懸浮物和石油類指標(biāo)值為最高，水質(zhì)相對(duì)最差。黔南州5條主要河流9個(gè)斷面水體環(huán)境質(zhì)量由好至差依次為:茶園、洗布河、回龍角、邊外河、交梨、羅羊、三都橋、營(yíng)盤、川弓，與實(shí)際情況相符合。結(jié)果表明TOPSIS法簡(jiǎn)便、快捷，是評(píng)價(jià)水體質(zhì)量較理想的綜合評(píng)價(jià)方法，值得推廣應(yīng)用。

1．康曉平．實(shí)用衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)．北京:北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2002:140-143．

2．郭光武，王明祥，余躍生，等．黔南地區(qū)水體環(huán)境單元的模糊聚類分析．現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2008，35(24):4766-4768．

3．王文強(qiáng)．綜合指標(biāo)法在地下水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用．水利科技與經(jīng)濟(jì)，2008，14(1):54-55．

4．鄭建青．水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的灰色局勢(shì)決策法．科技與管理，2003(3):29-31．

5．楊威，盧文索，李平，等．因子分析法在伊通河水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用．水土保持研究，2007，14(1):113-114．

6．郭光武，陳小琴，余躍生，等．TOPSIS法在黔南地區(qū)12縣(市)水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用．黔南民族醫(yī)專學(xué)報(bào)，2009，22(3):191-193．