基于加權(quán)秩和比的污水處理廠改造決策統(tǒng)計模型

李超 孫愛峰

摘? ?要：應(yīng)用基于加權(quán)秩和比分檔法分析某市11座污水處理廠升級改造評價指標(biāo)實測數(shù)據(jù)，可分為符合最佳分檔要求的4檔：I檔為長橋和閔行，Ⅱ檔為天山、吳淞和龍華，Ⅲ檔為曲陽和泗塘，Ⅳ檔為東廠、曹楊、程橋和北郊，且可根據(jù)需要進行動態(tài)分類;由于綜合權(quán)重集對分析模型難以判定曹楊究竟屬于Ⅲ類或Ⅳ類，多元聯(lián)系數(shù)集對模型難以判斷天山究竟屬于Ⅱ類或Ⅲ類，三種方法對污水處理廠歸屬類別也不盡相同，說明基于加權(quán)秩和比分檔法模型可能更加適合污水處理廠的升級改造決策。

關(guān)鍵詞：加權(quán)秩和比? 分檔法? 污水處理? 評價模型

中圖分類號：R127? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（a）-0122-02

城市化程度的加快，加重了現(xiàn)有污水處理廠的壓力。為繼續(xù)發(fā)揮現(xiàn)有污水處理廠的經(jīng)濟效益和社會效益，需要進行升級改造。這要求我們必須優(yōu)化資金投入，對改建和擴建的污水處理廠進行科學(xué)決策。為此，筆者應(yīng)用基于加權(quán)秩和比的分檔法分析某市11座污水處理廠升級改造評價指標(biāo)實測數(shù)據(jù)，為污水處理廠改造決策建立統(tǒng)計模型，以指導(dǎo)實際工作。

1? 資料和方法

1.1 一般資料

以相關(guān)位置（103m，X1）、占地面積（hm2，X2）、人口密度（100人/hm2，X3）、廠外設(shè)施評分（分，X4）、處理量差距（1000m3/d，X5）、污泥處理難易評分（分，X6）、投資率（100元/m3，X7）、投資年代長短（a，X8）、出水排入水體評分（分，X9）、運行成本（100元/m3，X10）、BOD5去除率（%，X11）、SS去除率（%，X12）、氨氮去除率（%，X13）為污水處理廠升級改造的評價指標(biāo)，各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)W分別為0.023、0.021、0.028、0.026、0.033、0.030、0.273、0.018、0.028、0.440、0.023、0.022、0.035，所得某市11座污水處理廠觀測值見文獻[1-2]。

1.2 統(tǒng)計方法

應(yīng)用基于加權(quán)秩和比的分檔法[3]分析某市11座污水處理廠上述評價指標(biāo)的觀測值。數(shù)據(jù)計算應(yīng)用Excel2003完成。

2? 結(jié)果

2.1 加權(quán)秩和比的計算

X1～X2、X4～X6、X9為高優(yōu)指標(biāo)，其余為低優(yōu)指標(biāo)。高優(yōu)指標(biāo)按照從小到大編秩，低優(yōu)指標(biāo)按照從大到小編秩，同一指標(biāo)數(shù)值相同者編以平均秩次，之后將秩次R代入公式RSRw=ΣWR/n（n為污水處理廠數(shù)量）求得各污水處理廠的加權(quán)秩和比：東廠為0.3938，曹楊為0.3270，北郊為0.2116，閔行為0.7654，曲陽為0.5358，天山0.7290，龍華為0.6526，泗塘為0.5174，程橋為0.3071，吳淞為0.6745，長橋為0.8881。

2.2 排序與分檔

按從小到大排序加權(quán)秩和比并計算累計頻率，查表得概率單位值Probit，以加權(quán)秩和比為應(yīng)變量，概率單位為自變量，得到兩者之間的相關(guān)系數(shù)r=0.9832（P<0.05），回歸方程為RSRw=-0.565278+0.214419Probit。按照合理分檔數(shù)表分為7檔，保留四檔：即I檔（類）為長橋和閔行，Ⅱ檔（類）為天山、吳淞和龍華，Ⅲ檔（類）為曲陽和泗塘，Ⅳ檔（類）為東廠、曹楊、程橋和北郊。

Levene方差齊性檢驗表明，四個檔次對應(yīng)污水處理廠加權(quán)秩和比的總體方差之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F=1.1434，P=0.3957）;方差檢驗表明各檔次對應(yīng)污水處理廠加權(quán)秩和比總體均數(shù)之間的差異具有高度統(tǒng)計學(xué)意義（F=36.9106，P=0.00012），SNKq檢驗表明各檔次對應(yīng)污水處理廠加權(quán)秩和比總體均數(shù)兩兩之間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P均<0.05）。

3? 討論

集對分析是中國學(xué)者趙克勤先生提出的用于處理確定性和不確定性信息的系統(tǒng)分析理論與方法，其基本思路是：在具體問題背景下，通過分析集對的同一性、差異性和對立性，從同異反三方面綜合描述事物之間的聯(lián)系，從而有效地刻畫事物之間的確定和不確定的對立統(tǒng)一關(guān)系[4]。基于污水處理廠級別的劃分（確定的四個等級），某市11座污水處理廠升級改造評價指標(biāo)評價指標(biāo)觀測值的集對分析研究表明，應(yīng)用綜合權(quán)重的集對分析模型判定長橋、閔行和吳淞為I類，曲陽、天山和龍華為Ⅱ類，泗塘和東廠為Ⅲ類，程橋和北郊為Ⅳ類，曹楊可歸為Ⅲ類或Ⅳ類，彭亮等[1]認為該模型具有更高的準(zhǔn)確性和合理性，為污水處理廠的升級改造決策提供了一種較為可靠的評價方法;多元聯(lián)系數(shù)集對分析評價模型判定長橋、閔行和吳淞為I類，曲陽和龍華為Ⅱ類，泗塘和東廠為Ⅲ類，曹楊、程橋和北郊為Ⅳ類，天山可歸為Ⅱ類或Ⅲ類，李凡修等[2]認為該模型嚴(yán)謹(jǐn)，評價結(jié)果合理、精細、分辨率高，其評價結(jié)果符合實際，為污水處理廠規(guī)劃改造決策綜合評價提供一種簡單而適用的評價方法。

秩和比法是原中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院田鳳調(diào)教授創(chuàng)立的一套統(tǒng)計分析方法，從計算RSR開始，確定RSR分布，進而進行各種參數(shù)與非參數(shù)統(tǒng)計分析，最后對RSR分析結(jié)果進行科學(xué)闡釋。作者仍采用綜合權(quán)重的集對分析模型中對各指標(biāo)的賦權(quán)（原文歸一化權(quán)重系數(shù)計算有誤，已做修正），應(yīng)用基于加權(quán)秩和比的分檔法分析文獻資料，最終將11座污水處理廠分為四類，即長橋和閔行為I類，天山、吳淞和龍華為Ⅱ類，曲陽和泗塘為Ⅲ類，東廠、曹楊、程橋和北郊為Ⅳ類。

比較而言，多元集對模型多元聯(lián)系數(shù)集對分析評價模型和綜合權(quán)重的集對分析模型均屬于基于確定標(biāo)準(zhǔn)下的定性評價，而秩和比法屬于定量評價;從最終分類結(jié)論看，不同方法所得結(jié)果不盡相同，其中綜合權(quán)重的集對分析模型難以判定曹楊究竟屬于Ⅲ類或Ⅳ類，多元集對模型難以判斷天山究竟屬于Ⅱ類或Ⅲ類，其原因可能在于兩種方法的基本原理不同所致，亦或是不同指標(biāo)賦權(quán)等其他所致;于本文而言，基于加權(quán)秩和比的分檔法的優(yōu)勢在于可以對污水處理廠進行動態(tài)分類，本文之所以分為四類，是為了與既往研究結(jié)論進行比較;另外，秩和比法的優(yōu)點還表現(xiàn)在可以消除異常值的干擾，可以解決指標(biāo)值為零在統(tǒng)計處理中的困惑;能區(qū)分微小差異，分辨力強，在充分利用原有信息的基礎(chǔ)上具有良好的校正作用。但秩和比法也有其缺陷，主要表現(xiàn)在將指標(biāo)值轉(zhuǎn)換為秩次時會喪失一些信息，此時應(yīng)運用線性插值法[5]、參照相關(guān)分析結(jié)果和給定標(biāo)準(zhǔn)等其他秩轉(zhuǎn)換法，以充分利用原指標(biāo)值提供的豐富信息，獲得更加客觀科學(xué)的研究結(jié)果。

綜上所述，應(yīng)用基于加權(quán)秩和比分檔法分析某市11座污水處理廠升級改造評價指標(biāo)實測數(shù)據(jù)，可分為符合最佳分檔要求的4檔：I檔為長橋和閔行，Ⅱ檔為天山、吳淞和龍華，Ⅲ檔為曲陽和泗塘，Ⅳ檔為東廠、曹楊、程橋和北郊，且可根據(jù)需要進行動態(tài)分類;由于綜合權(quán)重集對分析模型難以判定曹楊究竟屬于Ⅲ類或Ⅳ類，多元聯(lián)系數(shù)集對模型難以判斷天山究竟屬于Ⅱ類或Ⅲ類，三種方法對污水處理廠歸屬類別也不盡相同，說明基于加權(quán)秩和比分檔法模型可能更加適合污水處理廠升級改造決策。

參考文獻

[1] 彭良，李凡修，郭曦.綜合權(quán)重的集對分析模型在污水處理廠改造決策中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程學(xué)報，2017，11（5）：3327-3333.

[2] 李凡修，梅平，陳武.多元集對模型在污水處理廠改造決策中應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2004，27（6）：92-94.

[3] 倪德友，孫齊蕊，孫愛峰.基于相對貼近度的分檔法在放射衛(wèi)生監(jiān)督工作質(zhì)量評價中的應(yīng)用[J].信息記錄材料，2016，17（6）：168-170.

[4] 潘爭偉，吳成國，金菊良.水資源系統(tǒng)評價與預(yù)測的集對分析方法[M].北京：科學(xué)出版社，2016.

[5] 黃延得，孫愛峰.秩和比法在公共場所衛(wèi)生工作質(zhì)量評價中的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代藥物應(yīng)用，2007，1（8）：72-73.