灰色關(guān)聯(lián)法在岷江流域地表水水質(zhì)評價(jià)中的應(yīng)用

馮雅

摘 要：灰色關(guān)聯(lián)法是基于灰色系統(tǒng)理論建立起來的可用于河流水質(zhì)評價(jià)的一種簡單易行的方法。本文介紹了岷江流域地表水的水質(zhì)狀況和灰色關(guān)聯(lián)法的原理及優(yōu)點(diǎn)，對岷江流域地表水的十四個(gè)監(jiān)測斷面進(jìn)行了評價(jià)。

關(guān)鍵詞：灰色關(guān)聯(lián)法;岷江流域;水質(zhì)評價(jià)

1? 選題問題及研究方法

水質(zhì)評價(jià)可以為水資源的開發(fā)利用提供決策依據(jù)，是水環(huán)境保護(hù)和治理的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。水質(zhì)評價(jià)主要通過選取相應(yīng)的水質(zhì)評價(jià)因子、水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及按照一定的計(jì)算方法和評價(jià)目標(biāo)，對水體的污染程度和處理方式作出評定。水質(zhì)評價(jià)是合理保護(hù)和開發(fā)利用水資源的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。環(huán)境質(zhì)量評價(jià)結(jié)果的可靠程度，一方面，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，另一方面依賴于科學(xué)的評價(jià)方法，目前有很多水質(zhì)評價(jià)方法，灰色系統(tǒng)評價(jià)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法在水質(zhì)評價(jià)中更加科學(xué)、合理。灰色系統(tǒng)評價(jià)方法被廣泛使用在許多地區(qū)，因?yàn)樗鼘τ?jì)算和定性、定量分析的要求低。

在本文中，灰色系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)度評價(jià)方法用于計(jì)算的重量，簡單的算術(shù)平均法、AHP法和均方誤差法用于確定，有強(qiáng)烈的主觀性。然而，灰色關(guān)聯(lián)分析方法基于水質(zhì)評價(jià)的灰色和不確定性，多少樣品和規(guī)則是無限期的，不會出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不匹配情況[1]。

2? 基于熵權(quán)的灰色關(guān)聯(lián)模型

2.1? 灰色關(guān)聯(lián)分析

2.1.1? 確定分析序列

2.1.2? 決策矩陣的構(gòu)建[2]

，為了消除指標(biāo)量綱的不同所帶來的不可公度性，需要進(jìn)行無量綱化處理。。所謂效益型指標(biāo)是指屬性值愈大愈好的指標(biāo)。，、。，是指屬性值愈小愈好的指標(biāo)，。設(shè)相對最佳方案的指標(biāo)為A0j，且滿足以下條件，當(dāng)因素指標(biāo)為Vj效益型指標(biāo)時(shí)，

2.1.3? 求絕對差序列及兩極最小差、最大差

2.1.4? 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

2.2? 熵值法確定權(quán)重系數(shù)

熵值法是在客觀條件下，由評價(jià)指標(biāo)值構(gòu)成的判斷矩陣來確定指標(biāo)權(quán)重的一種方法，它盡量消除各因素權(quán)重的主觀性，使評價(jià)結(jié)果更符合實(shí)際。其計(jì)算步驟如下[3、4]：

式中：xmax、xmin分別為同指標(biāo)下不同方案中最滿意者或最不滿意者（越小越滿意或越大越滿意）。

（3）根據(jù)熵的定義，m個(gè)評價(jià)方案n個(gè)評價(jià)指標(biāo)，可以確定評價(jià)指標(biāo)的熵為：

2.3? 計(jì)算關(guān)聯(lián)度

關(guān)聯(lián)度Ei是指被評價(jià)方案與標(biāo)準(zhǔn)方案兩者互相接近的程度，其值越大表示兩者越接近，從而，可以根據(jù)關(guān)聯(lián)度的大小對各方案進(jìn)行優(yōu)劣排序，也可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分類。Ei可以表示為：

3? 實(shí)例分析

以岷江流域的李碼頭、大安街、黃龍溪、永安大街、魚嘴、河口渡口、涼姜溝、羅波渡、眉山糖廠、岷江大橋、映秀、月波、岳店子、悅來渡口，14個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)資料為例，把每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數(shù)（CODmn）、5日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、石油類（Oils）5項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)，依據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002） [5]中水質(zhì)所受污染的情況，將其分為五類。每個(gè)監(jiān)測斷面的水質(zhì)實(shí)測數(shù)據(jù)和地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值見表1、2。

3.1? 構(gòu)建決策矩陣

將表1和表2中數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，根據(jù)本例水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)的具體特征，可知第一個(gè)評價(jià)指標(biāo)為“效益型”指標(biāo)，其余4個(gè)指標(biāo)均為成本型指標(biāo)，選取不同的采用公式（1）進(jìn)行處理，并與相對最佳方案一起構(gòu)成增廣型判斷矩陣X：

3.2? 構(gòu)建關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣

根據(jù)式（3）建立各方案絕對差序列，并求得每一方案的兩級最小差值和最大差值，然后按式（4）計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)，構(gòu)建關(guān)聯(lián)系數(shù)判斷矩陣：

3.3? 用熵值法計(jì)算權(quán)重系數(shù)

根據(jù)式（5）構(gòu)造歸一化判斷矩陣B：

由式（6）、（7）、（8）計(jì)算可得熵Hj= （3.662，3.825，3.831，3.711，3.911），j=（1，2，…，5）和=（0.191，0.203，0.203，0.194，0.209），j=（1，2，…，5）。

3.4? 方案關(guān)聯(lián)度計(jì)算

由式（9）可以得到各方案的關(guān)聯(lián)度Ei：

3.5? 判斷監(jiān)測斷面等級

由計(jì)算得到的岷江流域14個(gè)監(jiān)測斷面的水質(zhì)污染關(guān)聯(lián)度值與各污染標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)度值比較可知：李碼頭、河口渡口、羅波渡、眉山糖廠、悅來渡口屬于Ⅲ級，大安街、永安大街、魚嘴、涼姜溝、岳店子屬于Ⅳ級，黃龍溪、岷江大橋、映秀、月波屬于Ⅴ級。由此得出14個(gè)監(jiān)測斷面的水質(zhì)由好到差的排序?yàn)椋豪畲a頭、眉山糖廠、悅來渡口、河口渡口、羅波渡、魚嘴、岳店子、永安大街、大安街、涼姜溝、月波、映秀、黃龍溪、岷江大橋。

4結(jié)果及建議

4.1結(jié)果

應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)法對岷江流域地表水十四個(gè)監(jiān)測斷面處的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行等級評價(jià)，結(jié)果表明全部監(jiān)測斷面的水質(zhì)都在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級，污染較為嚴(yán)重。因此，污染嚴(yán)重的區(qū)間河流，應(yīng)該著重進(jìn)行水質(zhì)的治理，并采取相關(guān)措施進(jìn)行水環(huán)境的保護(hù)。

4.2建議

4.2.1 樹立可持續(xù)利用的觀念

在水資源開發(fā)和利用上，工程水利要向資源水利轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)水利要向現(xiàn)代水利和可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變，以水資源的可持續(xù)利用保障經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

4.2.2? 防治水污染，建立水資源保護(hù)區(qū)

要采取綜合措施，做好污染治理和生態(tài)保護(hù)工作。一方面加強(qiáng)水污染防治，遵循“誰造成污染，誰承擔(dān)責(zé)任”的原則，加強(qiáng)水污染防治和執(zhí)法監(jiān)督管理，依法按照污水排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制，減少污染源;另一方面，建立水資源保護(hù)區(qū)有效地保護(hù)水資源，保護(hù)水資源量與水的質(zhì)量。建立流域統(tǒng)一管理機(jī)制。設(shè)立崛江上游保護(hù)基金，用于發(fā)展林業(yè)、保持水土、治理污染和山地災(zāi)害以及干旱河谷地帶綜合治理。

4.2.3? 清潔生產(chǎn)與污染全過程控制

為了從根本上消除生產(chǎn)中的污染以及用合理的措施來減少甚至消除污染物，不僅需要關(guān)注污染物產(chǎn)生后的末端治理，而且應(yīng)該更加關(guān)注污染物的生產(chǎn)控制，即從工業(yè)生產(chǎn)的前端和末端進(jìn)行污染的全方位控制，這就是所謂的清潔生產(chǎn)和污染控制的整個(gè)過程。它的基本思想是用生態(tài)學(xué)的基本法律，從工業(yè)生產(chǎn)入手，選擇無廢工藝或少廢工藝，實(shí)現(xiàn)最大限度的合理開發(fā)和利用資源、能源，使整個(gè)生產(chǎn)過程排放污染量最小化，并利用末端處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢物回收，再生和循環(huán)利用。

參考文獻(xiàn)

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