淺談改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析法在淠河水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

Word第第頁(yè)淺談改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析法在淠河水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用1改良灰色關(guān)聯(lián)分析法評(píng)價(jià)原理

1.1基本原理

灰色關(guān)聯(lián)度分析方法是對(duì)系統(tǒng)中所包含的互相聯(lián)系、互相影響、互相制約的因素(如指標(biāo))之間,在進(jìn)展過(guò)程中,其同步(或同向)改變的程度進(jìn)行比較的一種定量討論方法,事實(shí)上是對(duì)時(shí)間序列曲線幾何樣子進(jìn)行相像或相異程度的分析比較,即:幾何樣子越相像,則進(jìn)展改變態(tài)勢(shì)越全都,關(guān)聯(lián)度也越大;反之,幾何樣子越相異,則進(jìn)展改變態(tài)勢(shì)越不全都,關(guān)聯(lián)度也就越小。應(yīng)用水質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí),通過(guò)比較關(guān)聯(lián)度大小,確定出最大關(guān)聯(lián)度數(shù)列,其對(duì)應(yīng)的參考數(shù)列即為所評(píng)價(jià)的水質(zhì)所屬等級(jí)。

1.2評(píng)價(jià)步驟

1.2.1比較數(shù)列與參考數(shù)列的`確定設(shè)實(shí)測(cè)值有h組,評(píng)價(jià)因子有m個(gè),則可以得到實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)組成的參考數(shù)列為X0(k)=Yj(k)={Yj(1),Yj(2),…,Yj(m)},其中j=1,2,3,…,h;k=1,2,…,m。

設(shè)水質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)共分n(n=5)級(jí),每個(gè)點(diǎn)選取評(píng)價(jià)因子相同,共有m個(gè),則可以得到各級(jí)水體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)組成的比較數(shù)列為Xi(k)={Xi(1),Xi(2),…,Xi(m)},其中i=1,2,3,…,n;k=1,2,…,m。

1.2.2對(duì)數(shù)列進(jìn)行的無(wú)量綱化處理由于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中各個(gè)指標(biāo)的量級(jí)不同,必需在關(guān)聯(lián)分析之前進(jìn)行數(shù)據(jù)的無(wú)量綱化處理。為了將分析對(duì)象之間的差異表達(dá)得最大,依據(jù)文獻(xiàn),采納“中心化”變換:X0′(k)=Yj(k)-Yj(k)ej(k)(1)Xi′(k)=Xi(k)-Xi(k)ei(k)(2)式中:Yj(k)、Xi(k)、ej(k)、ei(k)依次為{Yj(k)}、{Xi(k)}的樣本均值與均方差。

1.2.3肯定差Δi(k)的計(jì)算由于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并非一個(gè)數(shù)值,而是一個(gè)區(qū)間,傳統(tǒng)關(guān)聯(lián)分析中采納的點(diǎn)到點(diǎn)的計(jì)算方法不合適。文獻(xiàn)提出了一種基于點(diǎn)到區(qū)間距離的關(guān)聯(lián)系數(shù)公式,定義肯定差為:Δi(k)=X′min(k)-X0′(k)X0′(k)X′MIN(K)0X′MIN(K)X0′(K)X′max(k)(3)式中:X′min(k),X′max(k)分別為Xi′(k)最小值與最大值;Δi(k)為參考數(shù)列即評(píng)價(jià)對(duì)象第k個(gè)指標(biāo)值與比較數(shù)列第k個(gè)指標(biāo)值的肯定差。

1.2.4求關(guān)聯(lián)系數(shù)ai(k)在通過(guò)步驟(2)處理得到的數(shù)列中,{Xi′(k)}對(duì){X0′(k)}在第k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)度系數(shù)定義為:ai(k)。然后按下式計(jì)算參考數(shù)列與比較數(shù)列的關(guān)聯(lián)系數(shù)ai(k):ai(k)=minimink|X0′(k)-Xi′(k)|+|X0′(k)-Xi′(k)|+→←dmaximaxk|X0′(k)-Xi′(k)|dmaximaxk|X0′(k)-Xi′(k)|=Δmin+dΔmax|X0′(k)-Xi′(k)|+dΔmax(4)式中:ai(k)為X0′(k)與Xi′(k)在第k項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的關(guān)聯(lián)系數(shù);d為辨別系數(shù),d∈[0,1],其取值不同,辨別力量不同,其值愈大,辨別力量愈強(qiáng),一般取d=0.5;Δmin為最小肯定差,表示在各評(píng)價(jià)對(duì)象第k個(gè)指標(biāo)值與比較數(shù)列第k個(gè)指標(biāo)值的最小肯定差的基礎(chǔ)上,再按i=1,2,…,n找出全部最小肯定差中的最小值;Δmax為最大肯定差。

1.2.5求關(guān)聯(lián)度Vi綜合各點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù),可以得參考數(shù)列與比較數(shù)列的關(guān)聯(lián)度Vi為:Vi=∑mk=1wj(k)ai(k)(5)式中:wj(k)為第j個(gè)年份中第k個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重,一般各個(gè)評(píng)價(jià)因子作等權(quán)處理。

2應(yīng)用實(shí)例

2.1評(píng)價(jià)因子確定

在水質(zhì)評(píng)價(jià)中,一般選取對(duì)水體環(huán)境能夠產(chǎn)生重要影響的幾種因子為評(píng)價(jià)因子。依據(jù)淠河常規(guī)監(jiān)測(cè)資料并結(jié)合所采納評(píng)價(jià)方法的基本特點(diǎn),確定選用:溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、高錳酸鹽指數(shù)4個(gè)評(píng)價(jià)因子。

2.2討論區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

由六安市環(huán)境監(jiān)測(cè)站的常規(guī)監(jiān)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)獲得淠河各斷面監(jiān)測(cè)值。

2.3改良灰色關(guān)聯(lián)分析法的計(jì)算過(guò)程

2.3.1選定參考數(shù)列與比較數(shù)列以淠河4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)值為參考數(shù)列。

2.3.2對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行無(wú)量綱化處理

根據(jù)公式(1),對(duì)水體污染物實(shí)測(cè)值組成的參考數(shù)列和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)組成的比較數(shù)列進(jìn)行無(wú)量綱化處理。

2.3.3灰色關(guān)聯(lián)分析法的評(píng)價(jià)結(jié)果與分析根據(jù)計(jì)算公式及步驟,可以確定淠河各監(jiān)測(cè)斷面的各級(jí)關(guān)聯(lián)度。由表3可知,窯崗嘴大橋和大店崗斷面的水質(zhì)均為Ⅰ類(lèi),光華廠渡口和新安渡口斷面的水質(zhì)級(jí)別均為Ⅱ類(lèi),可見(jiàn)各斷面水質(zhì)較清潔。同理,根據(jù)上述計(jì)算公式與步驟,應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)法對(duì)淠河的掌握斷面即新安渡口監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行了水質(zhì)評(píng)價(jià)。

3結(jié)語(yǔ)

(1)度,窯崗嘴大橋和大店崗斷面的水質(zhì)均為Ⅰ類(lèi),光華廠渡口和新安渡口斷面的水質(zhì)級(jí)別均為Ⅱ類(lèi),各斷面水質(zhì)較清潔。

(2)度,淠河新安渡口斷面在豐水期、平水期、枯水期的水質(zhì)依次屬于Ⅱ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅰ級(jí),水質(zhì)較清潔,水期對(duì)水質(zhì)影響不大。