熵權集對分析法在袁河水質評價中的應用

來源：http://www.ssygc.com/ 作者：余氯檢測儀時間：2019-07-15

　　摘要：袁河是流經萍鄉、宜春、新余三市，最后流入贛江的一條河流，是宜春、新余兩市的主要工農業用水及納污水體，因此，袁河水資源對流域的國民經濟建設意義重大!本文利用熵權集對分析法對袁河水質作出評價，為袁河水資源保護與利用提供決策與指導。同時也驗證了集對分析方法是一種可靠、有效的水質評價方法，可以拓展應用。

　　關鍵詞：集對分析;熵權;水質評價;袁河

　　一、集對分析原理

　　集對分析是有我國學者趙克勤先生于1989年提出的一種處理不確定性問題的系統理論方法，其核心思想是先對不確定系統中的兩個有關聯的集合構造集對，再對集對的特性做同一性、差異性、對立性分析，然后建立集對的同異反聯系度。

　　聯系度及其數學表達由下確定：

　　設在問題背景W下，集合A與集合B組成的集對H=(A，B)，對集對H進行分析，得到N個特性，其中S個為集合A、B所共有，在P個特性上相對立，在其余F個特性(F=N-S-P)上關系不確定。則稱S/N為集合A與B在問題W下的同一度，記為a;F/N為相應的差異度，記為b;P/N為對立度，記為c。因此，A與B的聯系度?用下式表示：

　　二、水質評價的熵權集對分析法

　　水質評價實質上是一個具有確定性的評價指標和評價標準與具有不確定性的評價因子及其含量變化相結合的分析過程。

　　1.聯系度的確定

　　其中a+b1+b2+b3+c=1;b1，b2，b3稱為差異度分量，i1， i2，i3稱為差異不確定分量系數。

　　根據集對分析理論，式(3)中的同一度、對立度是相對確定的，而差異度則相對不確定。顯然，a值越大，c值越小，水質越好。另外，依據a、b1、b2、b3、c的具體數值，可進行水質狀況評價分級，確定地表水質量等級。

　　2. 熵權的確定

　　由評價指標值構成的判斷矩陣來確定各評價指標的權重，其主要計算步驟如下。

　　4. 水質級別判斷

　　針對水樣s，比較中的a、b1、b2、b3、c的相對大小，即可判斷出該水樣所屬等級，其評判準則為：(1)若max[a，b1，b2，b3，c]=a，則判為Ⅰ級;(2)若max[a，b1，b2，b3，c]= b1，則判為Ⅱ級;(3)若max[a，b1，b2，b3，c]= b2，則判為Ⅲ級;(4)若max[a，b1，b2，b3，c]= b3，則判為Ⅳ級;(5)若max[a，b1，b2，b3，c]= c，則判為Ⅴ級。

　　三、袁河水質評價

　　1. 水質資料及評價等級標準

　　袁河水質資料見表1，各監測斷面由上游到下游排列。本次評價的指標執行《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中的相應水域水質標準，各主要評價因子具體執行的評價指標限值見表2。

　　2.舉例計算

　　以監測點1為例，計算其水質綜合評價等級。根據式(4)計算各指標相對于各評價指標的聯系度，結果見表3。

　　再根據式(11)，監測點1各等級加權平均聯系度分別為0.315，0.289，0.396，0.000，0.000。由此可見，監測點1對Ⅲ級水的加權平均聯系度最大，因此將監測點1的水質定為Ⅲ級水。

　　3. 分析與討論

　　按照評價步驟計算各水樣的加權平均聯系度，從而確定各監測點的水質等級，評價結果見表5。

　　由表5可知，袁河水質總體較好，上游水質較下游較好。將評價結果與宜春市水環境監測中心的檢驗結果相比較，可以看出結果基本相同，說明熵權集對分析法是一種可靠、有效的水質評價方法，具有使用方便，計算簡單，信息利用率高，結果直觀、準確、可靠等優點。因此集對分析法可以在水質評價中拓展應用。

　　參考文獻：

　　[1]宜春市水環境監測中心檢測報告.宜水環檢[2010]第001號.

　　[2]王文圣，金菊良，丁晶等.水資源系統評價新方法――集對分析法[J].中國科學.2009，39(9)：1529-1534.