熵權(quán)集對(duì)分析法在袁河水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

來源：http://www.xfzhuw.com/ 作者：余氯檢測(cè)儀 時(shí)間：2019-07-15

　　摘 要：袁河是流經(jīng)萍鄉(xiāng)、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(nóng)業(yè)用水及納污水體，因此，袁河水資源對(duì)流域的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)意義重大!本文利用熵權(quán)集對(duì)分析法對(duì)袁河水質(zhì)作出評(píng)價(jià)，為袁河水資源保護(hù)與利用提供決策與指導(dǎo)。同時(shí)也驗(yàn)證了集對(duì)分析方法是一種可靠、有效的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法，可以拓展應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：集對(duì)分析;熵權(quán);水質(zhì)評(píng)價(jià);袁河

　　一、集對(duì)分析原理

　　集對(duì)分析是有我國(guó)學(xué)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(tǒng)理論方法，其核心思想是先對(duì)不確定系統(tǒng)中的兩個(gè)有關(guān)聯(lián)的集合構(gòu)造集對(duì)，再對(duì)集對(duì)的特性做同一性、差異性、對(duì)立性分析，然后建立集對(duì)的同異反聯(lián)系度。

　　聯(lián)系度及其數(shù)學(xué)表達(dá)由下確定：

　　設(shè)在問題背景W下，集合A與集合B組成的集對(duì)H=(A，B)，對(duì)集對(duì)H進(jìn)行分析，得到N個(gè)特性，其中S個(gè)為集合A、B所共有，在P個(gè)特性上相對(duì)立，在其余F個(gè)特性(F=N-S-P)上關(guān)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(yīng)的差異度，記為b;P/N為對(duì)立度，記為c。因此，A與B的聯(lián)系度?用下式表示：

　　二、水質(zhì)評(píng)價(jià)的熵權(quán)集對(duì)分析法

　　水質(zhì)評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有確定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與具有不確定性的評(píng)價(jià)因子及其含量變化相結(jié)合的分析過程。

　　1.聯(lián)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(shù)。

　　根據(jù)集對(duì)分析理論，式(3)中的同一度、對(duì)立度是相對(duì)確定的，而差異度則相對(duì)不確定。顯然，a值越大，c值越小，水質(zhì)越好。另外，依據(jù)a、b1、b2、b3、c的具體數(shù)值，可進(jìn)行水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)分級(jí)，確定地表水質(zhì)量等級(jí)。

　　2. 熵權(quán)的確定

　　由評(píng)價(jià)指標(biāo)值構(gòu)成的判斷矩陣來確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，其主要計(jì)算步驟如下。

　　4. 水質(zhì)級(jí)別判斷

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

　　三、袁河水質(zhì)評(píng)價(jià)

　　1. 水質(zhì)資料及評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

　　袁河水質(zhì)資料見表1，各監(jiān)測(cè)斷面由上游到下游排列。本次評(píng)價(jià)的指標(biāo)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的相應(yīng)水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，各主要評(píng)價(jià)因子具體執(zhí)行的評(píng)價(jià)指標(biāo)限值見表2。

　　2.舉例計(jì)算

　　以監(jiān)測(cè)點(diǎn)1為例，計(jì)算其水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)等級(jí)。根據(jù)式(4)計(jì)算各指標(biāo)相對(duì)于各評(píng)價(jià)指標(biāo)的聯(lián)系度，結(jié)果見表3。

　　再根據(jù)式(11)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)1各等級(jí)加權(quán)平均聯(lián)系度分別為0.315，0.289，0.396，0.000，0.000。由此可見，監(jiān)測(cè)點(diǎn)1對(duì)Ⅲ級(jí)水的加權(quán)平均聯(lián)系度最大，因此將監(jiān)測(cè)點(diǎn)1的水質(zhì)定為Ⅲ級(jí)水。

　　3. 分析與討論

　　按照評(píng)價(jià)步驟計(jì)算各水樣的加權(quán)平均聯(lián)系度，從而確定各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)等級(jí)，評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。

　　由表5可知，袁河水質(zhì)總體較好，上游水質(zhì)較下游較好。將評(píng)價(jià)結(jié)果與宜春市水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心的檢驗(yàn)結(jié)果相比較，可以看出結(jié)果基本相同，說明熵權(quán)集對(duì)分析法是一種可靠、有效的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法，具有使用方便，計(jì)算簡(jiǎn)單，信息利用率高，結(jié)果直觀、準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此集對(duì)分析法可以在水質(zhì)評(píng)價(jià)中拓展應(yīng)用。

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