熵權集對分析法在袁河水質(zhì)評價(jià)中的應用

來(lái)源：http://thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2019-07-15

　　摘 要：袁河是流經(jīng)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(yè)用水及納污水體，因此，袁河水資源對流域的國民經(jīng)濟建設意義重大!本文利用熵權集對分析法對袁河水質(zhì)作出評價(jià)，為袁河水資源保護與利用提供決策與指導。同時(shí)也驗證了集對分析方法是一種可靠、有效的水質(zhì)評價(jià)方法，可以拓展應用。

　　關(guān)鍵詞：集對分析;熵權;水質(zhì)評價(jià);袁河

　　一、集對分析原理

　　集對分析是有我國學(xué)者趙克勤先生于1989年提出的一種處理不確定性問(wèn)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(gè)有關(guān)聯(lián)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(lián)系度。

　　聯(lián)系度及其數學(xué)表達由下確定：

　　設在問(wèn)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(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)特性上相對立，在其余F個(gè)特性(F=N-S-P)上關(guān)系不確定。則稱(chēng)S/N為集合A與B在問(wèn)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(lián)系度?用下式表示：

　　二、水質(zhì)評價(jià)的熵權集對分析法

　　水質(zhì)評價(jià)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有確定性的評價(jià)指標和評價(jià)標準與具有不確定性的評價(jià)因子及其含量變化相結合的分析過(guò)程。

　　1.聯(lián)系度的確定

　　其中a+b1+b2+b3+c=1;b1，b2，b3稱(chēng)為差異度分量，i1， i2，i3稱(chēng)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(zhì)越好。另外，依據a、b1、b2、b3、c的具體數值，可進(jìn)行水質(zhì)狀況評價(jià)分級，確定地表水質(zhì)量等級。

　　2. 熵權的確定

　　由評價(jià)指標值構成的判斷矩陣來(lái)確定各評價(jià)指標的權重，其主要計算步驟如下。

　　4. 水質(zhì)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(zhì)評價(jià)

　　1. 水質(zhì)資料及評價(jià)等級標準

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

　　2.舉例計算

　　以監測點(diǎn)1為例，計算其水質(zhì)綜合評價(jià)等級。根據式(4)計算各指標相對于各評價(jià)指標的聯(lián)系度，結果見(jiàn)表3。

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

　　3. 分析與討論

　　按照評價(jià)步驟計算各水樣的加權平均聯(lián)系度，從而確定各監測點(diǎn)的水質(zhì)等級，評價(jià)結果見(jiàn)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。將評價(jià)結果與宜春市水環(huán)境監測中心的檢驗結果相比較，可以看出結果基本相同，說(shuō)明熵權集對分析法是一種可靠、有效的水質(zhì)評價(jià)方法，具有使用方便，計算簡(jiǎn)單，信息利用率高，結果直觀(guān)、準確、可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此集對分析法可以在水質(zhì)評價(jià)中拓展應用。

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