1、 2 0 2 3年1月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第2 5卷 第2期收稿日期:2 0 2 2-1 0-2 8作者简介:李光亚(1 9 9 8-),男,硕士研究生,主要从事河流健康评估。通讯作者:高军省(1 9 6 4-),男,博士,教授,主要从事水环境保护规划与管理。基基于于集集对对分分析析联联系系数数的的河河流流水水质质评评价价研研究究李光亚,高军省(华北水利水电大学 环境与市政工程学院,河南 郑州4 5 0 0 4 6)摘要:针对河流水质评价的问题,选用联系数作为评价河流水质类别的方法。通过构
2、建河流水质样本与水环境质量各等级间的联系度表达式,计算出联系数,进而进行河流水质类别的综合评价。选取郑州市4条河流4个断面年平均水质检测数据作为基础进行水质评价,联系法水质评价结果为:黄河郑州花园口断面水质为类,伊洛河巩义七里铺断面河流水质属于类,贾鲁河中牟陈桥断面河流水质属于类,双洎河新郑皇甫寨断面河流水质属于类。通过与单因子水质评价法、内梅罗污染指数法、灰色关联分析法3个常见的水质评价方法进行评价结果的对比分析表明:分析联系数法相比与这3个评价方法结果较为接近,说明了联系数方法的适用性和有效性,为区域河流水质评价研究提供理论基础。关键词:集对分析;联系数;水质评价;单因子评价法中图分类号:
3、X 5 2 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 9 4 4(2 0 2 3)0 2-0 0 6 2-0 4S t u d yo nR i v e rW a t e rQ u a l i t yA s s e s s m e n tB a s e do nS e tP a i rA n a l y s i sC o r r e l a t i o nN u m b e rL iG u a n g y a,G a oJ u n x i n g(S c h o o l o fE n v i r o n m e n t a la n dM u n i c i p a lE n g i n e
4、 e r i n g,N o r t hC h i n aU n i v e r s i t yo fW a t e rR e s o u r c e s a n dE l e c t r i cP o w e r,Z h e n g z h o u,H e n a n4 5 0 0 4 6,C h i n a)A b s t r a c t:A i m i n ga t t h ep r o b l e mo f r i v e rw a t e rq u a l i t ye v a l u a t i o n,t h em e t h o do fu s i n gc o r r e l
5、 a t i o nn u m b e r t oe v a l u a t er i v e rw a t e rq u a l i t yc a t e g o r yi sp r o p o s e d.B yc o n s t r u c t i n gt h ee x p r e s s i o no ft h er e l a t i o nd e g r e eb e-t w e e nr i v e rw a t e rq u a l i t ys a m p l e sa n dw a t e re n v i r o n m e n t a l q u a l i t y
6、l e v e l s,t h ec o r r e l a t i o nn u m b e r i sc a l c u l a t-e d,a n d t h e n t h e c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o no f r i v e rw a t e r q u a l i t yc a t e g o r i e s i s c a r r i e do u t.4r i v e r a n d f o u r s e c-t i o na v e r a g ew a t e rq u a l i t yt e s t i
7、n gd a t aa r es e l e c t e da sab a s i s f o rw a t e rq u a l i t ye v a l u a t i o ni nZ h e n g z h o u.T h er e s u l to fw a t e rq u a l i t ye v a l u a t i o nb ya s s o c i a t i o nm e t h o di st h a tt h ew a t e rq u a l i t yo fH u a y u a n k o us e c t i o no fZ h e n g z h o uY
8、e l l o wR i v e r i s c l a s s.T h e r i v e rw a t e r q u a l i t yo fG o n g y iQ i l i p us e c t i o n i nY i l u oR i v e rb e l o n g s t oc l a s s,t h a to fZ h o n gM o u c h e n q i a os e c t i o n i nJ i a l uR i v e rb e l o n g s t oc l a s s,a n dt h a to fX i n z h e n gH u a n g-
9、f u z h a i s e c t i o n i nS h u a n g j iR i v e rb e l o n g st oc l a s s.B yc o m p a r i n ga n da n a l y z i n gt h ee v a l u a t i o nr e s u l t sw i t ht h e t h r e ec o mm o nw a t e rq u a l i t ye v a l u a t i o nm e t h o d s:s i n g l e f a c t o rw a t e rq u a l i t ye v a l u
10、a t i o nm e t h o d,N e m e r o wp o l l u t i o n i n d e xm e t h o da n dg r e yc o r r e l a t i o na n a l y s i sm e t h o d,t h es e tp a i r a n a l y s i s c o r r e l a t i o nn u m b e rm e t h o di s c l o s e t o t h e r e s u l t so f t h e s e t h r e e e v a l u a t i o nm e t h o d
11、 s,w h i c hs h o w s t h e a p p l i c a b i l i t ya n de f f e c t i v e n e s so f t h ec o r r e l a t i o nn u m b e rm e t h o d,a n dp r o v i d e sat h e o r e t i c a lb a s i sf o rr e g i o n a lr i v e rw a t e rq u a l i t ye v a l u a t i o nr e-s e a r c h.K e yw o r d s:s e tp a i r
12、a n a l y s i s;c o r r e l a t i o nn u m b e r;w a t e rq u a l i t ye v a l u a t i o n;s i n g l e f a c t o re v a l u a t i o nm e t h o d1 引言河流水质评价是河流水环境管理与保护的重要基础。目前,国内的评价方法众多。罗嗣卿等1运用内梅罗指数法对东方红湿地区域进行水质评价,并且给出了改进方案。张彦波等2依据西安市典型的水质检测数据利用灰色关联分析法进行水质评价分析。敖成欢等3分别运用模糊综合法和灰色关联分析法26DOI:10.16663/ki.l
13、skj.2023.02.024 李光亚,等:基于集对分析联系数的河流水质评价研究生态文明建设:自然与生态对贵州省贵阳市百花湖进行水质评价分析,并且分析了2种方法的结果。马恺等4采用主成成分分析法对白洋淀入淀河流进行水质评价分析,并且讨论了关键污染因子。庄清等5采用B P人工神经网络法对磨盘山水库进行评价分析。这些方法在实际应用当中,都存在着一定的不足,例如对于河流水质单因子评价法6中突出了单一污染物比较严重的问题,在综合评价水体水质环境上面存在着不足。灰色关联法7中分辨系数取值问题。和内梅罗污染指数法8在水质评价应用过程中过于突出了最大污染因子的影响结果,而未考虑到每个影响因子的权重问题。以及
14、综合污染指数法9突出了最大污染指数对水质的影响,同时也未考虑到每一种污染因子在计算过程中的权重问题。集对分析法是由我国学者赵克勤1 0提出,其核心是处理一种确定与不确定之间关系的一种数学方法,其计算公式简单直观,结果客观合理便于理解,理论基础非常扎实,为处理河流水质各种不确定性分析信息提供了新的思路。集对分析法中的特点1 11 3是将一种把确定性和不确定性看作为一个整体去分析讨论,并且从同、异、反3个角度去分析确定性与不确定性之间的关系将其关联起来,在许多研究方面都得以应用。郭绍英等1 4分析了集对分析法在大气环境质量评价中的应用。陆洲等1 5在地下水环境评价中提出使用集对分析法。邬敏等1 6
15、在湖泊富营养化中提出了一种改进的集对分析法。鲁晓等1 7在水资源承载状态评价研究中使用集对分析法。本文将集对方法用于郑州市河流4个断面的水质评价,分析了评价结果,并与其他水质评价方法进行了比较。2 水质评价联系数的方法通过分析集对分析理论和应用的特点,从研究对象之间的“确定性和不确定性关系”出发,即通过构建研究对象之间的同一度、对立度、差异度的方向来构建出水质评价中联系数的表达式1 8。根据分析结合水质评价指标的实测值与水质评价各个指标等级标准之间的联系,从而来确定差异度系数i的取值(对立度系数恒取-1),进而计算出实测值与每个标准之间的联系数。最后通过比较每个联系数的大小进而进行水质类别的判
16、定。其评价步骤为:(1)单因子评价。通过对检测点水质样本中各个指标的实测值与水环境质量标准进行对比分析,运用单因子评价法得出评价结果,作为接下来联系数评价的基础。(2)构建联系度表达式。对于水环境质量标准,依据上述单因子评价结果来进行分析,当实测值的评价结果落入当前水环境质量标准等级则视为同一,当实测值的评价结果落入相邻的水环境质量标准等级则视为差异,当实测值的评价结果落入间隔的水环境质量标准等级则视为相反,从而根据联系度的定义式来构建出水质监测样本与水环境质量标准之间相应的联系度表达式。(3)确定i的取值。当计算实测值某个水质指标与水环境质量标准m级标准的联系度来说,当样本实测值落入(m-1)级的时候,则对应i的取值按式(1)计算,反之如果当样本实测值落入(m+1)级的时候,则对应i的取值按式(2)计算。i=x-Z1Z1-Zm-2Zm-2xZ1x-Z1Zm-1-Z1Z1xZm-1(1)i=Z2-xZ2-ZmZmxZ2Z2-xZm+1-Z2Z2xZm+1(2)式(1)、(2)中:Z1=(Zm-2+Zm-1)/2,Z2=(Zm+Zm+1)/2。i为差异度系数;x为水质的实测值;Zm-2、
