基于主成分分析法的南淝河水质综合评价new

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1、安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2007,35(35):11583-11584,11586责任编辑姜丽责任校对王淼基于主成分分析法的南淝河水质综合评价丁春12,盛周君(1.安徽省环境科学研究院,安徽合肥230061;2.合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009)摘要基于主成分分析理论,建立了水质综合评价模型,以南淝河为例,对南淝河的水环境质量进行综合评价。结果表明,南淝河流域水环境质量总体较差,有机污染物是造成南淝河水质污染的主要原因。关键词主成分分析;南淝

2、河;水环境质量;综合评价中图分类号F323.213文献标识码A文章编号0517-6611(2007)35-11583-02EvaluationofWaterQualityEvaluationintheSouthFeiheRiverBasedonPrincipalComponentAnalysisDINGChunetal(AnhuiInstituteofEnviromentalScience,Hefei,Anhui230061)AbstractBasedontheprincipalcomponent

3、analysistheory,awaterqualitycomprehensiveevaluationmodelwasestablishedandwasusedtoevaluatethewaterqualityoftheSouthFeiheRiver.Theresultsshowedthatthewaterqualityinthewholebasinwasnotgood,andorganicpollutantwasthemaincauseofthewaterpollutionintheSouthF

4、eiheRiver.KeywordsPrincipalcomponentanalysis;TheSouthFeiheRiver;waterquality;Comprehensiveevaluation目前,常用的水环境质量综合评价的方法有指数评价1.3特征值和特征向量计算求出R的特征值λi(i=1,2,法[1]、模糊综合评判法[2]、灰色数学法[3]、神经网络法[4]等。各种⋯,p)及其对应的正规化单位特征向量u(i=1,2,⋯,p)。其i方法在实际运用中往往都有自身的优点与不足[5-7]。主成分

5、中,每一特征值即为对应主成分的方差,方差越大对总变异分析是多元统计分析的一个分支。近年来,随着多元统计分的贡献越大;每一特征向量则是对应主成分的线性表达式析的普及和应用,主成分分析法已成为一种新兴的评价方中原始指标的组合系数。法,在环境质量综合评价方面应用广泛[8-10]。它与前述方法p1.4贡献率计算称ek=λk∑λi为主成分zk的贡献率,lm=有着不同的原理和特性,能够在最大限度地保留原始数据i=1mp信息的基础上,对高维变量进行综合和简化,并且能够客观∑λk∑λi为主成分z1,z2,⋯,zm

6、(m85%的m个主成分进行综合评价。有一定的优越性。为此,笔者将主成分分析法应用于南淝河1.5综合分析将各待评断面的标准化数据分别代入各的水质综合评价,旨在为南淝河的水环境管理工作提供参主成分的表达式中,计算得到断面的各主成分得分值F(kk=考依据。1,2,⋯,m),以各主成分的方差贡献率ek为权重求和,即得1主成分分析的原理与方法m主成分分析法[11]是将原来多个变量化为少数几个综合到各断

7、面的综合评价得分F=∑ek×Fk。k=1指标的一种统计分析方法,从数学的角度说,这是一种降维2实例分析——南淝河水质的主成分分析评价处理技术。评价的基础数据选取2005年南淝河5个断面的在水设原始变量为x1,x2,⋯,xn,主成分分析后得到的新变质评价中常用的9项指标的监测结果,另参照《地表水环境量(综合变量)为z1,z2,⋯,zm,它们是x1,x2,⋯,xn的线性组质量标准(GB3838-2002)》,列出Ⅱ类~Ⅴ类水体的标准值合(m

8、1),以便于准确地对各断面的水环境质量进行分级。过平移和正交旋转后得到的,称z1,z2,⋯,zm构成的平面为2.1数据标准化因为溶解氧数据值越大,表示水质越m维主超平面。在主超平面上,第一主成分z1对应于数据变好;而其他因子则是数据值越大,表示水质越差。因此,首先异(贡献率e1)最大的方向,对于z2,z3,⋯,zm,依次有e2≥对DO(溶解氧)的数据进行预处理。首先取溶解氧的实测e3≥⋯≥em。因此,z1是携带原始数据信息最多的一维变量,数据与饱和溶解氧(取10mg/L)[12]之