改进的灰色关联分析方法在水质评价中的应用研究

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1、改进的灰色关联分析方法在水质评价中的应用研究摘要：为了比较清晰分级河段水质，采用灰色关联分析法对河段水质进行了评价，应用分段线形法对样本进行了归一化处理，并在原有公式基础上进行了改进，针对关联分析法分辨率较低的问题，采用了级别内插法来提高灰色关联评价法的分辨率。以清河干流为例，分析得出了清河干流2010年水质级别为1.8，0.4，0.5。关键词：灰色关联分析；内差法；水环境质量评价中图分类号：X8文献标识码：A文章编号：16749944(2016)120115021引言河段水质评价方法有很多，目前经常采用的有指数评价法、灰色理论评价法以及模糊理论

2、评价方法。其中灰色理论法能够较好地考虑到河流水环境不确定性这个因素，但是存在分辨率低的问题［1］。本文采用灰色关联评价模型对水质进行评价，并针对关联分析法分辨率较低的问题，采用了级别内插法来提高分辨率。2灰色关联分析法灰色关联评价方法是将实际序列和标准序列进行关联，计算关联度、实际序列和标准序列管理度最大的序列即为实际序列的标准。对于河流水质而言，实际序列组成是由河流断面水质中各指标的实测浓度，各指标的标准浓度组成理想序列，由于标准不同，理想序列也不同，利用灰色关联度分析法计算实际序列与各理想序列的关联度，关联度最大的就是断面水质的级别。水质关联

3、评价的主要步骤为：建立实际序列矩阵和理想序列矩阵；对实际序列矩阵和理想序列矩阵进行数据无量纲化处理；计算各个指标的权重；计算灰色关联系数；由灰色关联系数和权重计算关联度。本文对样本矩阵采用分段线性方法进行无量纲归一化处理［2］。考虑到水质监测过程中有些指标往往大于V类水质，所以将水质标准分为六级，同时将水质浓度超过水质标准10倍的赋值为0。对生化需氧量、氨氮等浓度值越大污染越严重的指标按照下式计算：其中i为第i个样本，j为第j种水质指标，Stj表示第j个水体指标第t类水质标准值，Xij表示第i个水体样本第j个水质指标的测量值。计算后得到的矩阵Ai

4、j。各指标权重采用超标倍数法［3］，其公式为：i=ltZtkSik；Ii=Cii；oi=liZni=lII(5)式中：Ci为因子的检测值；Si为因子的某一级标准值;Sik为因子i第k级标准值；t为评价级别数；i为因子i的各级标准平均值。针对关联分析法分辨率较低的问题，本文采用了级别内插法来提高分辨率。在每一级分成10个小级别，水质级别共分为6级，内插后包把水质标准分为61级，每一级的分辨率为0.1。内插后的归一化标准矩阵为：3实例研究清河是辽河水系的东岸主要干流，流经铁岭所辖的清河区和开原市，上源有南北两支，南支为主流，发源于清源县，流经开原县与

5、发源于西丰县的碾盘河在耿王庄汇合，在老虎镇接纳寇河，在大高力屯西注入辽河，全长170.6km:流域面积4813.95km2o本文以2010年该河流的监测水质指标作为评价样本，选择三个断面大三家子、八棵树、清河水库入口，选择化学需氧量，生化需氧量、氨氮、氟化物四项作为评价因子，评价标准采用《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)。2010年三个断面评价因子归一化值如表1所示，各断面水质级别如表2所示。4结语本文在灰色关联分析法的基础上，为了防止个别断面水质超标倍数过大而造成归一化过程信息的损失，对原始数据无量纲归一化处理方法进行了改进，并针

6、对灰色关联评价方法分辨率较低的问题，采用改进后的灰色标准矩阵分级矩阵与目标矩阵进行关联，评价结果表明：改进的灰色关联分析法在水质评价上改善了原有分辨率较低的问题，使得评价结果更为精确。参考文献：[1]蒋火华，梁德华，吴贞丽.河流水环境质量综合评价方法比较研究[J].干旱环境监测，2000，14(3)：139〜142.[2]肖晓柏，许学工.地表水环境质量灰色关联评价方法探讨[J].环境科学技术，2003，26(3)：34〜36.[3]宁辉.清河水库供水分析及水资源的保护措施[J].中国水运，2009，9(10)：188〜189.[4]邓聚龙.灰色系

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