隶属度-BP网络在水环境质量评价中的应用.pdf

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1、第32卷第1O期人民黄河Vo1．32．No．102010年lO月YELL0WRIVEROct．．20l0【水资源】隶属度一BP网络在水环境质量评价中的应用伊燕平，卢文喜，龚磊，张蕾，吕德全’，陈继红(1．吉林大学环境与资源学院，吉林长春130026；2．吉林大学图书馆，吉林长春130026)摘要：近年来，石头口门水库周边地区现代衣业发展迅猛，导致水库水质状况逐年下降。考虑到水环境质量级别的划分、水环境质量标准的确定等都具有模糊性，将隶属度概念引入BI-'网络中，建立7—3一l结构的隶属度一BP网络对石头口门水库水环境质量进行评价，并与内梅罗指数法的评价结果进行比较。结果表明：利用内梅罗综合指数

2、法得到的结果并没有显示出水质逐年下降的趋势；而隶属度一BP网络评价结果中2002-2003年水质为Ⅱ类、2004年水质为Ⅲ类、2005-2007年水质为Ⅳ类，呈逐年下降趋势；应用隶属度一BP网络评价的水环境质量结果更准确、客观，符合实际。关键词：隶属度；BP网络；水环境质量；评价；石头口门水库中图分类号：TV213文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2010．10．028水环境质量评价是开发、利用和保护水资源的基础。水环采用计算污染分担率的方法确定主要评价子。通过计境系统具有复杂性和多变性特点。虽然目前内外水环境算污染分担率发现，水库中溶解氧(DO)、总氮(

3、TN)、总磷质量评价的方法较多，如综合指数法、模糊模式识别法、模糊数(TP)、氨氮(NH，一N)、5¨生化需氧量(BOD)、高锰酸盐指数学评判法、灰色聚类法、灰色模式识别法等，但这止匕方法都(CO1))和化学需氧量(COD)7项组分污染分担率累计达78．需要事先假定模式或主观规定一些参数，使得评价结果具有很3％，此将其作为石头口门水库水环境质餐的主要评价因子。强的主观性，很难得到实际应用。2．2隶属度一BP网络的应用石头口门水库地处吉林省饮码河叶l游，控制流域面积为将7项评价因子的实测数据进行标准化处理。建立4994km，总库容为12．6亿nl，是长存市重要的饮朋，K源地。7—3—1结构的隶属

4、度一BP网络(1)。考虑到水环境质量级别的划分、水环境质戢标准的确定等都具溶解氧有模糊性，笔者将隶属度概念引入BP网络，建立7—3—1总氟结构的隶属度一BP网络，对石头口门水库水环境质量进行了总磷评价。量塑．隶属度汁算水质级别生缆塾莹隶属度一lip网络简介离锰酸盐指数化举需氧量隶属度一BP网络是在神经网络和模糊系统的基础上发展输人层隐舍层输出层起来的，试图解决水质评价中存在的主观性和不确定性问题。将水质标准作为实测样本所属的宅问范围，采用MAT．图1隶属度一BP神经网络结构LAB编程实现BP网络训练，输人实测值得到输出结果，并代人将地表水环境质量标准(GB3838-2002)的分级标准值作隶属

5、度函数计算隶属度”：为样本输入，并没定各水环境质缋级别的目标输出值(见表·1=Ⅱ】)。对网络进行学习训练，学j=『结束后就确定了连接权值和阂u()={1-f()8<

6、科学技术厅重点科2石头口门水库水环境质量评价技发展项目(2(X)60I65)作者简介：伊燕平f1984～)女．吉林长春人，硕士研究生，研究方向为地下水数2．1评价因子选取值模拟与优化管理通讯作者：卢文萋(1956__)男，吉林德惠人，教授．博士根据2002-2007年石头口门水库水环境质量监测资料，E—mk]il：luwenxi@iluedu．(n·68·人民黄河2010年第l0期的水质输Ⅲ只给爪质所属级别范【=j；『，并没彳丁对水质具体所属中，对输出结果作进一步计算，最终确定水质级别，见表2。类别作定城分析，闲此将隶属度的概念引入BP神经网络模型表2石头口门水库2002-2007年水环境质量

7、隶属度一BP网络评价结果2．3方法对比有深入研究的价值和良好的应用前景。为了说明隶属度一BP网络评价结果的客观性、准确性，笔参考文献：者应用内梅罗综合指数法对石头口门水库水环境质进行了评价(见表3)，比较两种方法的评价结果。[1]杨幽栋，王肖娟，向辉．人工神经网络在水质环境质量评价和预测中的应表3内梅罗综合指数法评价结果用[J]．干旱区资源与环境，2004(6)：l0—14．[2]刘广吉，郭淑文．