连通湖泊群加权模糊综合水质评价模型及其应用.pdf

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1、水利水电技术第47卷2016年第8期连通湖泊群加仅筏翱像舍水届评价簇型及舆应用邹朝望1，孙怀卫2，黎育红2，廖临毓2(I．湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北武汉430064；2．华中科技大学水电与数字化工程学院，湖北武汉430074)关键词：改进的模糊评价；层次分析法；doi：10．13928／j．cnki．wrahe．2016．08．008中图分类号：x820文献标识码：B1研究背景熵值法；变异系数法文章编号：1000—0860(2016)08—0034-04随着国民环境保护意识的提高，众多学者开始致力于水资源

2、合理利用与保护的研究¨‘3J。水质评价作为规划、评价、管理水资源的基本依据，在水环境领域占据重要地位，由于水质评价涉及到较多作用因素，传统的评价法容易出现评价指标选择不准确、权重的主观分布等问题，不能够准确描述水体的水质状态14J。为了改善城市浅水湖泊水环境，确保引清入湖、河湖连通工程的有效性，需要设计不同调水方案，并建立科学、高效、合理的评价方法，实现对城市浅水湖泊水环境的治理与修复。近年来，模糊综合评价法在水质评价领域里取得了较多成果。韩晓刚等∞1针对传统的模糊综合评价法评价指标选择不准确的问题，提出运用主成

3、分分析法确定评价指标，得到了较好的评价结果。Deng等【61集粗糙集理论与模糊理论于一体构造出一种新的模型，运用粗糙集理论消除水质评价中不重要因素，研究结果表明该模型是可靠合理的。朱引弟等。刊为了使权重分布更加的客观合理，运用层次分析法确定权重，采用单因子评价等级定量地确定标度，提出一种改进的模糊综合评价法，应用于太湖取得了较准确的评价结果。尽管国内外众多的学者在传统的模糊综合评价法应用中的评价指标选择不准确性及权重主观分布等方面做了大量的研究，但对组合权重的研究还较为缺少。在对组合权重方法在模糊综合评价的应用中

4、暂未见到通过多种权重的组合，从多角度、多方面研究组合权重对水质评价结果的影响的研究。为此，本文在传统的模糊综合评价法的基础之上，提出了选用较强主观性的层次分析法分别与较强客观性的熵值法、变异系数法相结合，选择多种权重组合方式形成优劣互补的组合权重，得到改进权重的模糊综合评价法，从而使得水质评价更加全面客观。2模糊综合评价模型的建立2．1确定评价指标评价指标集为x，即X=[菇1，算2，戈3，⋯，戈。](1)式中，菇。，石：，菇，，⋯，戈。表示／'／'t个评价指标。2．2选择评价标准集以《地表水环境质量标准》(GB3

5、838--2002)为水质评价标准的基础"]，将水体的不同项目分为五个等级，不同等级对应一个标准值(见表1)。则评价标准集为S={I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，V}。表1湖泊水质评价标准州TPCOIDDD水体类别0．2O．01157．5IO．5o．025156．OⅡ1．0O．05205．OⅢ1．50．1303．OⅣ2．00．2402．0V2．3建立模糊评价矩阵建立模糊评价矩阵需要选择合适的隶属函数，然收稿日期：2016-04-03基金项目：湖北省水利厅2015年度重点科研项目(HBSLKY201504)。作者简介：邹朝望(19

6、79一)，男，高级工程师，博士。后根据隶属函数求出隶属度，得出模糊评价矩阵。在水质评价中，隶属函数的选择通常采用降半阶梯形分布函数，模糊评价矩阵R为R=／'11／'12r21／'22rmlrm2(2)式中，m为评价指标数；几为评价标准数；ri第i种评价指标对应的第J级水质类别的隶属度。2．4组合权重的计算为了使评价结果更加的全面客观，考虑层次分析法、熵值法、变异系数法三种方法各自的优缺点，运用层次分析法能够较强突出评价指标间相互关系的优点补足熵值法、变异系数法无法体现评价指标间相互关系的缺点，以及熵值法、变异系数

7、法具有较强客观性能够很好地削弱层次分析法的较强主观性等特点，提出了六种组合权重的方案，其主要思想是主观权重法、客观权重法所占权重比例相等，组合方案如表2所列。表2权重组合方案方案权重层次分析法熵值法变异系数法方案一1／3l／3方案二l／20方案三1／2Ol／2方案四l／2l／4方案五l／2l／31／6方案六l／2l／6l／32．5建立计算模糊评价模型由上述方法可以获得模糊评价矩阵和权重分布，选用加权平均算法作为模糊评价模型计算原则旧J。加权平均算法可以综合地考虑所有评价指标，适当地考虑最大污染指标的作用，避免取大

8、取小时造成的数据损失，能够较为准确地反映出水质的真实状态，并根据最大隶属度原则确定评价结果。模糊评价模型B=A·R，即B#=∑(口。，r口)=(口n，ru)×(口也，r2f)×⋯X(口a，～)(3)3大东湖水质综合评价3．1研究区概况大东湖位于湖北省武汉市武昌区东部，是中国第二大城中浅水湖水利水电技术第47卷2016年第8期邹朝望，等∥连通湖泊群加权模糊综合水质评价模型及