1、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）12011502 1 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评价方法。其中灰色理论法能
2、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2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
3、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 Aij。各指标权重采用超标倍数法3，其公式为： i=1ttkSik；Ii=Cii
4、； i=Iini=1II （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，3上源有南北两支，南支为主流，发源于清源县，流经开原县与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 1
5、70.6 km，流域面积 4813.95 km2。 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：
6、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）：139142. 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）：3436. 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，42009，9（10）：188189. 4邓聚龙.灰色系统理论教程M.武汉：华中理工大学出版社， 1990 5刘国东、丁晶水环境中不确定性方法的研究现状与展望J.环境科学进展，1996，4（4）：4651. 6刘广吉、郭淑文. 灰色聚类法在水质评价中的应用J.水利水电技术，1998（12）：15. 7徐庆利，兰国华.郴州市主要河流水质评价和保护对策J.绿色科技，2015（5）. 8尹珊珊，朱雅敏.灰色聚类法和人工神经网络在水质综合评价中的比较J.绿色科技，2014（3）.
