湖泊营养状态评价的普适指数公式及效果检验

适当设定湖泊富营养化指标“参照”值 ,将修正的Carlson指数公式中的指标值用相对于“参照”值的指标“相对值”替换 ,公式中的参数可视为与指标特性无关。对公式中的待定参数采用遗传算法进行优化 ,得到对多项指标都通用的营养状态普适指数公式。用折衷激励功效函数法对单项指标的TSIG 指数赋权 ,计算综合指数。公式的正确性已被用于我国数十个湖泊、水库的营养状态评价检验得到证实。该公式计算简单、实用 ,具有客观性、可比性和通用性     

富营养化评价的对数型幂函数普适指数公式

为了建立科学合理、简洁直观、普适通用、易于计算和使用方便的湖泊富营养化评价模型,在适当设定富营养化指标"参照值"基础上,定义了相对于"参照值"的指标"规范值"概念,提出了一个对多项指标的"规范值"均适用的富营养化评价对数型幂函数指数公式,并采用粒子群优化算法对公式中的参数进行优化,得到优化后对14项指标皆适用的富营养化评价普适指数公式.将该公式用于我国不同地区和不同类型的45个湖泊及邛海8个断面的富营养化评价,其结果与用修正卡森指数公式TSIm、营养状态指数公式TSIc和幂函数加和型普适指数公式等多种评价法的评价结果几乎完全一致,并与实况相符合,从而为水体富营养化评价提供了一个简单、实用的新公式.     

基于遗传算法优化的普适卡森指数公式

 在适当设定湖泊富营养化指标“基准值”的情况下,用相对于“基准值”的指标相对值替换Carlson指数公式中的指标值,公式中的系数可视为与指标特性无关.采用遗传算法对公式中的待定系数进行优化,得到对多项指标都通用的富营养化的普适Carlson指数公式.并用折衷型激励功效函数法对单项指标Carlson指数赋权,计算综合指数.公式已被用于我国50多个湖泊、水库的营养状态评价,证实了其正确性.该公式计算简单,使用方便,具有客观性、可比性和通用性.     

适用于多指标的水质指数公式

通过适当设定水质指标的“基准”值 ,用相对于“基准”值的指标相对值替换对数形式的指数公式中的水质指标值 ,采用遗传算法优化不同指标的指数公式中的参数 ,得到对多项指标通用的水质普适指数公式 ;并用折衷型激励功效函数将单项指标的指数加权为综合指数。该公式形式简单 ,易于计算 ,使用方便 ;具有客观性、可比性和通用性     

适用于指标的水质指数公式

通过适当设定水质指标的“基准”值，用相对于“基准”值的指标相对值替换对数形式的指公式的水质指标值，采用遗传算法优化不同指标的指数公式中的参数，得到对多项指标通用的水质普适指数公式，并用折衷型激励功效函数将单项指标的指和权为综合指数，该公式形式简单，易于计算，使用方便，具有客观性，可比性和通用性。     

富营养化评价的幂函数加和型普适指数公式

提出了一个用幂函数加和型表示湖泊富营养化评价的综合指数公式,并采用粒子群算法优化公式中的参数,得出优化后适用于多指标的富营养化综合评价的普适指数公式,该公式的特例也可作为单项指标的富营养化评价指数公式.将优化好的湖泊富营养化评价公式用于我国不同地域和不同类型的65个湖泊的实例评价.其评价结果与用修正卡森指数公式TSI.和我国营养状态指数公式TSI,及其它方法的评价结果基本一致,并与实况相符,从而为水体富营养化评价提供了一种新的有效途径.     

水环境质量评价的普适指数公式

在适当设定水质指标的“基准”值情况下,用相对于“基准”值的指标相对值替换对数形式的指数公式中的水质指标值,采用遗传算法优化不同指标的指数公式中的参数,得到对多项指标通用的水质普适指数公式;并用折衷型激励功效函数将单项指标的指数加权为综合指数。公式的正确性已被多处水质评价检验。      

基于水环境信息规范变换的水质普适指数公式

为了建立科学合理、和谐统一、简洁实用的包括地表水、地下水和湖泊富营养化水体的水环境质量的普适指数公式,借鉴物理学中普遍存在的规范不变性(对称性)原理,适当设定水环境各指标的"参照值"和相对于参照值的指标值规范变换式,使不同指标的同级标准值经规范变换后的"标准规范值"彼此差异很小,从而可以认为用规范值或对数变换值表示的不同指标都与某个指标"等效".因此,基于规范变换的不同指标的某种形式水质指数公式都可以用该"等效指标"的相应水质指数公式等效替代.在满足一定的优化目标准则条件下,采用免疫进化粒子群混洗蛙跳算法对公式中的普适参数进行迭代优化,分别得出优化后对地表水、地下水和湖泊富营养化水体的72项指标皆适用的对数型幂函数、韦伯-费希纳定律、Г型分布函数、污染危害S型函数、参数化组合算子和加和型幂函数等6个水环境质量的普适指数公式.最后对公式的可靠性进行了理论分析,并通过若干实例对公式的实用性进行了效果检验.结果表明:水环境质量的多种形式的普适指数公式皆具有形式简洁、和谐统一、计算简便和普适通用的特点.     

考虑指标协调性的湖泊富营养化评价模型

湖泊富营养化程度评价标准中同一评价指标的分级界点值差异很大,近似地呈现指数变化.基于该认识,提出了1个基于指标协调性的湖泊富营养化综合评价模型.对评价标准及待评湖泊监测值进行对数变换,改善了评价指标值的协调性,降低了评价系统的非线性化程度;在定义待评湖泊各监测指标与富营养化标准各级别之间距离测度的基础上,按评价指标协调性要求构造评价函数;鉴于评价标准为区问教的实际情况,采用区间数计算待评湖泊与各级标准的相对距离测度,并按距离测度值的大小进行湖泊富营养化状态分类.该模型建模思路清晰,物理意义明确,计算过程简捷,一组由5个湖泊组成的富营养化综合评价案例计算结果表明,评价结果符合实际.     

基于鱼群算法优化的空气质量评价普适模型

在设定各项空气污染物的明显危害浓度"参照值"基础上,提出一个适用于多项污染物的幂函数加和型空气质量评价综合指数公式,该公式的特例也可作为单项指标的空气质量评价。采用鱼群算法优化公式中的参数,得出优化后适用于多项污染物的空气质量综合评价普适指数公式。公式被应用于多个实例分析计算,并与其他若干评价方法评价结果相比较,结果表明:该公式不受污染物种类和数目多少的限制,形式简便,计算快速,使用方便,具有通用性、可比性和实用性。     

基于模糊权物元分析模型的湖泊富营养化评价

运用模糊权重,结合层次分析法和物元分析法,试图构建模糊权物元分析模型。该模型不仅继承了经典物元分析的优点,同时充分考虑了权重的不确定性。按照中国湖泊富营养化评价标准,把湖泊水体富营养化程度划分为6个等级,选取Chl-a、TP、TN、CODMn和SD等5个指标为评价指标,应用该模型对东昌湖富营养化进行了评价,结果表明:所监测的3个湖区均为富营养化等级,其中又以西北湖区最严重,西南湖区次之,东南湖区相对较好。研究结果与实际相符,说明了此方法具有良好的可靠性,可适用于湖泊富营养化的综合评价。     

指标变换值表示的空气质量评价的普适指数公式

为了建立形式简单、普适通用的空气质量评价的普适指数公式,适当设定空气指标的参照值和指标值的变换式,使不同指标的同级标准值经变换后的标准变换值差异不大,而标准变换值的对数值的差异更小,从而可以认为用变换值表示的不同指标皆与某个指标"等效"。因此,用变换值表示的不同指标的某种类型的空气质量评价的指数公式都可以用该"等效"指标相应的空气质量评价指数公式代替。在满足一定的优化目标准则条件下,采用猴王免疫进化算法对公式中的参数进行迭代优化,分别得到优化后对基于空气质量标准(GB3095-1996)的7项空气指标皆适用的对数型幂函数、韦伯-费希纳定律、Γ型分布函数、污染危害S型函数、加权加和型幂函数及参数化组合算子等6个空气质量评价的普适指数公式。对公式的可靠性进行了理论分析,对其实用性进行了效果检验,其评价结果与其他方法评价结果基本一致,并与实际相符合。结果表明:空气质量评价的多种形式的普适指数公式皆具有形式简洁、计算简便和普适通用的特点。     

湖泊富营养化组合评价的真值次数加权法

针对湖泊水体富营化评价方法具有的不确定性问题,提出了湖泊富营养化组合评价的真值次数加权法.该法的建立步骤分为3步:首先,根据富营养化评价标准,随机生成1000组富营养化水质指标样本,分别用灰色关联法、模糊评价法、打分统计法、经验频率法、贝叶斯方法、向量评价法6种单项方法进行富营养化评价;然后统计1000组样本中各单项方法的评价值与真值相同的次数,据此计算各单项评价方法在组合评价方法中所占的权重;最后利用权重值对6种单项评价值进行加权平均组合,从而得到真值次数加权法的组合评价结果.将真值次数加权法应用于全国30个湖泊的水体富营养化评价,结果表明,该法能有效降低单项评价方法的不确定性.     

基于GIS下的太湖水质富营养化模糊综合评价

在地理信息系统和地统计学的支持下,探讨了模糊数学与层次分析法相结合的方法在水体富营养化评价中的应用.以太湖为研究对象,选取总磷、总氮、叶绿素、化学需氧量、5日生化需氧量、溶解氧和透明度7项指标进行评价.在对研究区域采样数据进行地统计分析后估算出整个区域评价指标的值,在此基础上建立不同指标的隶属度函数,并计算其隶属度;同时根据层次分析法的原理,确定了各项评价指标的权重,最终得到研究区域的综合结果,绘制出富营养化评价图.结果表明:北部、西北部湖区营养水平最高,属重富营养;中部湖区营养程度为中富营养;东南部湖区营养水平最低,属中营养.     

基于Copula函数的水体富营养化联合风险概率研究

为了分析小型人工湖水体富营养化指标联合风险发生的概率,基于Copula函数的基本原理,结合眉湖水体富营养化模型模拟结果,建立了水体富营养化指标的边缘分布及Copula函数联合概率分布.通过Copula函数拟合检验和拟合优度评价筛选出不同组合方式下最优的Copula函数,并根据最优的Copula函数计算出水体富营养化指标的二维和三维联合风险概率.结果表明,不同组合方式下水体富营养化指标达到不同富营养化状态时的联合风险概率区别较大;当Chl-a和COD都为轻度富营养时,二维联合风险概率最大为62.29%,说明这种组合方式下眉湖水体极易发生轻度富营养;当Chl-a和COD都为轻度富营养、TN为中度富营养时,三维联合风险概率最大为45.46%,说明这种组合方式下眉湖水体极易发生中度富营养;由于受到水体富营养化指标监测系列的影响,部分二维和三维联合风险概率较小甚至为零.     

基于回归支持向量机的指标规范值的水质评价模型

传统的回归支持向量机的水质评价模型不具有普适性和通用性,当指标较多时,模型的学习效率和求解精度均会受到影响.若适当设定3类水体(地表水、地下水和富营养化水体)各项指标的参照值及指标值的规范变换式,使不同指标的同级标准的规范值差异不大,从而可以认为用规范值表示的不同指标皆“等效”于某个规范指标.因此,可建立用规范值表示的任意m项指标组合皆适用的水质评价的回归支持向量机模型.通过实例对模型的实用性进行了效果检验,结果表明:用基于回归支持向量机的指标规范值的水质评价模型对河桥地表水、黑龙洞泉域地下水和山仔水库富营养化水体的水质评价结果与用BP神经网络评价法、模糊综合评价法和属性识别评价法的评价结果基本一致.