多种改进模糊概率模型对比研究

本文以超标法、层次分析法、信息熵法三种方法分别计算权重的模糊概率模型,依据2003-2013共10年的黄河水系6个国家监测点的水质监测数据,对黄河华北西部段水质进行评价。与传统方法相比,模糊概率评价法用概率处理污染物浓度,用隶属度描述水质等级界限,使评价结果与实际情况更接近;空间评价分析结果显示除宁夏吴忠新墩断面有上游水质优势外,其他断面水质情况只与附近环境相关而与其所处流域位置无关。三种模型结合单因子评价模型在结果和原理上进行比较分析发现,强调了不同类指标因子权重值差异及客观性的层次分析法,是最适合模糊概率模型的权重计算方法,其评价结果更为客观、可靠,可广泛用于河流水体的综合水质评价。     

南淝河表层水中重金属空间分布、污染评价及来源

根据南淝河丰水期和枯水期水质的调查数据,采用单因子水质指数法和改进后的模糊综合评价法对水中重金属元素的污染进行了评价,确定了主要污染因子和优先控制断面,并利用主成分分析法对重金属污染进行了溯源分析。结果表明:Cr、Cu、Pb的含量平均值均为枯水期高于丰水期,而As、Cd的含量平均值均为枯水期低于丰水期。单因子水质指数法评价结果显示南淝河重金属污染的主要污染因子是Cd,丰水期和枯水期各采样点Cd的含量均达到地表水Ⅴ类水标准,最高值达到地表水Ⅴ类标准值的2.6倍。改进后模糊综合评价法评价结果显示南淝河水质丰水期基本属于地表水环境质量标准Ⅱ类水标准,潜山北路大桥断面污染最严重,属于优先控制断面,枯水期各断面水质均属于Ⅲ类水标准,整体上南淝河水质达到了水体功能区目标。主成分分析法结果显示,南淝河重金属污染的主要来源是流域内的农药化肥、机械制造和电镀行业的废水以及河道的行船。     

基于全排列多边形综合图示法的水质评价

针对水质评价指标的多样性和由单指标给出评价结果的不相容性,为对各级指标进行综合评价,提出了全排列多边形综合图示评价方法.该方法综合考虑了各级指标临界值对综合指标的放大和紧缩效应,反映了整体大于或者小于部分之和的系统整合原理.该方法与主成分分析法相比,能够克服主成分分析法要求影响水质的各项指标之间的关系都为线性关系的缺点.为有效地评估南水北调东线源头承质情况,建立了基于全排列多边形综合图示法的南水北调东线源头水质评价模型.最后,以长江芒稻河断面和中泓两个断面2001-2008年的水质监测数据为例对模型进行验证,结果表明:2001-2008年中泓断面的水质基本满足《地表承环境质量标准》(GB3838 - 2002)中第1类水质评价标准,而芒稻河断面的水质基本满足第Ⅱ类水质评价标准.总体上,中泓断面的水质优于芒稻河断面的水质,近年来,由于受工业或生活污水影响,两断面的水质状况都呈逐年恶化的趋势.     

河流综合水质评价方法比较研究

为探讨综合水质评价结论的科学合理性,对典型的7种河流综合水质评价方法,包括单因子评价法、污染指数法、模糊评价法、灰色系统评价法、层次分析法、人工神经网络法、水质标识指数法,在归类分析其特性的基础上,针对代表性的评价样本,进行了综合水质评价比较研究。主要结论为：①单因子评价法以最差水质指标所属类别作为综合水质类别,评价结论表现为过保护;②污染指数法能够直观判断综合水质是否达到功能区目标,但是不能判断综合水质类别;③对模糊数学法、灰色系统评价法、层次分析法、BP人工神经网络法和水质标识指数法等5种典型评价方法,当综合水质为Ⅰ~Ⅴ类水情形时,这几种方法评价结论基本一致,证明这5种典型评价方法对Ⅰ~Ⅴ类水的评价结论具有科学合理性;④当综合水质为劣Ⅴ类水时,模糊数学法、灰色系统评价法、层次分析法、BP人工神经网络法的评价结论偏保守,而水质标识指数法解决了劣Ⅴ类水质的连续性描述问题,能够对劣Ⅴ类水进行科学合理评价,并对Ⅰ~Ⅴ类水、劣Ⅴ类水不黑臭、劣Ⅴ类水黑臭进行全面、科学合理的定性与定量评价.     

太湖及主要入湖河流平水期水环境质量评价

水环境质量评价是了解水质现状的基础,对区域水环境的管理起到重要的指导作用。以太湖及其主要入湖河流为研究对象,于平水期采集代表性断面水样,以营养盐(总磷、总氮、氨氮)、叶绿素a和高锰酸盐指数等指标为基础,采用灰色聚类法对区域内水环境质量进行评价,并借助多元统计分析对研究区域内主要污染因子进行解析和识别。灰色聚类分析表明,秋季采样断面(2012年10月)中63%的河道断面和36%的湖泊样点超过我国地表水3级标准,而在春季(2013年4月)采样断面中,100%的河道断面和64%的湖泊样点超过地表水3级标准。该结果同时也表明春季河道污染物质的输入是导致太湖水质恶化的主要原因,并可能对太湖蓝藻暴发起到推动作用,因此需加强对蓝藻暴发前期太湖入湖河道水环境的管理。为便于水环境管理将河道和湖泊采样断面依据聚类分析法划归为高、中、低三类;同时主成分分析表明,氮、磷依旧是影响太湖流域水质空间变异的主要污染因子。     

模糊数学在水质综合评价中的应用

水质评价是环境管理的一个重要方面。污染程度是一个模糊概念，在实际工作把离散的质量级别进行连续性处理。模糊数学在水质评价中得到广泛应用。以长江干流段2004年1月至2004年12月的水质监测资料作为依据，运用模糊综合评价方法对水质进行了分级评价。结果显示，所评价的长江干流段水质为地表水标准中的Ⅱ类水。在2004年1月至2004年12月的时间段内，长江水质综合指数在2．0至2．6之间变动，2004年2月和8月水质综合指数最多为2．6，水质随时间的变化较平缓。在所评价的长江5个断面中水质综合指数都小于3．0，其中湖南岳阳城陵矶水质综合指数最高为2．6，其主要的污染物为CODMn，江苏南京林山水质综合指数最小为2．0。     

桓仁水库小流域水质模糊综合评价

为评价桓仁水库小流域水质污染程度,进行布点采样并进行实地监测,检测数据表明水库水质主要污染因子呈明显季节性变化。通过建立模糊综合评价数学模型对桓仁水库小流域水质污染程度进行评价,评价结果表明:桓仁水库小流域水质均超过国IV类水质标准,水库上游排放污染物经小流域进入水库是导致水质恶化的主要原因。     

两型社会的综合评价研究

在熵模糊物元分析的基础上,结合模糊集合理论和欧式贴近度的概念,建立了资源节约型、环境友好型社会建设进程的综合评价模型,并以青岛市的资源节约型、环境友好型社会的建设进程监测为例进行了实证分析.该模型将资源节约型、环境友好型社会建设进程中各待评年度的资源节约和环境友好能力作为物元,在计算欧式贴近度时,采用熵值法确定权重系数.计算结果表明,该模型方法能够有效实现对青岛市2004 - 2009年度资源节约型、环境友好型社会建设进程及能力状况的识别与排序,评价结果与实际情况吻合较好,表明熵模糊物元分析方法合理、可行.     

基于粗糙 信息熵的水质综合评价方法

水质综合评价是水环境治理的指导性工作，水质综合评价的信息量大，情况复杂多变，如何有效的提取有用信息以及客观地对各水质指标进行权重设定，一直是水质评价方法的核心难题。粗糙集理论是一种有效的处理不确定性信息的方法，能够在复杂的水质数据中挖掘有效信息。针对粗糙集理论实践中所存在的信息丢失、以及在系统有序化方面的不足，应用信息熵真实反映属性重要程度的特点对其进行修正，得到了一个比较完善的粗糙 信息熵水质综合评价方法。该方法继承了粗糙集和信息熵直接从数据出发进行信息挖掘的特点，较好地克服了传统水质评价方法主观性强的缺陷，同时还能够对同级水质进行细化分级，这对于污染治理、投入评估具有重要的借鉴意义。将粗糙 信息熵法和综合指数法、模糊数学法、层次分析法所得结果进行比较，结果证实该方法不仅评价过程简单明确，评价结果客观丰富，而且评价结果的精度和可靠性都有较大提高。其研究结论对水质监测数据的评价有一定的借鉴作用，亦对河流水污染防治对策的制定具有一定的指导意义     

基于熵权的模糊物元模型在水资源可持续利用评价中的应用

针对水资源可持续利用评价中存在的不相容性和模糊性问题,将物元分析理论与模糊集理论相结合,构建复合模糊物元,并应用加权欧式距离作综合评价,对各样本做优劣排序,并划分类别。在计算各评价指标的权重时,引入熵值理论,运用信息熵反映的样本数据的效用值确定权重,避免了权重分配中的人为干扰。结合实例应用,并与其他方法的评价结果作比较,验证了该模型的可靠性。分析表明,物元分析与模糊集理论的有效结合,能将多指标评价中的不相容矛盾转换成相容关系,且有效地避免了由于模糊性导致的信息丢失;熵值法确定的权重较好地反映了样本信息的有序度,充分利用实测数据客观地对评价指标进行赋权。结果表明,基于熵权的模糊物元模型应用于水资源可持续利用评价是合理、客观、可行的。     

用参评因子动态排序法评价环境综合质量

评价环境综合质量常用的方法是计算加权平均的综合指数，其中权重的确定又多用层次分析法（AHP）。设计以实际监测数据为依据计算两个参数yi1和yi2，并据此对各因子进行分类并排序，由此可定性确定各因子对环境总体污染的相对重要性，并判识环境污染中的关键因子、预警因子、趋好转的因子及可不必特别关注的因子；为定量确定各因子在综合评价中的权重，再依排序位次对其赋值，然后利用所赋之值进行因子间的两两比较以克服AHP法一般应用中因各人掌握标准有异而造成比较结果的不确定性，使权重确定完全建立在监测数据的客观基础上。此外，因环境污染状况随时空改变，若需对不同时段或不同区域的环境综合质量进行评价，给各因子赋予不变的权重显然不妥，而用上述思路和方法可依据实测值的差别对不同时段或不同区域的环境评价因子进行有根据的差异排序，然后再用AHP法定权，这就使不同时空环境质量的比较更为客观合理。     

长江口海域表层沉积物环境质量的综合评价

利用2004年和2009年夏季航次长江口海域表层沉积物的监测统计结果,以加权平均环境质量综合指数法为基础,以参评因子动态分类排序法确定权重,以《海洋沉积物质量》(GB18668-2002)作为评价标准,构建新的海洋沉积物质量综合评价模式,对长江口海域表层沉积物中的主要污染因子进行了分类判别,综合评价了长江口海域表层沉积物质量状况。结果表明,长江口海域表层沉积物中硫化物、石油类、汞为常态因子,铅、镉、砷、多氯联苯和滴滴涕为关键因子,铜和有机碳在个别站位已成为预警因子;沉积物环境质量总体良好,综合评价指数介于0.267~0.636之间,均属于第一类海洋沉积物质量;个别站位铜、有机碳含量偏高,存在超标现象。此外,本文通过构建的海洋沉积物质量综合评模式计算过程简单、权重确定不受人为主观因素的影响、反映沉积物综合质量的时空变化特征比较客观,具有普适性。     

湘江长沙综合枢纽蓄水初期长沙段水环境参数的变化

以湘江长沙段5个监测断面9个检测项目的实测数据为依据,运用综合指数法、污染物分担率以及营养状态综合指数法,分析了湘江长沙综合枢纽蓄水初期长沙段水环境参数的变化。结果表明:从总体上讲,长沙综合枢纽蓄水初期,长沙段5个监测断面水体的氨氮、高锰酸盐、总磷(营养物质)、挥发酚、石油类(有机毒物)镉、砷、汞、铅(重金属)9项综合污染指数等级、污染物分担率,以及营养物含量等级在时空尺度上均呈不同程度的下降趋势,其中以重金属污染指数下降趋势最明显。改善长沙段水环境质量的主要原因是:1长沙经济结构的优化与调整;2长沙综合枢纽建设与库区长沙段治污工程建设同步;3长沙综合枢纽蓄水功能,当水库蓄至正常水位时,一方面使库区长沙段年最低水位上升约1.5 m;另一方面使库区长沙、湘潭、株洲三江段分别较多年平均水位抬高4~6m、2~4m、1~2m,如此增加了长沙段水量,从而对水体污染物起到一定的稀释、降解与输移作用。     

基于集对分析法的农田土壤环境质量评价

集对分析是一种新的不确定性分析方法,其联系度概念具有鲜明的辨证性、完整性,使其成为处理不确定性问题的有效方法。农田土壤环境质量受多种因素影响,具有较强的不确定性,因此拟引入集对分析理论,以江汉平原后湖农场为研究对象,应用单因子指数法和集对分析法对其农田土壤环境质量进行综合评价。结果表明,研究区9种单要素污染程度依次为Cd＞Zn＞As＞Cu＞DDT＞Hg＞Cr＞Pb＞HCH,Cd为主要污染元素,8个地块已受到Cd的轻度污染,土壤中的农药残留主要成分为滴滴涕;集对分析结果显示8745%的农田是安全的,1255%的农田处于轻污染状态。整体而言,江汉平原农田土壤环境质量属清洁和安全范围,符合发展现代农业的要求。集对分析法为农田土壤环境质量评价提供了一种新的思路。     

丹江口水质变化及影响因素分析

水库水质变化情况在湖库生态安全的调查与评价中占有重要的地位，同时也为生态安全监测与预警，生态安全保障，以及湖库综合治理方案的发展提供了基础和依据。将高锰酸钾指数，氨氮以及其它一些参数选作为主要的评价因子，并对丹江口水库近年来的水质变化进行分析。同时，对影响水库水质的因素，包括水库的水量，上游来水，农业非点源污染等，以及它们与丹江口水库水质变化的联系也做了探索和分析，并根据分析提出了改善丹江口水库水质的建议。总而言之，丹江口水库的水质近年来通过环境保护和污染控制等逐渐变好，同时也正在向更好的方向改善。丹江口水库水质变化主要与非点源污染相关，另外，水质监测系统需要进一步完善     

苏南地区耕地质量评价与分区保护研究

耕地质量监测与评估研究是我国耕地保护工作的重要支撑。针对苏南地区耕地保护面临的新问题,整合农用地分等定级、多目标地球化学调查和土壤侵蚀等相关研究资料,重构耕地综合质量评估指标体系,综合运用空间分析、加权综合和聚类分析方法,根据耕地基础地力、耕地健康和耕地外部环境的空间分异和组合特征,识别优先保护、地力提升、污染治理和水土保持等耕地类型,分类讨论耕地保护与整治路径。分析表明:苏南地区现状耕地中,优质耕地占比不足65%,近30%的耕地基础地力较差,超过5%的耕地受到水土流失、重金属污染威胁。其中,优质耕地集中于茅山以东的太湖平原和沿江平原地区,茅山以西地区基础地力相对较差,宁镇沿江、太湖东北岸部分地区土壤重金属污染和水土流失风险较高,需要因地制宜开展地力提升、土壤修复、水土保持和农业结构调整等治理措施,以增强地产农产品质量安全。     

宁波市城区河道水环境综合整治效果评价方法及应用

城市河道水环境综合整治需要科学合理的评价体系来指导和评估整治工作绩效。针对城市河道的水环境特征,采用系统分析和专家调查法建立了城区河道水环境综合整治效果评价的指标体系与数学评价模型,指标体系包括目标层指标1项、准则层指标3项、评价层指标10项以及调查监测指标层15项,共4个层次。将建立的评价方法应用于2012年3~10月宁波市11条城区河道水环境综合整治效果的评价,获得城区河道综合整治效果评分值在48.4~91.4,评价结果可定量描述治理工程取得的环境效果,为城市河道水环境综合整治与定量考核提供依据。