水质综合评价的投影寻踪模型

为检验水质评价标准的合理性，解决各单项水质指标评价结果的不相容问题，提高水质评价模型的分辨率，提出了一种新的模型－投影寻踪模型，它的评价结果是实数值。实例的计算结果表明，该方案是有效的和通用的，可应用于各种环境质量综合评价中。     

水质综合评价的遗传投影寻踪插值模型

为解决各单项水质评价指标评价结果的不相容问题 ,提高水质综合评价各层次的分辩力和评价模型的精度 ,本研究采用大样本数据 ,利用投影寻踪、遗传算法、插值型曲线和水质评价标准 ,为水质综合评价建立了一种新的数学模型———遗传投影寻踪插值模型 (GPPIM)。实例研究表明 ,GPPIM建模方法直观、可靠、精度高 ,既具有较强的分类功能 ,又具有较好的排序功能 ,可广泛应用于各种环境质量的综合评价。     

基于自由搜索的投影寻踪水质综合评价方法

为解决水质评价指标的不相容性以及现有评价方法对等级的分辨率较粗略等问题,提出了水质状况评价的投影寻踪方法(Projection Pursuit,PP).根据地表水环境等级划分标准,构建了能够反映水质状况变异信息的投影指标函数;引入自由搜索(Free Search,FS)算法,优化投影指标函数寻求最佳投影方向;利用最佳投影方向信息研究了各种水质指标对水质状况评价的影响程度.以山西省汾河流域为例,进行水质评价分析,并与基于加速遗传算法优化投影寻踪模型(RAGAPP)和利用粒子群优化投影寻踪模型(PSOPP)得到的投影值结果进行对比.实例应用表明,该模型评估结果误差精度优于RAGAPP和PSOPP,评价结果符合当地水质状况实际情况,且对水质等级划分清晰.     

投影寻踪聚类分析在环境质量综合评价中的应用

介绍了投影寻聚类方法用于环境质量综合评价的基本原理，并将该方法成功用于大气环境质量综合评价分析中，与其他综合评价方法相比，投影寻踪聚类分析不但可以做出环境质量的综合评价，而且还可以根据投影分量值分析相应指标影响环境质量的重要性程度，找出影响环境质量的主要因素。     

蚁群投影寻踪回归在湖泊水质富营养化评价中的应用

根据湖泊富营养化特性,选择总磷(TP)、总氮(TN)、耗氧量(CODMn)、透明度(SD)、生物量等5个评价指标作为评价因子,建立湖泊富营养化评价的投影寻踪分析模型,采用蚁群算法对评价模型进行优化,并将该模型应用于我国8个湖泊富营养化程度的评价。研究表明:投影寻踪回归分析法,避免了传统评价方法由于主观原因造成的误差,评价结果合理可信、方法简单,为湖泊水体营养化状态的评价提供了新途径。     

长江,嘉陵江重庆段水质现状评价与预测

采用隶属度加权综合平均水质级别法和三参量评价指数法对长江嘉陵江重庆干流段的平均水质进行了现状评价，同时利用一维水质模型和二维水质数学模型对干流平均水质和城区段的岸边水质进行了模拟计算，提出了未来两江可能出现的水质问题以及防治污染需要重点控制的污染物。     

用标准基准投影法综合评价水体水质

投影法是一种多指标决策和评价的方法,可应用于水体水质间的比较与排序,但它不能定性评价水体水质,无法确定水体的污染情况.本文对谈模型作了改进,具体方法为将水质标准值设为虚拟评价对象与考察对象一同进行投影,以标准的投影值为基准,通过标准区间嵌入法确定水体水质等级值,根据各水质等级值进行评价及排序.以福州山仔水库为例,对水库的富营养化程度进行综合评价,评价结果与模糊隶属函数法基本相符,评价结果合理且方法简单明了.     

用标准基准投影法综合评价水体水质

投影法是一种多指标决策和评价的方法，可应用于水体水质间的比较与排序，但它不能定性评价水体水质，无法确定水体的污染情况。本文对该模型作了改进，具体方法为将水质标准值设为虚拟评价对象与考察对象一同进行投影，以标准的投影值为基准，通过标准区间嵌入法确定水体毋质等级值，根据各水质等级值进行评价及排序。以福州山仔水库为例，对水库的富营养化程度进行综合评价，评价结果与模糊隶属函数法基本相符，评价结果合理且方法简单明了。     

大气污染物浓度的投影寻踪自回归预测

环境污染预测是环境科学研究的重要课题之一。线性回归预测，时序预测和灰色ＧＭ预测是常用的大气污染预测方法，但始终未有摆脱“假定－模拟－预报”的模式束缚，难以适应非正态，非线性分布的客观内在规律，投影寻踪高新技术，对数据结构或特征不作任何假定，而是通过直接审视和分析数据，应用计算机软件程序设计，为时序分析开辟了一条“审视数据－模拟－预报”的数据分析新途径，该文采用投影寻踪自回归新技术，建立了大气污染物     

基于投影寻踪的资源环境综合绩效评估方法研究

资源环境综合绩效评估是建设节约型社会的一项基础工作.在传统的资源环境综合绩效指数中,各种资源消耗和污染物排放绩效的权重相等,导致综合评价结果的合理性受到影响.针对该问题,通过构建投影指标函数和采用遗传算法对投影方向进行优化,提出了基于投影寻踪的资源环境综合绩效评估方法,并应用于2007年中国各省、直辖市和自治区的资源环境绩效评估.研究结果表明,中国资源环境绩效水平空间差异明显,呈现东部高西部低的特征,因此必须合理调整西部地区的经济结构,提高资源利用效率和加强环境保护,实现可持续发展.该方法的权重取值较为客观和科学,评估结果合理,值得推广应用.     

长江水质评价与沿江产业发展决策

长江干流水质基本良好,攀枝花以上江段属一类水,以下江段绝大部分属二,三类水,但长江干流大中城市江段已出现岸边污染带,达不到三类水要求。长江沿江城市内河均已受到较严重污染,许多内河达不到四、五类水要求。沿江湖泊、城市内湖和自来水取水水源也已受到不同程度污染。长江水质污染与沿江产业发展有密切关系。现仍可在沿江布局新工业和耗水企业,但主要应布局在中上游或稀释能力大的江段;沿江工业发展不宜超速;应搞好区域产业结构调整,长江三角洲地区宜发展高技术产业和高层次第三产业;抓好自来水厂选址工作,严格禁止在水源水附近上游布局污染企业。     

应用灰色模糊马尔科夫链预测海河水质变化趋势

灰色GM(1,1)模型在水质预测中得到了较为广泛的运用,但其存在灰色偏差与抗干扰能力弱的局限性,针对这一问题,将马尔科夫链理论与模糊集合理论引入灰色GM(1,1)预测模型,并应用该模型对海河三岔口断面的DO、CODMn和NH3-N 3项指标2012~2016年的浓度变化趋势进行预测.结果表明,2004~2016年,DO及NH3-N浓度大致呈上升趋势,预计2016年分别可达9.15,1.47mg/L;CODMn浓度呈下降趋势,预计2016年可达3.91mg/L.以2012年的数据做验证,灰色模糊马尔科夫链模型的预测精度最高,可作为科学的水质预测方法.     

投影寻踪回归技术在环境污染预测中的应用

环境污染预测中常用的统计预测法基于“假定—模拟—预测”这样一种证实性数据分析思维模式,难以适应非线性、非正态分布数据分析。投影寻踪技术采用“审视数据—模拟—预测”这样一条探索性数据分析新途径,可以用来解决一定程度上的非线性、非正态的问题。应用投影寻踪回归新技术,建立了大气污染物SO₂浓度分类预测模型,其预测建模样本的拟合合格率为84.7％,预留预测检验样本预测合格率75％。     

长江经济带空气质量的时空分布特征及影响因素

基于2015~2018年空气质量实时监测数据，研究了长江经济带AQI的时空变化特征，从大气污染物排放量和气象因素两方面选取评价指标，利用地理探测器揭示了长江经济带AQI分布的影响因素及其季节变化.结果表明：2015~2018年长江经济带空气质量总体趋于改善，平均超标率由19.8%降至16.2%，除O₃超标率上升外，其余常规监测指标均有不同程度的下降.2017年开始O₃的超标率超过PM₁₀，成为长江经济带仅次于PM_2.5的大气污染物.AQI月变化曲线大体呈U型，具有冬春高、夏秋低的特点.长江经济带空气质量改善主要体现在冬、秋两季，O₃浓度的上升使夏季空气超标率上升，春季变化不大.AQI和空气超标率总体呈东高西低、北高南低的分布特征，其中上海、江苏、安徽中北部和浙江北部污染最严重，湖北中部和成渝地区其次，云南、贵州和四川西部空气质量良好.春夏季AQI的差异主要表现为东西向，秋冬季则主要表现为南北向.污染物排放量因子对长江经济带AQI分布有显著的正向影响，气象因子的影响方向则随季节变化而变化.全年和春、秋、冬3季AQI的分布格局主要由大气污染物排放量决定，夏季气象因子的影响力则更大.     

三峡库区长江干流入出库水质评价及其变化趋势

水质问题关系着三峡工程的安全运行与库区社会经济的可持续发展.选取重庆朱沱断面和湖北南津关断面分别代表三峡库区长江干流的入出库断面,在对DO、COD_(Mn)和NH_3-N的年均、季均值统计基础上,运用基于灰色关联系数矩阵的TOPSIS法评价入出库水质,运用R/S法查明入出库水质的未来变化趋势.结果表明:入出库水质在2004—2014年间均介于Ⅰ、Ⅱ类间(《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)),其中,2004—2007年、2012—2014年均为Ⅰ类,2008年均为Ⅱ类,2009—2010年均在Ⅰ、Ⅱ类间变动,且均距Ⅰ类较近;入出库断面每年4个季度水质的相对贴近度均在Ⅰ、Ⅱ类间波动,但更偏近于Ⅰ类,这一趋势在多年平均情况下最为显著,2005—2007、2009、2010和2013年整体上两断面水质在4个季度中存在着相反的变化趋势;年均入库水质变化明显呈现良好趋势,而出库水质变化趋势基本不变.入出库季均水质变化呈现明显的阶段性差异,入出库过去的水质变好趋势会延续到未来相同的时间序列里,但这种水质变好趋势在将来的变化中并不稳定,具有一定的随机性.本研究结果有助于提高人们对三峡工程阶段性的蓄水对长江干流水质产生明显影响的认识,丰富人们对近年实施的环库生态治理工程成效的理解.     

Water quality evaluation of Haihe River with fuzzy similarity measure methods

Fuzzy similarity measures, which are used to judge the closeness of two fuzzy sets, are presented to evaluate the water quality of the Haihe River. Based on the membership functions and coefficient of variation as the weights, four fuzzy similarity measures （including Lattice similarity measure, Hamming similarity measure, Euclidean similarity measure and the max-min similarity measure） are used to classify the 299 samples into the proper water quality standard ranks. The results are compared with the traditional distance discriminant methods. The calculation of two traditional distance discriminant methods （both Euclidean distance and absolute value distance） is also based on the use of coefficients of variation as the weights. Without the Lattice similarity measure, for this method loses some information, the correct assignment of samples classified into the same water quality ranks is 75.92% with the other three similarity measures and two distance discriminant methods. This result shows the reliability of the five methods. Only considering the three similarity measures, there were only 1.01% of the samples that did not classify to the same ranks, while the corresponding ratio of the two distance discriminant methods was 5.69%. The results of leave-one-out cross validation show that more than 88% of the samples are classified to the proper ranks, which demonstrates that the similarity measures are suitable to evaluate the water quality of the Haihe River.     

“引江济太”过程中长江-望虞河-贡湖氮、磷输入特征研究

为了解"引江济太"调水过程中长江、望虞河对贡湖营养盐输入特征,于2013年8月和2013年12月引水期间对20个采样点各形态N、P质量浓度的沿程和时间变化以及百分含量占比进行研究.结果表明,两个不同的引水期,长江-望虞河-贡湖段水体各形态N、P沿程和时间变化均表现不一:长江引水经望虞河入贡湖后,水体NO-2-N、NO-3-N、NH+4-N和TN质量浓度均较长江和望虞河段有不同程度的降低,而贡湖段DON质量浓度显著高于长江和望虞河段,但长江-望虞河段水体各形态N中NO-3-N质量浓度最高.长江和望虞河TP质量浓度总体表现平稳,而各形态P质量浓度在两个引水时期内有所变化.从时间变化来看,2013年8月水体的DON和TP质量浓度总体上高于12月;而NO-3-N和DOP质量浓度总体上低于12月.总体来说,两个引水时期内,NO-3-N和TPP是望虞河经长江引水的主要N、P形态;而贡湖经望虞河水体输入的N、P主要形态分别为NO-3-N、PO3-4-P和TPP.     

辽河保护区七星湿地水质评估及模型模拟

支流已经成为辽河干流的重要污染源,在支流河口建设大型人工湿地可以阻控支流污染物.为揭示辽河保护区七星湿地的净污效果,在对七星湿地水质、水量进行监测的基础上,采用内梅罗污染指数法对其有机物和营养物状况进行评价,并计算污染物在湿地中的去除量,最后利用归趋模型对污染物变化情况进行模拟.结果表明:内梅罗污染指数在支流河入口处较高,万泉河污染最严重;支流水体在经过湿地净化后,水体污染程度有所下降.植物生长期内(5—10月)七星湿地对COD去除总量为26.83 t,削减率为35.3%;对氨氮的去除总量为2.63 t,削减率为37.9%;对总磷的去除总量为0.40 t,削减率为52.9%.衰减方程模型对于COD、TP及不同形态氮拟合效果一般;多元参数回归模型及Monod机制模型较好地模拟了湿地Cout(NH+4-N)和Cout(NO-3-N)的变化.对Monod机制模型参数进行计算可得:kNH+4=24.987 L·m-2·d-1,kmax,NO-2=77.696 mg·m-2·d-1,KS,NO-2=0.114 mg·L-1.相关模型参数可用于湿地氨氮与硝氮浓度的预测.因此,多元参数回归模型及Monod机制模型可应用于类似湿地Cout(NH+4-N)和Cout(NO-3-N)变化的模拟及预测.