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.     

两阶段模糊法在海河水系水质评价中的应用

将两阶段模糊法用于海河水系监测断面的水质评价.与传统模糊聚类法不同,该方法首先将国家地表水指标转化为等级打分,再构造模糊隶属函数,确定评价对象对标准水质水平的隶属度;之后运用改进的模糊c-均值法(FCM法)选取适当模糊指标和先验类中心,对评价对象进行聚类,得到替代原观测值的一个全局水质指标,数值在0～100之间,以利于直观评价.计算了海河水系2004～2006年4个断面的432个数据,考察了季节波动规律和不同年度变化的情况,并对水质进行了综合评价.两阶段模糊法对水质评价综合指标有较好的分类能力,能够得到十分科学的评价结果,且计算过程相对FCM法简便,可以运用于河流水质综合评价.     

基于联系云的地下水水质可拓评价模型

地下水水质评价受诸多不确定因素的影响,评价指标具有模糊性、随机性和离散性特征.为真实反映指标的分布特征,提高地下水水质评价的合理性与可靠性,在此将可拓学与联系云理论耦合,提出能够描述评价指标在分类等级间转换态势的联系云可拓模型,即基于指标分类标准确定联系云数字特征,生成有限区间内的联系云与构建联系云可拓矩阵,实现统一定量描述地下水水质评价指标的确定和不确定性,然后结合权重,分析待评价物元与地下水水质等级的联系,综合确定待评物元的水质等级,并给出评价结果的可信程度.实例应用及与投影寻踪和模糊物元耦合方法结果的对比表明,本文模型评价结果与投影寻踪模糊物元方法的结果基本吻合,且基于联系云可拓模型评价地下水水质等级置信因子均小于0.01,更有效可行,并克服了可拓方法不能反映评价指标模糊性特征的缺陷.     

应用模糊数学方法评价水环境质量

模糊综合评价就是根据给出的评价标准和实测值,经过模糊变换,对待评价对象给出总的评价的一种方法。在水质评价中,确定评价因子集、评价集、隶属函数,然后通过计算确定水质级别。本文采用模糊综合评价方法,对锦州市大凌河3个断面进行模糊综合评价。     

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.     

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。     

基于多元统计分析和RBFNNs的水质评价方法

提出了一种基于多元统计分析和RBFNNs的水质评价方法,其可适用于大尺度、多断面、长时间的水质评价工作,旨在补充以往相关研究工作.其主要程序为:利用方差分析对各断面多年水质监测样本进行时间与空间尺度上的显著差异性分析,识别出具有显著差异的样本,然后通过层次聚类分析把上述样本进行聚类分组,最后应用径向基神经网络对各组样本进行水质评价,并把此评价结果再分解到各断面各时段,此方法的特点为在不损失信息的前提下能大大减轻水质评价工作量,且客观可信、分辨率高,并能综合反映总体与个别特征.以辽宁省太子河为例,通过方差分析将2001～2003年6个断面的144个样本归纳为存在显著差异的74个样本,再通过聚类分析得到9个相似组,相应的水质评价结果为2.7394、4.4306、4.0994、2.777、4.2192、4.1214、4.4129、4.4259、4.4359,与传统单项指数法的结果基本一致.具体落实到各断面,结果表明,2001～2003 年间太子河大部分断面的水质处于Ⅳ类以上.     

京杭大运河淮安段水质的多元统计分析

以京杭大运河淮安段4个水质监测断面2007年的水质监测数据为样本,用主成分分析的方法,找出影响京杭大运河淮安段水质的主成分,计算各样本的主成分得分,用聚类分析的方法将样本水质分类,根据水质综合评分公式,计算各监测断面各月份水质综合评分,结合分类结果及水质综合评分对各样本水质评价结果为：监测断面黄码大桥的水质最差;另3个监测断面1、3月份的水质最好;而监测断面板闸的水质又好于监测断面五叉河口及大运河桥的水质。     

灰色聚类关联评估在水环境质量评价中的应用

评价方法是环境质量评价理论的核心,水质评价是水环境容量计算和水资源系统规划管鲤的基础,有其独特的重要性。文章以沱江内江段3个监测断面的水质监测数据为应用实例,选择具有代表性的四项指标作为评价因子,采用灰色聚类关联评估法对其水质质量进行综合评价,通过计算污染物的权重,构造改进的白化函数,进一步计算出灰色关联度,依据《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）通过理论阐述与计算,得出评定结果：沱江内江段水质等级为Ⅱ类。     

基于多元统计和水质标识指数的辽阳太子河水质评价研究

以太子河辽阳段为例,通过因子分析从16个水质评价基础指标中筛选出8个作为水质评价重要指标.在利用方差分析(ANOVA)对各监测断面多年水质指标数据进行时间与空间尺度上显著差异性检验的基础上,通过层次聚类分析将2009—2012年3个断面的144个样本点分成11组.同时,以各组的样本均值为基础,采用水质标识指数方法得到各组的水质评价结果,并将其分解到各组对应的水质样本点,以实现对多断面、长时间大量样本的水质评价.实证结果表明:2009—2012年间太子河辽阳段干流的水质状况大部分处于Ⅲ级以上,从上游到下游,水质状况呈恶化趋势.研究表明,本文提出的基于多元统计分析和水质标识指数的水质评价方法可用于多断面、长时间大量样本的水质评价工作.     

物元分析在水质污染综合评价中的应用

本文首次提出一种用物元分析进行水质污染综合评价的新方法．该方法将水质级别、评价项目及其特征值作为物元，根据水质分级标准建立关联函数，通过计算综合关联度判断水质级别．用实例与其它方法进行了对比，结果完全一致．该方法计算简便，评价合理，实用性强，具有推广价值．     

水环境质量基准、标准与流域水污染物总量控制策略

辨析了水环境质量基准与标准的概念差异,指出了它们对水污染物总量控制的作用.全面总结了美国水环境质量基准与标准的制定过程与方法,并对比分析了国内外水质标准体系在组成、保护功能、制定方法上的不同,以及水质标准在水污染物总量控制的应用情况.分析表明:水质标准是在水质基准基础上依据水体功能来确定的,水质基准是制定标准的基本依据.当前水质基准主要包括毒理学基准和生态学基准2类,基准值主要采用生态毒理学、调查统计分析方法确定,水生态分区是制定生态学基准的区域单元.从水质标准与总量控制的关系上看,基于水质标准的总量控制是当前水污染控制的发展趋势,并且水质标准体系的内容和组成正在不断发展和完善,保障水生态系统和人体健康安全将是水质标准要保护的核心功能.最后,提出了我国水环境质量基准和标准的发展对策及方向.      

基于BP神经网络的义水河水环境质量评价研究

水质质量涉及多个影响因子,因子间大多具有非线性相关性,因此,水质评价是一个具有多因子的非线性系统。人工神经网络具有非线性映射的特点,能够有效地处理非线性相关问题,将其应用于水质评价中能够获得更为准确的信息。文章以溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、总磷、石油类等6个指标作为评价因子,通过构造BP网络模型对义水河水质进行评价,分析了义水河4个断面的水质状况,并与单因子评价法结果进行了比较分析。     

湖泊富营养化综合评价的坡度加权评分法

通过对地表水富营养化评价标准的分析,发现对于同一评价指标10个区间的坡度不同,表明同一评价指标的权重分配应随其测定值的大小而动态改变.基于该思想,在插值评分法的基础上提出了一个新的湖泊富营养化综合评价方法--坡度加权评分法.对评价标准中各评价指标和营养状态分值的界值数据分别进行标准化处理,以消除量纲的影响;利用处理后的界值数据可以计算得到各评价指标在不同分级区间的坡度.应用该方法评价湖泊营养状态时,首先根据各评价指标测定值在评价标准中所处的区间,通过线性插值方法计算各评价指标的营养状态分值,并记录各指标测定值所处区间的坡度;再根据各指标对应的区间坡度计算各指标的权重,然后根据各指标的权重和营养状态分值,加权平均得到综合营养状态分值.该方法利用评价标准中各评价指标的区间坡度信息,实现了各评价指标权重的动态分配,符合富营养化综合评价问题的非线性特征.该方法对巢湖富营养化的综合评价结果与插值评分法有显著差异,与综合营养状态指数法有极显著差异.     

基于t-SNE的晋北矿区地下水水质评价

将t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding(t-SNE)技术引入水质评价领域,探讨了基于t-SNE的水质评价方法,并对晋北矿区地下水水质进行评价.结果发现,相对于传统水质评价方法,基于t-SNE的水质评价方法降低了评价过程对经验值的依赖.地下水水质标准中某些指标(如氨氮、锰、挥发性酚类和大肠杆菌等)对不同的水质类别采用了相同的阈值,这导致采用传统方法评价时产生不确定性,而新方法基于"距离"概念识别不同水样在这些指标上的差异,从而提高了评价结果的精确度.此外,新方法通过高维数据向量可视化直观地表达数据间的内在分类特点.评价结果表明,晋北矿区开采排水和生活排污引起了地下水水质恶化,主要超标项目有硫酸盐、总硬度、细菌总数和大肠杆菌群数等.水质恶化影响的深度局限在200 m以浅,在空间上主要局限在靠近左云县和山阴县的部分地区,深层岩溶水水质未见明显改变.     

基于GIS的土地利用类型分形维数及稳定性研究——以滇池流域为例

应用GIS技术及分形理论,以云南省滇池流域为研究区,将土地利用类型划分为5类：耕地、林地、草地、水域及城乡工矿居民用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明：土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维值介于1.09～1.35之间,总分维值1.146。根据分维值对各土地利用类型稳定性排序：林地〉草地〉耕地〉水域〉城乡工矿居民用地。若不考虑水域影响,稳定性指数均介于0.2～0.5之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的80.18%,总体稳定性良好。说明在人为规划影响下,滇池流域土地利用总的发展比较稳定,人为因素、人工措施的实施比较合理。分维值能较好反映各土地利用类型复杂程度及稳定性。     

模糊数学在室内空气质量评价中的应用

随着生活水平的提高和生活方式的改变,人们在室内生活的时间越来越长,室内空气质量的优劣直接影响到人们的工作和生活.尤其是近年来,出现了大规模的装修热,因此而引起的室内空气污染问题也日益突出.为了能够更客观直接准确的反映出室内空气质量好坏,本文依据国家标准GB/T18880-2002中的标准值,将空气质量分为五个等级.并根据模糊数学的基本原理,选取评价因子,建立室内环境质量模糊综合评价隶属函数,确定了模糊矩阵,把它应用于室内环境质量的综合评价中.     

模糊综合评判法在水质评价中的应用——以松花江流域为例

社会的快速发展在给人类带来经济效益的同时,也给环境尤其是水环境造成极大的压力,水质问题是当今社会亟待解决的重大难题之一。水质是诸多因素影响的结果,具有一定程度的不确定性,所以在水质评价中需要综合考虑模糊因素。本文采用模糊综合评判法对松花江流域八个断面水质进行评价,引入数学隶属度的概念,针对多种评价因子指标值大小表示的污染程度不同,采用两种隶属度计算公式,且客观定量地确定各污染因子的权重,从而确定水质类别。     

应用支持向量机评价土壤环境质量

基于野外采样和室内分析相结合的方法,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对羊草沟煤矿研究区表层土壤样品中的Cd、Cr、Zn、Pb和Cu含量进行测定,应用非线性支持向量机模型中的分类支持向量机,选用sigmoid核函数,利用MATLAB编写程序,进行土壤环境质量评价,并利用模糊综合评判法对评价结果进行验证.在此基础上,运用对应分析方法对样品和变量进行了关联分析,进一步了解重金属污染特征.评价结果表明,研究区土壤环境质量多为Ⅰ类,与模糊综合评判法的相同率达到91.67%,将支持向量机用于土壤环境质量评价是可行的.相比于传统的评价方法,支持向量机采用结构风险最小化原则,将复杂的非线性问题转化为线性问题,成功的解决了多分类、高维运算等问题.     

基于VC++的地表水环境预测评价系统开发——河流模块的设计与应用

以我国地表水中的河流水质预测评价为例,采用VC++设计开发了适用范围较广具有可操作性的决策系统。结合水环境预测方法和导则标准,对本系统可操作的污染因子进行了选取,设计了持久性污染物、非持久性污染物、酸碱污染物的预测模块;采用综合水质评价方法中的水质质量系数法模型,设计了水质质量系数评价模块;根据最新的农村饮用水安全卫生评价标准,设计了系统的特色模块,感官性状及一般化学指标评价模块和毒理学指标评价模块。利用湖南常德澧县环境监测站所提供的数据,用模块计算值与实测值进行了对比检验,结果表明,本系统功能基本可实现,预测及评价数据可信,为完善环境决策管理软件做了新的研究尝试。