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     

GA优化的湖泊富营养化评价的普适公式探讨

在适当设定富营养化指标的“本底值”情况下,当指标值用于对应“本底值”的相对值表示时,可采用S型曲线描述湖泊富营养化的发展程度,公式中的参数可视为与指标特性无关,采用遗传算法对公式参数优化,得到对多项指标均适用的富营养化程度的指数公式,并提出用广义模糊对比因子赋权新方法计算富营养化综合指数。该评价方法物理意义明确,计算简单,使用方便,具有普适性、可比性和实用性。     

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.     

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.     

城市景观水体富营养化评价的升半Г型分布指数公式

构建湖泊富营养化评价指标体系,采用升半Г型分布曲线模拟湖泊富营养化发展过程,在对该评价指标体系数据规范变换预处理基础上,通过对升半Г型分布函数进行改进,提出用于湖泊富营养化评价的升半Г型分布指数公式.公式中的参数采用粒子群算法优化后,得到适用于多区域、多项指标的具有通用性和普适性的湖泊富营养化评价公式.为了解成都市典型景观水体氮磷污染特性,分别于2011年和2015年对成都市典型景观湖泊水体进行水体富营养化监测和评价.评价过程表明,升半Г型分布指数公式用于湖泊富营养化评价,消除了评价指标数目多少的限制和区域性评价指标各异性的限制,省去了复杂的编程计算工作,具有一定的理论意义和实用价值,为评价模型的普适化、简单化提供了一条途径.评价结果表明:2015年北湖为中~富营养等级,东湖、南湖、簇锦湖和浣花溪湖为富~重富营养等级.2011年人民公园湖泊处于中~富等级,北湖、名都公园湖泊、东湖处于富~重富等级,塔子山公园湖泊、浣花溪湖处于重富~极富等级.塔子山公园、浣花溪湖、东湖、南湖周边生活小区聚集,主要受周边生活污水影响较大.通过对成都市市区典型湖泊富营养化评价,能够得知成都市景观水体水质现状,为景观水体防治和管理提供了决策依据.     

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.     

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     

湖泊水环境承载力模型研究

根据湖泊水环境承载力的概念定义和特性分析,以短板理论作为支撑,根据湖泊富营养化评价标准及富营养化程度构建了湖泊水环境承载力分级标准,在湖泊富营养化评价指标叶绿素α(Chla)、总磷(TP)、总氮(TN)、高猛酸盐指数(CODMn)、透明度(SD)中找出湖泊水环境承载力的制约指标作为短板,计算制约指标的压力承载度,分析湖泊水环境承载力状态的概率水平.模型应用在国内24个主要湖泊,得出大部分湖泊的水环境承载力处于危机状态的结论.该模型对于湖泊水环境承载力的研究具有一定的应用和参考价值.     

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。     

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。      

旅游季节瘦西湖营养化程度评价与防治对策

为了了解旅游季节瘦西湖的水质及营养化状况,分别于2009年9月30日和2010年4月23日在瘦西湖选择7个采样点测定水温、DO、SD、TN、TP、CODMn及Chla,并采用卡尔森指数方法计算综合营养状态指数对瘦西湖的营养化进行评价。结果显示,各个采样点2次水样的综合营养状态指数分别为52.65～56.63和50.57～54.53,因此瘦西湖在"五一"和"十一"这两个旅游季节前处于轻度富营养化状态。     

水资源承载力评价的升半Г型分布指数公式

正确评价区域水资源承载能力,对合理、充分利用水资源以及促进区域社会、经济的可持续发展具有重要的现实意义。论文采用升半Г型分布曲线模拟水资源承载力各指标对评价过程的影响,并通过区域水资源承载力评价指标体系规范化处理,对升半Г型分布函数进行改进,提出用于水资源承载力评价的升半Г型分布指数公式。经过规范化数据处理方式,升半Г型分布指数公式就可以忽略指标个数的影响,具有普适性。公式中的参数采用粒子群算法优化后,得到适用于多区域、多项指标的具有通用性和普适性的水资源承载力评价公式。将优化好的指数公式应用到玛纳斯河流域和塔里木河流域水资源承载力评价等实例分析,研究结果表明：指数公式的评价结果与其他多种方法的评价结果一致,消除了评价指标数目多少的限制和区域性评价指标各异性的限制,省去了复杂的编程计算工作,具有实用性和可行性。在实际评价中,待评价区域的水资源承载力评价指标体系即使与论文选定的评价指标体系不同,也能经过规范化处理后直接采用该指数公式进行评价,为评价模型的普适化、简单化提供了一条途径。     

基于指标规范变换的广义环境系统评价的普适指数公式

为了建立适用于广义环境系统评价的普适指数公式，针对传统的环境评价指数公式不具有普适、规范和通用的局限，提出适用于广义环境系统任意指标的参照值和规范变换式的设计原则和方法；该变换要求变换后的任意指标的各分级标准规范值都能被限定在各自的较小区间内，从而用规范值表示的任意指标皆"等效"于同一个规范指标；再分别用不同限定区间内生成的随机数模拟任意指标的不同分级标准的规范值，不同区间内生成的所有随机数组成不同分级标准的全部训练（学习）样本，借助免疫进化算法优化不同评价指数公式中的参数，得到适用于广义环境系统评价的9个（广义）普适指数公式，并论证了公式的可靠性.分别将9个普适指数公式用于北京市朝阳区19个监测井的9项指标的地下水水质的综合评价，以及用于郑州、西安、上海三市2000年可持续发展评价.结果表明：9个普适指数公式用于同一监测井水质的评价结果几乎完全相同，也与传统评价方法的评价结果基本一致；用于郑州、西安、上海三市可持续发展评价的结果分别是3级、3级、2级，比传统评价法更符合实际情况.9个普适指数公式使广义环境系统的评价变得简洁、规范、统一和通用；基于指标规范变换的评价指数公式的建模思想和方法对建立广义环境系统的普适智能评价模型有借鉴作用.     

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。