基于含糊综合评价法的大伙房水库下游水质评价及预测_赢现金捕鱼

基于含糊综合评价法的大伙房水库下游水质评价及预测

泉源:/ 作者:余氯检测仪 工夫:2019-08-01

  择要:运用含糊综合评价法及条理剖析法对辽宁省浑河大伙房水库下游北杂木、古楼及台沟断面丰、枯水期的水质停止评价,同时将水质评价后果(水质含糊综合评价指数)与对应下游来水量停止相干性剖析,树立来水量与水质含糊综合评价指数的非线性回归模子,并应用该模子停止水质预测。后果标明:非线性回归模子具有较高的拟合结果,使用该模子可以对下游各来水断面的水质种别停止预测。

  要害词:水质评价;水质预测;含糊综合评价法;条理剖析法;非线性回归模子;大伙房水库下游;水质含糊综合评价指数

  大伙房水库输水工程是处理辽宁省中部沈阳、鞍山、抚顺、营口、辽阳、盘锦及南部大连七都会水资源充足题目的次要供水水源地。大伙房水库水质级别间接影响辽宁各大都会住民饮用水平安,以是对比年来大伙房水库入库水质停止评价及预测水质显得非常须要。

  水体自身是一个多元的庞大体系,影响水质评价的物理、化学及生物要素具有不确定性和含糊性,常用的评价办法可归纳综合为单因子指数评价法和综合评价法两大类,此中综合评价法又包罗含糊综合评价法、含糊形式辨认法、灰色零碎综合评价法、灰联系关系剖析法、人工神经网络法、主身分剖析法、综合水质标识指数法及规范种别指数评价法[1-9]。水质预测模子大抵可归纳综合为数理统计预测办法、灰色零碎预测法、神经网络模子预测法、水质模仿模子预测法及混沌实际预测法等[10-14]。

  本文运用含糊综合评价法及条理剖析法对大伙房水库下游水质停止综合评价,树立来水量与水质含糊综合评价指数的非线性回归模子,可用于突发大水影响下的水质预测,停止水质净化预警。

  1含糊综合评价法

  含糊综合评价法的根本思绪是:起首运用从属函数对各单项净化因子辨别停止评价,其聚集组成一个含糊矩阵R;再思索各单项净化因子对水质影响的水平巨细赐与差别的权重W总,进而组成一个权重集;最初经过复合运算,得出水质含糊综合评价指数FCL,藉此鉴别水质级别。

  1.1单因子从属度函数

  表征水体质量的各项因子的监测值可组成一个因子集{xi},而依据差别用处和特性分别的水质级别规范又组成一个规范集{Sij}。

  关于第1级水质,从属度函数为

  yi1=1xi≤Si1

  xi-Si2Si1-Si2Si1

  0xi≥Si2(1)

  式中:i为第i种因子,(i=1,2,…,n);xi为第i种因子的实测浓度;Si1为第1级水质规范中规则的第i种因子规范浓度值;Si2为第2级水质规范中规则的第i种因子的规范浓度值。

  关于第2级至(m-1)级水质,其从属度函数为

  yij=1xi≤Sij   xi-Si,(j-1)Sij-Si,(j-1)Si,(j-1)

  xi-Si,(j+1)Sij-Si,(j+1)Sij

  0xi≥Si,(j+1)或xi≤Si,(j-1)

  j=2,3,…,(m-1)(2)

  关于第末级m水质,从属度函数为

  yim=1x≥Sim

  xi-Si(m-1)Sim-Si(m-1)Si(m-1)

  0xi≤Si(m-1)(3)

  式中:xi为第i种因子实测值;Sim为第i种因子的第m级评价规范。

  1.2含糊矩阵的树立

  应用以上从属函数,依照水质分级规范,可以盘算出各项因子辨别对各级水质目标的从属度,从而组成含糊矩阵R如下:

  R=(yij)n×m=y11…y1m

  yn1…ynm(4)

  1.3确定权重

  权重是基于净化物对水质影响的巨细来确定的,精确地盘算各净化目标权重是评价水质的重点。运用条理剖析法确定权重可无效防止客观臆断。

  (1)树立条理构造模子。将模子组成分别为目的层A、原则层B和方案层C三个条理。

  (2)结构判别矩阵。经过瞄准则层互相比拟,确定各原则关于目的的标度值,即结构目的层判别矩阵A-B;对方案层互相比拟,确定各方案关于原则层的标度值,即结构原则层判别矩阵B-C。在条理剖析法中,引进矩阵判别标度(1至9标度法)。

  (3)条理单排序。依据矩阵实际盘算得出统一条理各要素关于上一条理对应要素的绝对紧张性权重值W,它是本条理中一切元素对上一条理而言停止紧张性排序的根底。条理单排序可归结为求判别矩阵的特性值和特性向量题目。即关于判别矩阵A,盘算满意:AW=λmaxW的特性根与特性向量。

  求出矩阵的最大特性值后,还必需停止矩阵分歧性查验。评价判别矩阵的分歧性查验目标为CI=λmax-nn-1(n为判别矩阵的阶数),将CI与均匀分歧性目标RI停止比拟,即CR=CIRI,当CR<0.1时,以为判别矩阵满意分歧性,不然就要对判别矩阵停止调解。1至10阶矩阵的RI值见表1。

  (4)条理总排序。条理总排序是盘算统一条理一切要素关于最高层绝对紧张性数值,这一进程是从最高层向最低层逐层停止的。接纳条理剖析法确定权重W总(表2)。

  1.4含糊综合评价

  将权重向量W总和含糊矩阵R分解,失掉含糊综合评价后果矩阵:

  B=W总・R(5)

  结构水质规范种别矩阵S=[1,2,3,4,5],则盘算含糊综合评价指数为

  FCL=B・S(6)

  2基于含糊综合评价法的浑河大伙房水库上

  游段水质评价

  针对浑河下游北杂木、苏子河古楼和社河台沟3个断面,选取7种实测净化因子作为水质评价集,即评价集U={溶解氧,氨氮,高锰酸盐指数,BOD5,总氮,总磷,粪大肠菌群}。以《地表水情况质量规范》(GB 3838-2002)评价规范为根据树立评价规范集V={Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ},接纳基于条理剖析法的含糊综合评价法停止水质评价。

  2.1树立含糊矩阵

  使用式(1)-式(4)盘算失掉各断面的含糊矩阵。以2011年为例,北杂木、古楼和台沟断面含糊矩阵R辨别为

  2.2评价目标的权重

  依据条理剖析法将单排序分为A、B、C三个条理(表3)。

  接纳条理剖析法确定净化因子权重,盘算后果见表4。

  总排序分歧性查验:CI=∑3i=1bi(CI)i=0.0004,CR=0.000 3<0.1,即总排序满意分歧性。

  要素集U={溶解氧,氨氮,高锰酸盐指数,BOD5,总氮,总磷,粪大肠菌群}的权重集W总={0.035,0.217,0.088,0.111,0.011,0.230,0.308}。

  2.3含糊综合评价

  接纳2004年-2012年水质监测数据,运用含糊综合评价法盘算浑河大伙房水库下游北杂木、古楼及台沟断面整年及丰、枯水期的水质含糊综合评价指数FCL及水质级别,后果见表5。

  由表5可见,北杂木断面整年水质种别均为Ⅱ类,丰水期水质种别除2011年为Ⅰ类以外其他年份均为Ⅱ类,枯水期水质种别除2012年为Ⅲ类以外其他年份均为Ⅱ类,进一步剖析发明该断面当年枯水期总磷净化均匀浓度为0.28 mg/L,超越国度地表水Ⅲ类水质评价规范80%。古楼断面整年水质种别均在Ⅱ类水质以上,自2008年起水质种别上升为Ⅰ类(2010年除外),水质开展趋向精良,进一步剖析发明该断面2010年丰水期时氨氮净化浓度为0.71 mg/L,超越国度地表水Ⅱ类水质规范42%;高锰酸盐指数净化浓度为5.65 mg/L,超越国度地表水Ⅱ类水质规范41.25%;总氮净化浓度为3.03 mg/L,超越国度地表水Ⅴ类水质规范51.5%,且这三种净化均大于古楼断面积年监测浓度。台沟断面整年水质种别为Ⅱ类,2008年转为Ⅰ类,水质总体趋向精良,丰水期在2009年由Ⅱ类转为Ⅰ类,枯水期水质种别均为Ⅱ类。

  3水质含糊评价指数预测

  本文经过树立来水量与水质含糊综合评价指数的非线性回归模子,对水质含糊综合评价指数停止预测。

  3.1浑河大伙房水库下游段丰、枯水期分别

  依据浑河大伙房水库下游段2004年-2012年实测来水量,盘算丰、枯水期多年均匀月入库水量(图1)。由图1可见,大伙房水库下游丰水期为4月-9月,时期入库水量大于50 m3/s;枯水期为12月-2月,时期入库水量小于15 m3/s;平水期为3月、10月及11月,时期入库水量大于20 m3/s且小于30 m3/s[15]。   3.2非线性预测模子的树立

  应用丰水期、枯水期日均匀来水量与水质含糊综合评价指数盘算值,树立二者的非线性回归模子(表6)。

  3.3非线性预测模子回归剖析

  使用SPSS软件对表6各非线性预测模子停止回归剖析及非线性相干剖析,后果见表6、表7。可见,除丰水期台沟断面回归模子的R2为0.0817外,其他各时期各断面R2均出现较明显回归程度,阐明除丰水期台沟断面外各时期各断面非线性回归方程与评价团圆值拟合度较高。从表7可见,来水量与古楼断面丰、枯水期水质含糊综合评价指数均呈明显正相干(辨别为p=0.807,p=0.762),与北杂木丰、枯水期及台沟断面枯水期水质含糊综合评价指数均呈正相干(辨别为p=0.253,p=0.577,p=0.62),与台沟断面丰水期水质含糊综合评价指数呈负相干(p=-0.197),负相干的后果是由于评价指数值与拟合曲线差值较大形成的,并不影响对台沟断面丰水期水质评价指数停止预测。

  3.4水质预测

  使用非线性预测模子对各断面丰水期、枯水期水质含糊综合评价指数停止预测,从后果(表8、表9)可见,预测值与盘算值差值百分比均在20%以内[16],两者比拟符合。北杂木断面、古楼断面、台沟断面丰水期预测指数辨别为1.76、1.67、1.66,水质评价品级均为Ⅱ类;枯水期预测指数辨别为3.32、1.59、2.5,水质评价品级辨别为Ⅲ、Ⅱ、Ⅲ类。

  4结论

  (1)北杂木、古楼、台沟断面整年水质种别均在Ⅱ类以上,丰水期各断面水质种别均在Ⅱ类以上,枯水期除2012年北杂木断面水质种别为Ⅲ类以外,其他各断面各年均在Ⅱ类以上。

  (2)经过树立来水量与水质含糊综合评价指数的非线性回归方程,发明除台沟断面丰水期水质含糊综合评价指数与来水量相干性较差以外,其他各断面各时期均呈正相干。

  (3)北杂木、古楼、台沟断面丰水期水质预测评价品级均为Ⅱ类;枯水期水质预测评价品级辨别为Ⅲ、Ⅱ、Ⅲ类。

  需求指出的是,使用本文的含糊综合评价法停止水质预测时,数据系列越长回归系数R2越靠近于1,预测后果越准确。

  参考文献(References):

  [1]甘雨,张强.指数评价法在川北某村地下水水质评价中的使用[J].职业与安康,2009,25(24):2670-2672.(GAN Lin,ZHANG Qiang.Application of index evaluation method in evaluation of ground water quality in a certain village of Northern Sichuan[J].Career and health,2009,25(24):2670-2672.(in Chinese))

  [2]曾永,樊引琴,王丽伟.水质含糊综合评价法与单因子指数评价法比拟[J].人民黄河,2007,29(2):64-65.(ZENG Yong,FAN Yin-qin,WANG Li-wei.Water quality fuzzy comprehensive evaluation method compared with single factor index evaluation method[J].The people of the Yellow River,2007,29(2):64-65.(in Chinese))

  [3]徐力刚,叶昌,张奇.基于含糊形式辨认的地下水水质综合评价研讨[J].水文地质工程地质,2011,38(5):7-12.(XU Li-gang,YE Chang,ZHANG Qi.Application of fuzzy pattern recognition for the comprehensive assessment of groundwater quality[J].Hydrogeology Engineering geology,2011,38(5):7-12.(in Chinese))

  [4]李晴新,朱琳,陈中智.灰色零碎法评价远洋陆地生态零碎安康[J].南开大学学报,2010,42(1):39-43.(LI Qing-xin,ZHU Lin,CHEN Zhong- zhi.Ecosystem health assessment of marine sublittoral ecosystem by grey system method[J].Journal of Nankai University,2010,42(1):39-43.(in Chinese))

  [5]赵天燕,贺方升,侯棋棕.一种改良的灰联系关系剖析法在水质评价中的使用[J].平安与情况学报,2005,5(1):26-29.(ZHAO Tian-yan,HE Fang-sheng,HOU Qi-zong.Application of improved gray relation analysis method for water quality assessment in aquatic system[J].Journal of safety and the environment,2005,5(1):26-29.(in Chinese))

  [6]向娜.基于神经网络和人工蜂群算法的水质评价和预测研讨[D].广州:华南理工大学,2012.(XIANG Na.Exploration for water quality assessment and prediction based on neural networks and artificial bee colony algorithm[D].Guangzhou:South China university,2012.(in Chinese))   [7]姚焕玫,黄仁涛,刘洋,等.主身分剖析法在太湖水质富养分化评价中的使用[J].桂林工学院学报,2005,25(2):248-251.(YAO Huan-mei,HUANG Ren-tao,LIU Yang,et al.Principal component analysis of water high eutrophication evaluation in Taihu Lake[J].Journal of Guilin institute of technology,2005,25(2):248-251.(in Chinese))

  [8]胡成,苏丹.综合水质标识指数法在浑河水质评价中的使用[J].生态情况学报,2011,20(1):186-192.(HU Chen,SU Dan.Application of comprehensive water quality identification index in water quality assessment of Hun River[J].Journal of ecological environment,2011,20(1):186-192.(in Chinese))

  [9]潘术香,李莲芳,张宝莉.应用规范种别指数评价法评价北京次要水系河道水质[J].农业情况迷信学报,2004,23(3):560-564.(PAN Shu- xiang,LI Lian-fang,ZHANG Bao-li.Utillizing standard category index method to assessthe water quality of main rivers of Beijing[J].Agricultural Journal of Environmental Science,2004,23(3):560-564.(in Chinese))

  [10]韦璐,江敏,余根鼎,等.凡纳滨对虾养殖塘叶绿素a与水质因子主身分多元线性回归剖析[J].中国水产迷信,2012,19(4):620-625.(WEI Lu,JIANG Min,YU Gen-ding.Exploring the influence of water quality parameters on chlorophylla in Litopenaeus vannamei culture ponds using the method of multiplelinear regression of principal components[J].Agricultural journal of environmental science,2012,19(4):620-625.(in Chinese))

  [11]魏智宽,蒋世云,李少旦.灰色实际在龙江突发镉净化水质预测中的使用[J].水资源与水工程学报,2013,24(3):135-141.(WEI Zhi -kuan,JIANG Shi-yun,LI Shao-dan.Application of grey theory in water quality prediction of sudden cadmium pollution in Longjiang River[J].Journal of water resources and water engineering,2013,24(3):135-141.(in Chinese))

  [12]梁楠.基于人工神经网络的水质预测及MATLAB完成[D].西安:长安大学,2007.(LIANG Nan.Research on artificial neural networks for water quality forecasting and realization on the MATLAB[D].Xi′an:Chang′an University,2007.(in Chinese))

  [8]陈坚,娄红岩,李娟.大口径自在侧翻式打门构造和撞击力盘算[J].灌溉排水学报,2008,27(4):44-47.(CHEN Jian,LOU Hong-yan,LI Juan,et al.Structure and impact force calculating of the Side-turn-over flap value of large diameter[J].Journal of Irrigation and Drainage,2008,27(4):44-47.(in Chinese))

  [9]王志祥,李端明,李娜,等.泵站差别范例打门的开启角和撞击力剖析[J].中国乡村水利水电, 2012(7):87-90.(WANG Zhi-xiang,LI Duan-ming,LI Na,et al.Opening angle and impact force analysis of different types flap valve in pumping station[J].China Rural Water and Hydropower,2012(7):87-90.(in Chinese))

  [10]Anthony Spiteri Staines.Modeling and analysis of a cruise control system[J].International Journal of Electrical and Computer Engineering,2008,3(10):652-656.

  [11]Demmin DM,Hallman Eric.Power take-off(PTO) safety[R].Department of Agricultural and Biological Engineering,Cornall University,New York,2009.

  [12]杨帆,周济人,刘超.泵安装打门水力丧失数值模仿与实验[J].农业机器学报,2011,42(9):108-112.(YANG Fan,ZHOU Ji-ren,LIU Chao.Numerical simulation and experiment of hydraulic loss of pump unit flap valve[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery,2011,42(9):108-112.(in Chinese))

  [13]建立,刘超.大型泵站水力波动性讨论[J].南水北调与水利科技,2009,7(2):75-77.(CHENG Li,LIU Chao.A discussion on the hydraulic stability of large pumping station[J].South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology,2009,7(2):75-77.(in Chinese))

  [14]何志坚,叶锋.侧向式打门流态剖析及能效预算[J].陕西水利,2013:119-120.(HE Zhi-jian,YE Feng.Flow analysis and efficiency estimation of lateral flap valve[J].Shanxi Water Resources,2013:119-120.(in Chinese))

  [15]朱红耕,冯汉民.打门水头丧失系数实验研讨[J].排灌机器,1994(3):49-51.(ZHU Hong-gen,FENG Han-min.Experimental study on hydraulic loss coefficient of flap valve[J].Drainage and Irrigation Machinery,1994(3):49-51.(in Chinese))

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