基于物元可拓法的地下水水质评价.pdf

V a l u e E n g i n e e r i n g N o 7 2 0 0 8 价值工程2 0 0 8年第7期 0引言 物元可拓法于上世纪8 0年代 由我国蔡文教授创 立 是主要研究和处理不相容问题的理论和方法 是贯 穿于自然科学与社会科学的横断学科 目前已广泛应 用于新产品构思与设计 优化决策 控制 识别与评价 等各个领域 1 应用物元分析法对地下水环境质量评价 是在近些年才开始兴起的 随着物元分析理论的进一 步成熟以及与可拓法的结合 使得物元分析法的使用 范围越来越广泛 2 由于水环境系统及其评价中存在的模糊性 上世 纪8 0年代后 采用建立在模糊集合论基础上的综合评 价方法来进行水环境质量评价受到了水文地质工作者 及环境科学工作者的青睐 虽然模糊集合论方法综合 评价水环境质量能较客观地反映水环境系统污染的真 实情况 但也存在一些不足 如 隶属度用最高和最低 的两级状态 没有考虑中间值的影响 在某些情况下就 与实际有较大的偏差 虽然可以采用权重来弥补这一 不足 但权重值如何给定又具有很大的人为干预性 物 元分析方法把模糊集合从 0 1 区间扩展到了 的实数轴上 丰富了事物的内涵 因此能更加客观 的反映真实世界的情况 3 5 1物元可拓法简介 1 1物元 将所研究的事物记作M M的特征记作C M关于 C的量值记作V 则称有序三元组R M C V 为物 元 若事物M有多个特征 并以n个特征c 1 c2 cn 和相应的量值v 1 v2 vn来描述 则可以表示为 R x Mc 1v2 c 2v2 c nvn ao i bo i分 别表示经典物元特征量值X o i的上下限值 ac i bc i分别 表示节域物元特征量值的上下限值 显然有X o i Xc i 1 3矩与关联函数 矩 是指实数轴上点x j与区间Xi j ai j bi j 之间的 距离 计算公式为 基于物元可拓法的地下水水质评价 T oE v a l u a t i n go nG r o u n d w a t e r Q u a l i t y B a s e do nMa t t e r E l e me n t E x t e n s i o n 程云C h e n gY u n 陈森发C h e nS e n f a 东南大学 系统工程研究所 南京2 1 1 1 8 9 I n s t i t u t e o f S y s t e m s E n g i n e e r i n g S o u t h e a s t U n i v e r s i t y N a n j i n g 2 1 1 1 8 9 C h i n a 摘要 介绍了物元可拓法的基本原理及计算步骤 在此基础上 利用物元可拓法对建三江垦区地下水水样进行水质等级 评价 从评价结果中看出 运用物元可拓法对地下水水质进行综合评价 排除了人为的干预 并利用关联度函数及权重系数等 手段 使最终评价结果更加接近于实际情况 比较客观的反映了地下水水质总体状况 A b s t r a c t T h eb a s i ct h e o r ya n dc a l c u l a t i n gp r o c e s s o f M a t t e r E l e m e n t E x t e n s i o nw a s d i s c u s s e d g r o u n dw a t e r s a m p l e s w h i c h a r ei nt h es e c t i o no f c u l t i v a t i n gp l a n t s i nJ i a nS a n j i a n g w e r ee v a l u a t e d F r o mt h er e s u l t o f e v a l u a t i o n t h ee v a l u a t i o nr e s u l t g a i n e d f r o m t h i sm e t h o da r em o r ec l o s et ot h er e a l w o r l db ye l i m i n a t i n gt h eh u m a ni n t e r v e n i n g u s i n gc o r r e l a t e df u n c t i o na n dw e i g h t c o e f f i c i e n t a n dr e p r e s e n t a ni m p e r s o n a l r e m a r ko f t h e m a i nc h a r a c t e r i s t i c i ng r o u n d w a t e r q u a l i t y M a t t e r E l e m e n t E x t e n s i o nh a db e e n i n t r o d u c e di na g r e a t d e a l o f f i e l db e c a u s e o f i t s i m p e r s o n a l i t y e a s y t o c a l c u l a t e w e l l r e s u l t e t c 关键词 地下水 环境质量评价 物元可拓法 K e yw o r d s g r o u n d w a t e r e n v i r o n m e n t q u a l i t y e v a l u a t i o n m a t t e r e l e m e n t e x t e n s i o n 中图分类号 T V 2 1 3 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 4 3 1 1 2 0 0 8 0 7 0 0 9 8 0 4 作者简介 程云 1 9 8 2 男 江苏泰兴人 硕士研究生 主要从事水文水资源研究 9 8 V a l u e E n g i n e e r i n g N o 7 2 0 0 8 价值工程2 0 0 8年第7期 表2地下水水质标准 项目 色 度 浑浊度 度 铁 m g L 锰 m g L 氯化物 m g L 氟化物 m g L 硫酸盐 m g L 总硬度 m g L 氨氮 m g L 亚硝酸盐 m g L 硝酸盐 m g L 5 3 0 1 0 0 5 5 0 1 0 5 0 1 5 0 0 0 2 0 0 0 1 2 0 5 3 0 2 0 0 5 1 5 0 1 0 1 5 0 3 0 0 0 0 2 0 0 1 5 0 1 5 3 0 3 0 1 2 5 0 1 0 2 5 0 4 5 0 0 2 0 0 2 2 0 2 5 1 0 1 5 1 0 3 5 0 2 0 3 5 0 5 5 0 0 5 0 1 3 0 分类 类 类 类 类 x j Xi j x j 1 2 a i j bi j 1 2 b i j ai j 1 其中 i 1 2 m j 1 2 n 同理 实数点x j与节域区间Xp j ap j bp j 之间的矩 用如下公式计算 x j Xp j x j 1 2 a p j bp j 1 2 b p j ap j 2 其中 j 1 2 n 关联函数k x 表示被评价单元与某标准的隶属 程度的函数 关联函数的数值代表关联度 关联函数的 选取应当根据被评价事物的特征与可拓集合理论相结 合的方法确定 针对不同的评价事物选用合适的关联 函数才能更准确的反映隶属关系 本文对地下水水质 进行评价选用的关联函数如下式所示 k i x j x j X i j X i j x j Xi j x j X i j x j X p j x j X i j x j Xi j j 1 2 n X i j a i j bi j 本文在处理标准的最低 最高两等级情况时对物 元可拓法进行了改进 表现在 计算极低浓度对于一级 标准的关联度 即x j Xi j 0 b i j 时 取 x j X i j x j b i j 计算高浓度对于最高级别标准的关联度 即x j Xi j a i j bi j m a x 时 取 x j X i j a i j xj 例如 在经典物元可 拓方法中 零浓度对于一级标准 最高浓度对于最大级 别标准的矩都为0 即关联度为0 而采用本方法 矩均 为一级标准区段长 求得关联度为1 这更符合关联度 代表样本点符合某段标准要求程度的内涵 1 4权系数a j 在综合评价中 考虑到各因素对水质影响程度不 同 应根据其在水质中的作用大小分别赋予不同权值 权值计算方法可根据实际情况选取 不同的评价目的 及评价因子按不同公式计算 常用的权系数计算方法 有指数超标法 自顶向下的系统分析法 专家打分法 层次分析法 因子污染贡献率法 关联函数法等 本文选用评价因子污染贡献率方法 6 来确定权系 数 由于各评价因子实测值越小 地下水的等级越高 因此本文对此方法作了改进 计算公式如下 a j 1 x j s j n j 1 1 x j s j 4 式中 x j为第种评价因子的实测值 sj为第种评价因子 各级标准的平均值 a j为第种评价因子的权重 1 5综合关联度k i p 及质量评价等级评定 综合关联度是关联度与权系数的乘积 即 k i p n j 1 aj k i xi 5 其中 k i p 为待评价单元p关于j 等级的综合关联度 综合关联度充分考虑了隶属关系及某因子对整个水体 评价影响程度两方面来反应水体等级 因此对评价单 元更客观 准确 若k j m a x kj p 则待评价单元p属 于等级j 即可确定被评价水体最终等级 2物元可拓法应用实例 影响地下水水质的因素很多 在确定评价指标时 应充分考虑各个影响指标 选取能够从不同方面 不同 角度真实客观地反映地下水水质的指标 本文选取由 建三江水务局提供的2 0 0 0年4眼水井的监测数据 见 表1 评价标准采用国家地下水水质标准G B T 1 4 8 4 8 9 3 国家地下水水质评价标准包含五级 由于国家标 准按限制某评价因子浓度的上限来划分等级 对第V 级标准只有下限要求而没有上限要求 而水环境质量 标准的划分一般都是指一个浓度区间 考虑到本文评 价水样从总体上看没有严重超标的因子 为了符合标 准的要求 舍弃第V级标准 采用前四级评价标准设 定各评价因子等级的范围 本文评价选用的评价因子 的相应国家标准如表2所列 表1水样实测浓度 项目 来源 监测日期 色 度 浑浊度 度 铁 m g L 锰 m g L 氯化物 m g L 氟化物 m g L 硫酸盐 m g L 总硬度 m g L 氨氮 m g L 亚硝酸盐 m g L 硝酸盐 m g L 红卫4队 2 0 0 0 0 6 3 0 3 2 1 0 1 0 5 0 0 7 1 4 0 2 2 2 2 0 2 0 0 垦区粮库 2 0 0 0 0 5 1 8 1 5 1 0 1 0 0 7 5 0 0 7 5 0 2 0 0 0 0 0 0 垦区水电科 2 0 0 0 0 5 2 9 1 0 1 0 1 0 0 1 5 0 0 5 3 0 2 8 5 7 0 0 5 0 0 创业九0粮库 2 0 0 0 0 7 1 6 5 1 0 0 7 0 5 0 0 7 6 5 1 5 3 9 0 5 0 0 水样 1234 9 9 V a l u e E n g i n e e r i n g N o 7 2 0 0 8 价值工程2 0 0 8年第7期 表4各测点各评价因子权重计算结果表 项目 色 浑浊度 铁 锰 氯化物 氟化物 硫酸盐 总硬度 氨氮 亚硝酸盐 硝酸盐 0 0 8 0 9 0 0 6 1 7 0 0 9 6 4 0 2 4 8 5 0 1 0 3 8 0 0 4 6 9 0 0 9 9 0 0 0 4 1 2 0 0 0 8 6 0 1 0 6 5 0 1 0 6 5 0 0 2 1 3 0 1 1 7 8 0 0 9 6 4 0 1 4 2 1 0 1 0 3 9 0 0 4 6 9 0 1 0 3 9 0 0 4 7 8 0 1 0 6 6 0 1 0 6 6 0 1 0 6 6 0 0 2 3 9 0 1 3 1 9 0 1 0 8 0 0 0 7 9 6 0 1 1 6 4 0 0 7 1 6 0 1 1 7 6 0 0 2 5 3 0 0 8 7 1 0 1 1 9 4 0 1 1 9 4 0 0 6 1 9 0 1 1 4 0 0 0 3 4 4 0 1 0 3 1 0 1 0 0 5 0 0 4 5 4 0 0 9 9 8 0 0 5 9 3 0 1 7 5 6 0 1 0 3 1 0 1 0 3 1 水样 1234 根据物元与节域的定义 由表2可得出水质分级 标准物元矩阵 R0 I I色 0 5 浑浊度 0 3 铁 0 0 1 锰 0 0 0 5 氯化物 0 5 0 氟化物 0 1 0 硫酸盐 0 5 0 总硬度 0 1 5 0 氨氮 0 0 0 2 亚硝酸盐 0 0 0 0 1 硝酸盐 0 2 0 对h e d o n i c模型应用于房地产价格分析时的质量特征设定及价格数据收集 工作进行了分析 提出质量变动效应的概念 推导出基于h e d o n i c模型的质量变动效应的计量公式 并得出结论 分析房价中的 质量变动效应是重要的 城市基础设施的建设对房地产价格会产生明显的质量变动效应 政府部门的房地产交易数据应向社 会公开 以利人们的研究使用 政府要利用质量变动效应 合理控制经济适用房的品质 A b s t r a c t T h e p a p e r r e v i e w s t h e h i s t o r y o f t h e i n v e n t i o no f h e d o n i c m o d e l a n da n a l y z e s t h e q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s s p e c i f i c a t i o n a n dd a t ac o l l e c t i o nw i t ht h ea p p l i c a t i o no f h e d o n i cm o d e l t or e a l e s t a t ep r i c e I t s u g g e s t s t h en o t a t i o no f q u a l i t y c h a n g ee f f e c t a n d p r o p o s e s t h ef o r m u l a s t om e a s u r et h eq u a l i t y c h a n g ee f f e c t I t m a k e s s o m ec o n c l u s i o n s T h ea n a l y s i s o f r e a l e s t a t ep r i c e s q u a l i t y c h a n g ee f f e c t i si m p o r t a n t I n f r a s t r u c t u r ec o n s t r u c t i o nc a nc r e a t es i g n i f i c a n t q u a l i t y c h a n g ee f f e c t o nr e a l e s t a t ep r i c e G o v e r n m e n t s h o u l dp u b l i c l yp u b l i s ht h ed a t ao f r e a l e s t a t et r a n s a c t i o n sf o r r e s e a r c h e r s u s e G o v e r n m e n t s h o u l dc o n t r o l t h ee c o n o m i ch o u s i n g q u a l i t y 关键词 房地产价格 h e d o n i c模型 质量变动效应 K e yw o r d s r e a l e s t a t e p r i c e h e d o n i c m o d e l q u a l i t y c h a n g e e f f e c t 中图分类号 F 2 9 3 3 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 4 3 1 1 2 0 0 8 0 7 0 1 0 1 0 5 表5综合关联度k i p 计算结果及评定等级 测点 评定等级 1 2 3 4 0 1 2 0 1 0 2 2 3 6 0 2 1 2 7 0 1 9 3 3 0 6 0 2 8 0 7 6 1 9 0 6 8 1 3 0 5 6 9 0 0 7 1 6 3 0 7 9 1 4 0 6 0 0 4 0 8 1 9 2 0 4 7 2 3 0 4 1 3 1 0 5 2 4 7 0 5 8 7 4 类 类 类 类 由式 5 计算综合关联度 根据等级评定方法 按 k j m a x kj p 评定各水样最终质量等级 见表5 将评价结果与灰色关联分析法 7 比