本发明专利技术公开了一种基于灰色聚类分析的城市水环境承载力等级评价算法，以便能直接对区域内水环境承载力等级给出一个更加直观的评价，为区域科学制定水环境保护和管理决策提供了科学依据。本发明专利技术应用Delphi专家咨询法确定水环境承载力评价指标体系，再采用序关系分析法确定评价指标的权重，最后结合实际情况将水环境承载力评价指标分为4个等级，最后采用灰色加权聚类分析法确定某区域水环境承载力的等级，实验结果表明该发明专利技术方法符合城市水环境承载力的客观实际情况。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于综合评价研究，具体涉及基于灰色聚类分析的城市水环境承载力等级评价算法。
技术介绍
当前，水资源短缺和水环境恶化的趋势尚未得到有效控制，且已成为制约我国经济社会可持续发展的关键因素，有效解决。因此，人们不得不考虑水环境和人类经济社会协调发展的问题，在对经济社会可持续发展与水环境相关系有了较深刻认识的基础上，提出了水环境承载力的概念，用以表针水环境与经济社会协调发展程度。研究基于指标体系的而区域水环境承载力及其量化评价方法，以了解一个区域的水环境承载力的实际水平，评判其在一定阶段内与经济社会协调发展的程度，为科学制定水环境保护和管理决策提供依据。众多学者虽然在此领域已开展了研究，但是这些研究基本上都处于探索阶段，其定量化评价方法研究尚不多见。灰色系统理论是我国著名学者邓聚龙教授创立的一门新兴横断学科，它以“部分信息已知，部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象，通过对“部分”已知信息的生成和开发，提取有价值的信息，以灰色聚类分析实现对系统运行行为的正确认知和有效控制。
技术实现思路
本专利技术的目的采用灰色系统理论建立城市水环境承载力等级评价算法，提供一种基于灰色关联聚类分析的城市水环境承载力等级评价算法。算法的具体过程如下。步骤1：评价指标体系的建立。根据Delphi专家咨询法从经济、社会、资源与环境、技术与管理等领域建立水环境承载力评价指标体系，评价指标包括：人均GDP、万元GDP用水量、生态环境用水率、人均水资源量、地表水劣V类断面比例、城镇污水集中处理率、工业废水处理达标率、地表水实际COD浓度与控制断面责任目标比值这8个指标。步骤2：确定评价指标的权重系数。采用序关系分析法和熵权法分别确定评价指标的主观权重和客观权重，再采用均值化法确定评价指标的组合权重。步骤3：采用灰色聚类分析法进行评价。步骤3.1： 评价标准分级。将水环境承载力划分为4个等级，1级为水环境承载力强，水环境与经济社会发展处于良好的协调发展状况，可以适当增大经济发展的力度；2级为水承载力较强，水环境和经济社会发展处于较协调的发展状况；3级为水承载力较弱，水环境和经济社会发展处于非协调的发展状况；4级为水承载力弱，水环境和经济社会发展处于严重费协调的发展状况。参考《国家环保局城市环境综合整治定量考核目标》和《全国人民生活小康水平的基本标准》，确定各项评价指标的分级值，见表1.表1 各项评价指标的分级值等级评分值U1U2U3U4U5U6U7U81级9>45000<40>25>20000>901001002级725000~4500040~10015~251700~20000~2060~9060~10085~1003级516000~25000100~1408~15500~170020~5020~6030~6060~854级3<16000>140<8<500>50<20<30<60注：U1-人均GDP、U2-万元GDP用水量、U3-生态环境用水率、U4-人均水资源量、U5-地表水劣V类断面比例、U6-城镇污水集中处理率、U7-工业废水处理达标率、U8-地表水实际COD浓度与控制断面责任目标比值。步骤3.2：确定城市水环境承载力评估灰类。在城市水环境承载力中设定4个评估灰类，对应评价等级：1级、2级、3级和4级，记为e=1,2,3,4.根据对被评价对象的具体分析，各灰类的灰数和白化权函数如下：（1）灰类e=1，其白化权函数表达式为：f1(x)=x9,x∈[0,9]1,x∈[9,∞)0,x∈(-∞,0)]]>。（2）灰类e=2,3其白化权函数表达式为：f2(x)=x-43,x∈[4,7]x-103,x∈[7,10),0,x∉(4,10)f3=x-23,x∈[2,5]x-83,x∈[5,8)0,x∉(2,8)]]>。（3）灰类e=4，其白化权函数表达式为：f4(x)=1,x∈[0,3]x-6-3,x∈[3,6)0,x∉(0,6)]]>。步骤3.3：综合计算评估值。应用下式计算城市水环境承载力评估指标Uj属于第e个灰类的灰色评估系数记为，结合权重，对指标Uj作综合评估，结果为r*，将它们构造成灰类评估向量r计算公式如下：rj*=fe(dj),r*=Σj=18wjrj*,r=r1r2r3r4]]>。将灰类评估结果r进行归一化处理，将灰色评价等级对应的分值组成向量D=[9,7,5,3]’,与灰类评估结果r进行综合，得到城市水环境承载力的等级综合评价值E为：E=rD.根据综合评估值E与哪个灰色评估等级最接近，可以判断出该城市水环境承载力属于哪一等级。运用灰色关联聚类分析等级评价模型对城市水环境承载力进行评价，其计算简单，结果清晰、明确，为区域科学制定水环境保护和管理决策提供了科学依据，对于多因素、多指标的城市水环境承载力评价具有很好的适用性，实验结果表明该专利技术方法符合城市水环境承载力的客观实际情况。附图说明图1是本专利技术的流程图。 具体实施方式在本实施例中，本专利技术主要是针对城市水环境承载力等级进行评价。如图1所述，该评价方法主要包括4个步骤：1）确定城市水环境承载力评价指标体系（1-1）；2）确定城市水环境承载力评价指标的权重（1-2）；3）划分城市水环境承载力评价指标的等级（1-3）；4）根据各项评价指标值和城市水环境承载力评价指标的等级，应用灰色关联聚类分析算法确定城市水环境承载力的等级（1-4）。具体流程如下：步骤1：评价指标体系的建立。根据Delphi专家咨询法从经济、社会、资源与环境、技术与管理等领域建立水环境承载力评价指本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于灰色聚类分析的城市水环境承载力等级评价算法，其具体步骤如下：1）根据Delphi专家咨询法建立城市水环境承载力评价指标体系；2）应用序关系分析法确定城市水环境承载力评价指标的权重；3）根据《国家环保局城市环境综合整治定量考核目标》和《全国人民生活小康水平的基本标准》将城市水环境承载力划分为4个等级，并给出等级标准；4）采用灰色加权聚类分析法确定城市水环境承载力的等级。
【技术特征摘要】
1.基于灰色聚类分析的城市水环境承载力等级评价算法，其具体步骤如下：1）根据Delphi专家咨询法建立城市水环境承载力评价指标体系；2）应用序关系分析法确定城市水环境承载力评价指标的权重；3）根据《国家环保局城市环境综合整治定量考核目标》和《全国人民生活小康水平的基本标准》将城市水环境承载力划分为4个等级，并给出等级标准；4）采用灰色加权聚类分析法确定城市水环境承载力的等级。
2.根据权利要求1所述的基于灰色聚类分析的城市水环境承载力等级评价算法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑夏铭，朱亚辉，
申请(专利权)人：西安元朔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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