一种河道水体综合评价方法技术

本发明专利技术涉及一种河道水体综合评价方法，包括以下步骤：步骤S1、建立三级指标评价体系，所述三级指标评价体系包括一级指标、二级指标和三级指标，所述三级指标包括多个等级；步骤S2、通过物元分析法对河道水体的黑臭程度进行量化评价，包括建立三级指标的指标评价矩阵、对指标评价矩阵和指标评价矩阵所对应的指标向量进行归一化处理和根据归一化处理后的指标评价矩阵和指标向量确定关联度；步骤S3、通过层次‑德尔菲分析法确定各项所述三级指标的权重，并通过设置专家评判表、建立专家评价矩阵、计算评价向量夹角，并使用归一化后的专家评判一致度对权重修正。

A Comprehensive Evaluation Method for River Water

The present invention relates to a comprehensive evaluation method of river water body, which includes the following steps: establishing a three-level index evaluation system, the three-level index evaluation system includes a first-level index, a second-level index and a third-level index, and the three-level index includes several levels; and (2) quantifying the black and odor degree of river water body by matter element analysis, including establishing three-level index. Indicator evaluation matrix, normalize the corresponding index vectors of index evaluation matrix and index evaluation matrix, and determine the correlation degree according to the normalized index evaluation matrix and index vectors; _. Determine the weight of the three-level indicators through hierarchical Delphi analysis method, and through setting up expert evaluation table, establishing expert evaluation matrix and calculating evaluation. Vector angle is included, and the weights are corrected by using the normalized expert evaluation consistency.

【技术实现步骤摘要】
一种河道水体综合评价方法
本专利技术涉及环保领域，尤其涉及一种河道水体综合评价方法。
技术介绍
随着我国经济的快速发展与人们生活水平的提高，城市景观河道水体面临着工业废水排放、生活污水汇入、城镇面源污染加剧、生态功能丧失等挑战，国内较多城市出现了河道黑臭现象，给城市发展及居民生活质量带来了众多不利影响。在我国全面深化改革、开启生态文明建设进程中，我国也开始了城市黑臭河道开展综合整治，在开展有效治理与改善措施基础上，如何评价城市河道黑臭水体在整治前后的效果以及长效运行效果，对实现城市水环境可持续提升显得尤为重要。根据住房城乡建设部和环境保护部联合发布的《城市黑臭水体整治工作指南》，城市黑臭水体是指城市建成区内呈现令人不悦的颜色和(或)散发令人不适气味的水体的统称。黑臭河道的形成主要是由于大量有机污染物进入水体后，好氧微生物的生化作用消耗了水体中大量的O2，导致厌氧细菌大量繁殖，使有机物腐败、分解、发酵，分解为NH3-N、腐殖质、H2S等有臭气体逸出水面进入大气，同时水中铁、锰等重金属被还原，与水中的硫离子形成了大量带负电胶体的物质悬浮颗粒，使水体变黑、变臭。然而目前针对黑臭河道的评价，大多数采用比较简单的水质指标评价，并不能全面反映黑臭河道治理前后的综合效果以及长效运行效果，且与《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》中规定的水质指标缺少联系。关于评价问题目前的分析方法有很多，诸如聚类分析、典范对应分析法、蒙特卡洛模拟分析法、熵权综合指数法、模糊综合评价法、灰色关联度分析法等。但以上方法针对城市河道黑臭水平的评价相关程度不够契合：聚类分析是探索性分析方法，适用于数据挖掘；典范对应分析法虽然将样方数据与环境因子进行矩阵结合分析关联度，但是原始方法存在“弓形效应”问题；蒙特卡洛模拟分析法是基于概率统计方法基础进行的系统模拟，对于城市黑臭问题的模拟缺乏合适的数学概率模型；熵权综合指数法是一种基于指标变异程度进行权重修正的方法，由于城市黑臭河道选取指标信息量固定，故而该方法修正作用不明显；模糊综合评价法计算较为复杂，且当指标集个数较多时存在分辨率低的问题；灰色关联度分析法多用于分析不同因素对系统随时间影响与关联度的判断。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种河道水体综合评价方法，提升河道水体综合评价的准确度。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种河道水体综合评价方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1、建立三级指标评价体系，所述三级指标评价体系包括一级指标、二级指标和三级指标，所述三级指标包括多个等级；步骤S2、通过物元分析法对河道水体的黑臭程度进行量化评价，包括建立三级指标的指标评价矩阵、对指标评价矩阵和指标评价矩阵所对应的指标向量进行归一化处理、以及确定归一化处理后的指标评价矩阵与所述三级指标的各个等级之间的关联度；步骤S3、通过层次-德尔菲分析法确定关联度中各项三级指标的权重，接收多个针对所述各项三级指标的权重判断矩阵，计算各个权重判断矩阵的平均一致度并对所有平均一致度进行归一化处理得到相对一致度，使用所述相对一致度对三级指标的权重进行修正。本专利技术的有益效果在于：传统的河道生态评价方法中缺乏合适的指标评价权重的修正方法，导致经过层次分析后的结果受主观因素影响较多，本专利技术采用德尔菲法进行层次分析后的权重修正，其本质上是一种反馈匿名函数法，接收多个针对所述各项三级指标的权重判断矩阵，经归纳、统计后，以简便、直观的方式进行评判比较，相比于传统直接的层次分析法，加入德尔菲修正的结果更加客观公正，对于真实的指标对目标城市河道的黑臭影响评价更加准确，使该方法对于河道的适用范围也更广。附图说明图1所示为本专利技术的河道水体综合评价方法流程图；图2所示为本专利技术的河道水体综合评价指数指标体系构建图；具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本专利技术最关键的构思在于：引入德尔菲法作为权重修正手段，形成了更为准确的综合评价方法，接收多个针对所述各项三级指标的权重判断矩阵，之后计算各个权重判断矩阵的相对一致度并使用相对一致度对三级指标的权重进行修正，使得整体评价方法的准确度更高，修正的结果更加客观公正，适用的评价指标更为广泛的特性。请参照图1和图2所示，本专利技术的一种河道水体综合评价方法，包括多指标多层次评价方法的建立和相关权重的赋予和修正，评价目标河道的综合黑臭程度，给城市黑臭河道的综合整治方案的提出以及治理后水质改善效果评估提供参考和建议。步骤S1、建立评价体系：基于城市内河的生态特征等特点，明确评价角度与评价指标，建立三级指标评价体系，对河道黑臭水平、富营养化水平、生物多样性水平、水动力学水平等方面进行评价，城市河道综合评价指标体系及其解释如表1所示。表1城市河道综合评价指标体系及其解释进一步的，确定三级指标的评价等级：根据上述三级指标，参考《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》与《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》，结合实际黑臭河道情况，将各指标划分成六级，并进行区间划分，如表2所示：表2三级指标定量区间划分等级步骤S2、通过物元分析法对河道水体的黑臭程度进行量化评价，包括建立三级指标的指标评价矩阵、对指标评价矩阵和指标评价矩阵所对应的指标向量进行归一化处理、以及确定归一化处理后的指标评价矩阵与所述三级指标的各个等级之间的关联度；具体如下：将三级指标的指标评价矩阵设为Y'i，其中Y'i的三级指标对每一等级的评价值用L'ij(i＝1、2、……、17，j＝1、2、3、4、5、6)表示，i表示对应的第i个三级指标，j表示对应的一、二、三、四、五、六级。进一步的，对指标评价矩阵和指标评价矩阵所对应的指标向量进行归一化处理的具体方法为：对指标评价矩阵Y'i中的评价值进行归一化处理，使其评价值隶属于[0，1]的区间，若指标评价矩阵Y'i中三级指标的节域是严格的闭区间，将每个经典域的端点值除以节域的右端点值，若节域是[m，+∞)的半闭半开区间，则将m扩大四倍后的值设为节域右端点值，然后将每个经典域的端点值除以节域的右端点值，最后得到归一化后的指标评价矩阵Yi，其中每个三级指标的经典域用Lij表示；对指标向量中的评价值的归一化处理，使其评价值隶属于[0，1]的区间，用b'分别除以Y'i中第i个三级指标归一化时所除以的数值，得到归一化后的指标向量B，其中B＝(b1、b2、…bi…b17)，bi(i＝1、2、……17)代表规范化处理后第i个三级指标的评价值，B代表规范化处理后的指标向量。进一步的，所述经典域的物元矩阵表示方法为：将三级指标的等级Q分为6个等级Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，每个等级中各个指标En对应不同的量值范围，特征En的量值范围为Xpj＝[Apj，Bpj](p＝1，2，3，4，5，6)，则经典域的物元矩阵Kp可表示为：所述节域的物元矩阵表示方法为：Q0为各个等级的Qp构成，则将K0称为节域物元，其量值范围为X0j＝[A0j，B0j]，黑臭河道的综合黑臭程度的节域物元矩阵K0可表示为：进一步的，所述关联度的确定方法为：将关联度设为T，计算评价指标矩阵Gi关于等级j的关联度T：上式中，W′为每个指标进过修正后的权重，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种河道水体综合评价方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1、建立三级指标评价体系，所述三级指标评价体系包括一级指标、二级指标和三级指标，所述三级指标包括多个等级；步骤S2、通过物元分析法对河道水体的黑臭程度进行量化评价，包括建立三级指标的指标评价矩阵、对指标评价矩阵和指标评价矩阵所对应的指标向量进行归一化处理、以及确定归一化处理后的指标评价矩阵与所述三级指标的各个等级之间的关联度；步骤S3、通过层次‑德尔菲分析法确定关联度中各项三级指标的权重，接收多个针对所述各项三级指标的权重判断矩阵，计算各个权重判断矩阵的平均一致度并对所有平均一致度进行归一化处理得到相对一致度，使用所述相对一致度对三级指标的权重进行修正。

【技术特征摘要】
1.一种河道水体综合评价方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1、建立三级指标评价体系，所述三级指标评价体系包括一级指标、二级指标和三级指标，所述三级指标包括多个等级；步骤S2、通过物元分析法对河道水体的黑臭程度进行量化评价，包括建立三级指标的指标评价矩阵、对指标评价矩阵和指标评价矩阵所对应的指标向量进行归一化处理、以及确定归一化处理后的指标评价矩阵与所述三级指标的各个等级之间的关联度；步骤S3、通过层次-德尔菲分析法确定关联度中各项三级指标的权重，接收多个针对所述各项三级指标的权重判断矩阵，计算各个权重判断矩阵的平均一致度并对所有平均一致度进行归一化处理得到相对一致度，使用所述相对一致度对三级指标的权重进行修正。2.根据权利要求1所述的河道水体综合评价方法，其特征在于：所述一级指标为河道水体综合评价指标；所述二级指标包括黑臭水平、富营养化水平、生物多样性水平、水动力学水平；所述三级指标包括所述黑臭水平下的五日生化需氧量、化学需氧量、氨态氮、溶解氧、二价硫离子、色度、氧化还原电位和表观污染指数，所述富营养化水平下的硝态氮、总磷、总氮和叶绿素a，所述生物多样性水平下的Shannon-weaner多样性指数、Margalef多样性指数和Simpson多样性指数，水动力学水平下的断面水流平均速度和滞留时间。3.根据权利要求1所述的河道水体综合评价方法，其特征在于：所述指标评价矩阵的具体建立方法为：将三级指标的指标评价矩阵设为Y'i，其中Y'i的三级指标对每一等级的评价值用L'ij(i＝1、2、……、17，j＝1、2、3、4、5、6)表示，i表示对应的第i个三级指标，j表示对应的一、二、三、四、五、六级。4.根据权利要求3所述的河道水体综合评价方法，其特征在于：对指标评价矩阵和指标评价矩阵所对应的指标向量进行归一化处理的具体方法为：对指标评价矩阵Y'i中的评价值进行归一化处理，使其评价值隶属于[0，1]的区间，若指标评价矩阵Y'i中三级指标的节域是严格的闭区间，将每个经典域的端点值除以节域的右端点值，若节域是[m，+∞)的半闭半开区间，则将m扩大四倍后的值设为节域右端点值，然后将每个经典域的端点值除以节域的右端点值，最后得到归一化后的指标评价矩阵Yi，其中每个三级指标的经典域用Lij表示；对指标向量中的评价值的归一化处理，使其评价值隶属于[0，1]的区间，用b'分别除以Y'i中第i个三级指标归一化时所除以的数值，得到归一化后的指标向量B，其中B＝(b1、b2、…bi…b17)，bi(i＝1、2、……17)代表规范化处理后第i个三级指标的评价值，B代表规范化处理后的指标向量。5.根据权利要求4所述的河道水体综合评价方法，其特征在于：所述经典域的物元矩阵表示方法为：将三级指标的等级Q分为6个等级Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，每个等级中各个指标En对应不同的量值范围，特征En的量值范围为Xpj＝[Apj，Bpj](p＝1，2，3，4，5，6)，则经典域的物元矩阵Kp可表示为：所述节域的物元矩阵表示方法为：Q0为各个等级的Qp构成，则将K0称为节域物元，其量值范围为X0j＝[A0j，B0j]，黑臭河道的综合黑臭程度的节域物元矩阵K0可表示为：6.根据权利要求1所述的河道水体综合评价方法，其特征在于：所述关联度的确定方法为：将关联度设为T，计算评价指标矩阵Gi关于等级j的关联度T：上式中，W′为每个指标进过修正后的权重，T(x)为同一指标不同安全等级对应的关联函数值中最...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜朝丹，李汇沣，陈美香，李双强，游丽燕，刘佳，陈若其，张非凡，叶广宇，黄翔峰，陆丽君，
申请(专利权)人：福建海峡环保集团股份有限公司，同济大学，
类型：发明
国别省市：福建,35