TOPSIS法在黔南州河流水体质量综合评价中的应用

黔南民族医学高等专科学校(558003) 陆玉炯 余跃生

水体质量的评价方法较多，为探寻一种简单、快速、实用的水质综合评价方法，笔者根据黔南地区主要河流的断面水体水质监测数据，采用TOPSIS法对其水体质量进行综合评价。现将结果报道如下。

资料与方法

1.资料

资料来源于黔南州环保监测站对黔南5条主要河流的9个断面水体枯水期水质监测数据，见表1。河流及断面为漳江的回龙角和洗布河，都柳江的三都桥和交梨，清水江的茶园、营盘和川弓，红水河的罗羊，蒙江的边外河。水体环境质量指标9个:溶解氧(X1)、氨氮(X2)、五日生化需氧量(X3)、高锰酸盐指数(X4)、砷(X5)、汞(X6)、铅(X7)、悬浮物(X8)和石油类(X9)。

表1 枯水期黔南州河流水体环境单元水质监测数据(mg/L)

2.方法

采用TOPSIS法［1］进行分析，步骤简化为:①建立同趋势化的原始数据矩阵，以消除不同指标不同纲量及其数量级的差异对评价结果的影响。②对同趋势化的原始数据矩阵进行归一化处理，并建立相应的归一化的数据矩阵，其计算公式:u=(X－Xmin)(Xmax－Xmin)－1。③据归一化矩阵得到最优值向量A+和最劣值向量A－。④分别计算诸方案的评价指标值与最优方案和最劣方案的距离D+i和D－i，计算公式:D+i=SQRT∑(aijmax－ aij)2，Di－=SQRT∑(aijmin－aij)2，⑤计算诸评价指标与最优方案的接近程度Ci，计算公式:

结 果

1.同趋势化处理

表1中，除溶解氧(X1)为高优指标外，其他均为低优指标，故将溶解氧取倒数，转化为低优指标。

表2 黔南州河流水体环境单元水质监测数据归一化结果

2.归一化矩阵

将同趋势化后的数据进行归一化处理，得到归一化数据见表2。

3.确定最优方案和最劣方案

因监测指标均为低优指标，故最优值向量A+和最劣值向量A－分别为:

A+=min(0.0000，0.0000，0.0000，0.0000，0.0000，0.0000，0.0000，0.0000，0.0000)

A－=max(1.0000，1.0000，1.0000，1.0000，1.0000，1.0000，1.0000，1.0000，1.0000)

3.各断面水体单元指标值与最优方案和最劣方案的距离(D+i和D－i)，以及与最优方案的接近程度(Ci)，并按Ci(相对接近程度)值大小对各水体单元进行排序，见表3。Ci值越小，说明水质越好;反之，水质越差。

表3 不同水体单元水质评价结果

讨 论

水体环境评价的方法有多种，模糊聚类分析法、综合指标法、灰色系统法、因子分析法等已见报道［2－5］。TOPSIS法常用于系统工程中有限方案多目标决策分析，也可用于效益评价、卫生决策和卫生事业管理等多领域［1］。本法对样本资料无特殊要求，使用灵活简便，故应用日趋广泛。郭光武等［6］运用TOPSIS法对黔南地区12县(市)水体质量进行了综合评价，取得满意效果。本文表3结果显示，茶园Ci值(0.0003)最小，川弓Ci值(0.8138)最大，说明茶园水体水质最好，川弓水体水质最差。由表1可知，茶园水体断面中溶解氧指标(为高优指标)最高，其他污染指标均较低，水质相对最好，而川弓水体则相反，即溶解氧指标最低，其他污染指标均较高，其中氨氮、高锰酸盐指数、砷、汞、铅、悬浮物和石油类指标值为最高，水质相对最差。黔南州5条主要河流9个断面水体环境质量由好至差依次为:茶园、洗布河、回龙角、边外河、交梨、罗羊、三都桥、营盘、川弓，与实际情况相符合。结果表明TOPSIS法简便、快捷，是评价水体质量较理想的综合评价方法，值得推广应用。

1．康晓平．实用卫生统计学．北京:北京大学医学出版社，2002:140-143．

2．郭光武，王明祥，余跃生，等．黔南地区水体环境单元的模糊聚类分析．现代预防医学，2008，35(24):4766-4768．

3．王文强．综合指标法在地下水质评价中的应用．水利科技与经济，2008，14(1):54-55．

4．郑建青．水环境质量评价的灰色局势决策法．科技与管理，2003(3):29-31．

5．杨威，卢文索，李平，等．因子分析法在伊通河水质评价中的应用．水土保持研究，2007，14(1):113-114．

6．郭光武，陈小琴，余跃生，等．TOPSIS法在黔南地区12县(市)水质综合评价中的应用．黔南民族医专学报，2009，22(3):191-193．