[发明专利]一种基于灰云模型的河流沉积物重金属污染二维评价方法

说明书

本发明属于重金属污染评价领域，涉及一种基于灰云模型的河流沉积物重金属污染二维评价方法。该方法采用正态灰云模型取代传统的白化权函数，用组合赋权法代替传统赋权值，通过层次分析法和熵权法分别并确定各重金属评价指标的权重，再通过差异系数法进行线性组合，得到具有主客观意义的组合权重。为解决重金属评价指标等级归属不一致的综合评判问题，引入模糊熵作为第二维评价系统，反映河流的污染复杂度。从而实现模糊熵‑灰云模型二维河流污染评价，从宏观污染等级与微观复杂度两层面有效揭示河流污染状况，得出更直观全面的结果。本发明客观真实地反映了重金属综合污染情况，为河流污染评价研究提供可行的新思路。

技术领域

本发明属于重金属污染评价领域，涉及一种基于灰云模型的河流沉积物重金属污染二维评价方法。

背景技术

随着工业化和城镇化迅速发展，大量污染物通过不同途径进入土壤水体等环境中，导致水体环境污染问题愈加严重，其中重金属污染尤为突出。沉积物是自然界中众多物质的汇聚库之一。自然界中大部分物质会经过各种途径进入到介质环境中，然后被悬浮颗粒物吸附，并在复杂的水动力学的作用下进行迁移，当其负荷量超过迁移能力时，便逐步沉积下来，从而使其蓄积在沉积物中。重金属是目前沉积物中存在的典型污染物质，它的蓄积对整个水生生物群落或者水生生态系统造成严重的危害。因此，加强沉积环境中重金属的环境质量评价，是确保流域水生生态环境的重要保障。

目前对沉积物环境重金属的污染评价方法有地累积指数法、内梅罗污染指数法、潜在生态危害指数模型法等。综合数学方法包括物元分析法、模糊综合评价法、灰色聚类分析法等。上述方法都有各自的优缺点，因此在重金属污染评价中常常将不同方法组合运用。然而沉积物环境本身所存在复杂性和综合性，并且沉积物重金属污染具有很强的渐变性和模糊性。大多数方法以及传统的白化权函数均不能刻画出评价系统过程中的随机性，其函数形式单一，具体形式难以确定，灰色概念转化不准确。目前的一些对河流沉积物重金属污染评价的方法都没有考虑到决策者主观判断的随机性，未将评价信息的模糊性和随机性结合表达，无法准确客观地评价出河流沉积物重金属的污染情况。

同时在沉积物重金属污染评价的大部分指数方法或者数学模型中，评价的结果大都以污染等级单一模式，没有考虑到指标等级归属不一致的综合评判问题，特别是各评价指标级别归类差别较大时，单一的以等级作为最终评价结果难以真实全面地反映河流污染状态。

发明内容

为了解决沉积物重金属的污染评价信息过程中存在随机性和模糊性的问题，本发明提出了组合赋权法和正态灰云白化权模型的二维评价方法，即采用将主客观赋权进行组合的权重代替传统的赋权法，得到指标更为客观的权重值，结合正态灰云白化权函数对河流沉积物重金属进行综合污染评价。并为解决指标等级归属不一致的综合评判问题，引入模糊熵作为第二维评价系统，反映河流的污染复杂度，从宏观污染等级与微观复杂度两层面有效揭示河流污染状况，得到更直观全面的结果。

一种基于灰云模型的河流沉积物重金属污染二维评价方法，具体步骤如下：

(1)获取河流沉积物重金属的监测数据，建立评价指标集U＝{u₁,u₂,…u_m}，其中u_i为评价对象重金属，i＝1,2,…,m，共有m个重金属评价指标；建立评价聚类样本N＝{n₁.n₂…n_n}，n_j为聚类样本，即采样河流样本，j＝1,2,…,n，共有n个采样河流样本；建立评价等级集V＝{v₁,v₂,…v_k}，v_b为重金属的评价等级，b＝1,2,…,k，共有k个评价等级，评价等级由《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)标准和环境背景值确定，将河流沉积物污染状况划分为清洁水平、轻度污染和重度污染水平；