TOPSIS法在黔南州河流水體質量綜合評價中的應用

黔南民族醫學高等專科學校(558003) 陸玉炯 余躍生

水體質量的評價方法較多，為探尋一種簡單、快速、實用的水質綜合評價方法，筆者根據黔南地區主要河流的斷面水體水質監測數據，采用TOPSIS法對其水體質量進行綜合評價。現將結果報道如下。

資料與方法

1.資料

資料來源于黔南州環保監測站對黔南5條主要河流的9個斷面水體枯水期水質監測數據，見表1。河流及斷面為漳江的回龍角和洗布河，都柳江的三都橋和交梨，清水江的茶園、營盤和川弓，紅水河的羅羊，蒙江的邊外河。水體環境質量指標9個:溶解氧(X1)、氨氮(X2)、五日生化需氧量(X3)、高錳酸鹽指數(X4)、砷(X5)、汞(X6)、鉛(X7)、懸浮物(X8)和石油類(X9)。

表1 枯水期黔南州河流水體環境單元水質監測數據(mg/L)

2.方法

采用TOPSIS法［1］進行分析，步驟簡化為:①建立同趨勢化的原始數據矩陣，以消除不同指標不同綱量及其數量級的差異對評價結果的影響。②對同趨勢化的原始數據矩陣進行歸一化處理，并建立相應的歸一化的數據矩陣，其計算公式:u=(X－Xmin)(Xmax－Xmin)－1。③據歸一化矩陣得到最優值向量A+和最劣值向量A－。④分別計算諸方案的評價指標值與最優方案和最劣方案的距離D+i和D－i，計算公式:D+i=SQRT∑(aijmax－ aij)2，Di－=SQRT∑(aijmin－aij)2，⑤計算諸評價指標與最優方案的接近程度Ci，計算公式:

結 果

1.同趨勢化處理

表1中，除溶解氧(X1)為高優指標外，其他均為低優指標，故將溶解氧取倒數，轉化為低優指標。

表2 黔南州河流水體環境單元水質監測數據歸一化結果

2.歸一化矩陣

將同趨勢化后的數據進行歸一化處理，得到歸一化數據見表2。

3.確定最優方案和最劣方案

因監測指標均為低優指標，故最優值向量A+和最劣值向量A－分別為:

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.各斷面水體單元指標值與最優方案和最劣方案的距離(D+i和D－i)，以及與最優方案的接近程度(Ci)，并按Ci(相對接近程度)值大小對各水體單元進行排序，見表3。Ci值越小，說明水質越好;反之，水質越差。

表3 不同水體單元水質評價結果

討 論

水體環境評價的方法有多種，模糊聚類分析法、綜合指標法、灰色系統法、因子分析法等已見報道［2－5］。TOPSIS法常用于系統工程中有限方案多目標決策分析，也可用于效益評價、衛生決策和衛生事業管理等多領域［1］。本法對樣本資料無特殊要求，使用靈活簡便，故應用日趨廣泛。郭光武等［6］運用TOPSIS法對黔南地區12縣(市)水體質量進行了綜合評價，取得滿意效果。本文表3結果顯示，茶園Ci值(0.0003)最小，川弓Ci值(0.8138)最大，說明茶園水體水質最好，川弓水體水質最差。由表1可知，茶園水體斷面中溶解氧指標(為高優指標)最高，其他污染指標均較低，水質相對最好，而川弓水體則相反，即溶解氧指標最低，其他污染指標均較高，其中氨氮、高錳酸鹽指數、砷、汞、鉛、懸浮物和石油類指標值為最高，水質相對最差。黔南州5條主要河流9個斷面水體環境質量由好至差依次為:茶園、洗布河、回龍角、邊外河、交梨、羅羊、三都橋、營盤、川弓，與實際情況相符合。結果表明TOPSIS法簡便、快捷，是評價水體質量較理想的綜合評價方法，值得推廣應用。

1．康曉平．實用衛生統計學．北京:北京大學醫學出版社，2002:140-143．

2．郭光武，王明祥，余躍生，等．黔南地區水體環境單元的模糊聚類分析．現代預防醫學，2008，35(24):4766-4768．

3．王文強．綜合指標法在地下水質評價中的應用．水利科技與經濟，2008，14(1):54-55．

4．鄭建青．水環境質量評價的灰色局勢決策法．科技與管理，2003(3):29-31．

5．楊威，盧文索，李平，等．因子分析法在伊通河水質評價中的應用．水土保持研究，2007，14(1):113-114．

6．郭光武，陳小琴，余躍生，等．TOPSIS法在黔南地區12縣(市)水質綜合評價中的應用．黔南民族醫專學報，2009，22(3):191-193．