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水源地水质评价及预测方法研究

汤爱中  
【摘要】:随着我国经济的快速发展,水资源短缺、浪费和污染问题日益突出,严重威胁着城乡居民用水安全和经济的可持续发展,因此加强水资源保护,建立和健全水质预警体系,对于预防水质污染事件的发生,保证居民饮用水水质安全具有重要意义 本文结合国家水体污染控制与治理科技重大专项“水质安全评价及预警关键技术研发与应用示范课题”,对于水源地水质安全评价及预测方法进行了深入的研究,主要工作和创新点如下: (1)进一步完善了水质安全评价及预警体系,包括水质安全评价方法、评价指标体系和评价指标分类及赋权等技术,并且在三个示范地进行了成功的应用。 (2)提出了一种基于组合权重的水质评价方法。首先根据水质评价的特点,使用层次分析法、熵值法和超标加权法计算水质指标的主客观权重,并且利用基于理想点法的权重合成方法进行权重合成,得到水质指标的组合权重。然后选取典型的水质指标作为证据,利用基于组合权重的证据合成规则进行证据合成,并根据合成结果选取信任度最高的水质类别作为该水质评价类别。该方法中水质指标组合权重综合考虑了水质指标的危害程度、存在水平等因素,相对于传统单一的水质指标权重计算方法,赋权结果更为合理。实际应用表明该方法是客观有效的,评价结果符合实际水质污染状况,同时利用该方法能够进行水质变化趋势的分析。 (3)利用混沌理论进行水质时间序列预测方法的研究。本文利用主分量分析法、饱和关联维数和最大Lyapunov指数研究水质时间序列的混沌特性,结果表明水质时间序列具有混沌特性。在水质时间序列混沌特性的研究基础上,提出了基于支持向量机的水质混沌时间序列预测方法。该方法首先对水质时间序列进行相空间重构,然后利用支持向量机对相空间中各点之间的运动变化关系进行建模,同时利用粒子群算法进行支持向量机参数的优化,最后利用该支持向量机模型进行水质预测。水质预测结果具有一定的精度,表明该方法具有一定的有效性和可行性。


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