[发明专利]一种基于指标权重优化的河流水生态质量评价方法

权利要求书

1.一种基于指标权重优化的河流水生态质量评价方法，其特征在于：包括如下步骤；

步骤S1、采集河流的各指标数据，所述指标数据包括水质要素A、水生态要素B和沉积物要素C，所述水质要素A包括化学需氧量指标A₁、氨氮指标A₂和总磷指标A₃，所述水生态要素B包括底栖动物BMWP指数B₁、底栖动物BPI指数B₂、浮游动物Shannon-Wiener多样性指数B₃和浮游动物丰富度指数B₄，所述沉积物要素C包括沉积物全氮指数C₁、沉积物总磷指数C₂和沉积物重金属潜在风险生态指数C₃；

步骤S2、按正向指标处理序列和逆向指标处理序列对各指标数据进行划分和标准化处理，得到正向指标处理值和逆向指标处理值；

步骤S3、构建包括目标层、准则层和指标层的河流水生态质量综合评价模型，所述目标层、准则层和指标层为阶梯层次且由高到低依次降序排列，所述目标层包括河流水生态质量要素S；所述准则层包括水质要素A、水生态要素B和沉积物要素C；将与水质要素A、水生态要素B和沉积物要素C对应的正向指标处理值和逆向指标处理值划分至各指标层；

步骤S4、结合河流水生态质量综合评价模型，计算各项指标数据的理论权重值，采用改进层次分析法优化理论权重值，对河流水生态质量综合评价模型进行修正，得到实际权重值；

步骤S5、根据正向指标处理值和逆向指标处理值，结合各指标数据对应的实际权重值，计算河流水生态质量综合指数，依据河流水生态质量综合指数划分水生态质量等级。

2.根据权利要求1所述的一种基于指标权重优化的河流水生态质量评价方法，其特征在于：所述步骤S2中正向指标处理值和逆向指标处理值的具体计算过程为：

S21：对各指标数据进行划分，得到正向指标原值和逆向指标原值；

S22：按正向指标处理序列和逆向指标处理序列将正向指标原值和逆向指标原值进行标准化处理，得到正向指标处理值和逆向指标处理值，

正向指标处理序列：

逆向指标处理序列：

式中：y′_Zk表示第k项正向指标处理值，y′_Zk∈(0，1)；y_Zk表示第k项正向指标原值；y_Zksu表示第k项正向指标标准的上限值；y′_Nj表示第j项逆向指标处理值，y′_Nj∈(0，1)；y_Nj表示表示第j项逆向指标原值；y_Njsu表示第j项逆向指标标准的上限值；y_Njsd表示第j项逆向指标原值的下限值。

3.根据权利要求2所述的一种基于指标权重优化的河流水生态质量评价方法，其特征在于，所述步骤S4中对河流水生态质量综合评价模型进行修正的过程具体包括如下步骤：

S41：建立评价模型，同层指标数据进行与上一层对应各要素的两两对比，并按设定的AHP标度表得到多个评价值；

S42：建立关于评价值的判断矩阵，利用MATLAB对判断矩阵进行层次单排序并计算检验系数CR，对检验系数CR进行检验系数阈值判断，计算满足检验系数阈值条件的检验系数CR对应的理论权重值；

S43：按照各评价值与准则层各要素的对应关系，对评价模型的理论权重值进行优化修改，利用SL395-2007技术准则结合分类统计法计算得到修正权重值，公式如下：

式中：表示指标数据Y_i的修正权重值，Y＝A，B，C，i≤4；

表示m个评价值计算得到的指标数据Yi的理论权重值，m∈(1，n)；

为n-m个评价值计算得到的指标数据巧的理论权重值；

n表示评价值的总数，m表示第m个评价值；

S44：基于各指标数据之间的相关系数，选取超过设定的相关系数阈值的相关系数对应的指标数据，对指标数据的修正权重值进行权重值再分配，消除其重叠部分，对所有选取超过设定的相关系数阈值的相关系数对应的指标数据进行权重值再分配后，对其余未超过设定的相关系数阈值对应的指标数据进行相应加权调整，使所有指标数据实际权重值之和为1。