[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

说明书

本发明公开了一种基于指标权重优化的河流水生态质量评价方法，包括如下步骤：采集河流的各指标数据；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；构建河流水生态质量综合评价模型，并对各指标处理值进行划分；结合河流水生态质量综合评价模型，计算各指标数据的实际权重值；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。本发明可反映河流水生态环境自身的完整循环链，采用改进层次分析法计算的权重值，有效解决了传统层次分析法中由于不同评价值的差异性与指标间存在重叠关系导致权重分配存在不均衡的问题。

技术领域

本发明涉及水生态质量评价技术领域，具体涉及一种基于指标权重优化的河流水生态质量评价方法。

背景技术

针对各类河流、流域质量评价的指标体系层出不穷，发达国家将水生态作为环境管理的基本单元，在实践应用上开展了长期细致的工作，与这些国家相比，我国水环境管理依然以污染源减排、水污染物控制为主，不符合水环境评价逐渐由水质考核向水质、水生态综合考核转变的需求导向，纵观国内外河流水生态评价的有关研究，总结发现相关技术存在一些不足：

(1)缺少系统评价，评价指标角度较为单一。指标多只集中于水质理化指标或水生态健康等某一方面，缺乏综合性，不能系统地反映河流水环境健康和体现河流水生态系统的循环链，导致评价结果有所偏颇；亦或评价指标过于冗杂，虽具有全面性，但未兼顾实际运用的便利性，不易操作；

(2)指标权重确定方法存在不足。对河流水生态质量等级评价来说，计算各项指标数据的权重是综合评价体系的重要环节。权重的合理与否直接关系到评价结果是否客观、合理。目前确定指标权重的方法主要有专家打分法、层次分析法、主成分分析法和模糊综合评价法等，运用层次分析法的较多，但根据当前对于层次分析法的研究可知，该方法具有一定缺陷：一是未考虑不同类别指标数据权重的差异性；二是不同指标数据之间存在关联性，计算时未考虑指标数据之间的重叠部分，导致权重分配存在不均衡问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于指标权重优化的河流水生态质量评价方法，旨在解决现有技术中评价方法的评价指标较为单一或过于繁杂的不足，有效解决了层次分析法中不同评价值的差异性和数据指标不独立导致权重分配存在不均衡的问题。

本发明采取以下技术方案实现：

一种基于指标权重优化的河流水生态质量评价方法，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；