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基于投影尋蹤等級評價模型的大伙房水庫水質評價

文檔作者：陳默文檔來源：遼寧省阜新市水利勘測設計研究院		點擊數：	更新時間： 2025年08月29日
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上一篇：基于物聯網的水源水質監測技術研究

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第52卷第12期甘肅水利水電技術V01．52．No．12
2016年12月GANSU WATER RESOURCESAND HYDROPOWER TECHNOLOGY Dec．．2016
·水文水資源·
基于投影尋蹤等級評價模型的大伙房水庫水質評價
陳默
(遼寧省阜新市水利勘測設計研究院，遼寧阜新123000)
摘要：介紹了投影尋蹤等級評價模型的各個步驟，采用該模型評價了大伙房水庫水質，得出取樣點的豐水期水質較桔
水期差，水庫監測斷面水質為Ⅲ、Ⅳ類水質，水體富營養化較嚴重，主要原因是總氮嚴重超標，并將評價結果與綜合污
染指數法評價結果比較，總體看來，兩種評價方法得出的結果基本一致，采用投影尋蹤等級評價模型進行水質評價是
完全可行的。
關鍵詞：投影尋蹤等級評價模型；大伙房水庫；水質評價
中圖分類號：TV697．1；X824 文獻標志碼：A 文章編號：2095-0144(2016)12—0001—03
20世紀60年代末70年代初，Kruscal首先提
出了投影尋蹤方法，1974年，Friedman和Tukey對
投影尋蹤方法作了深入的研究，明確提出了投影尋
蹤思想，即將樣本數據投影到低維空間上，對投影得
到的低維構形，通過定義好的投影指標，用計算機尋
求使投影指標達到極大地一個(或幾個)投影方向
(或平面)上的數據投影，由計算機圖像系統顯示出
來，然后用肉眼直接判斷數據結構特征【”。
1 投影尋蹤等級評價模型
投影尋蹤等級評價模型(Projection Pursuit Grade
Evalution Model，簡稱PPE)的建模過程包括如下幾
步[2-71。
步驟l：樣本評價指標集的歸一化處理。設評價
等級表中各指標值的樣本集為k’(i，j)li=l，2?n；j=l，
2?p)，其中菇+(i√)為第i個樣本第歹個指標值，n,p
分別為樣本的個數(樣本容量)和指標的數目。為消
除各指標值的量綱和統一各指標值的變化范圍，可
采用下式進行極值歸一化處理：
對于越大越優的指標：石(i√)=三號等二蘭堅興
菇一U，—嗡商nU， 對于越小越優的指標：石(i√)=魚焉婪掣菇r—U，—噶旆U，
其中，算一(『)、xmq)分別為第．『個指標值的最大
值和最小值，菇(幼)為指標特征值歸一化的序列。本
次水質評價各參數最大值及最小值采用地表水環境
質量標準(表1)。
表1投影尋蹤法評價項目地表水限值mgm
注：引自GB 3838—2002{地表水環境質量標準》
收稿日期：2016—11—20
作者簡介：陳默(1983一)，女(蒙古族)，遼寧阜新人，工程師，碩士，主要從事水利工程設計，E—mml：23055024@qq．corn。
萬方數據
2016年第12期甘肅水利水電技術第52卷
步驟2：構造投影指標函數Q(僅)。PPE方法就
是把P維數據{x(i,j)lj=l，2··．p)綜合成以a={僅(1)，a
(2)，理(3)?a(p))為投影方向的一維投影值三(i)：
上
z(i)=Σa(j)x(i，_『) (扛1，2?n)
j=l
然后根據{彳(i)I扛1，2?n)的一維散布圖進行分
類。其中a(j)為單位長度向量。綜合投影指標值時，
要求投影值z(i)的散布特征應為：局部投影點盡可能
密集，最好凝聚成若干個點團，而在整體上投影點團
之間盡可能散開。因此，投影指標函數可以表達成：
Q(0c)=S：·D：
其中，&amp;amp;為投影值z(i)的標準差，豌為投影值z(i)的
局部密度，即
見=乞乞(R-r(i,j))·u(R-r(i√))
i=1 j=l
其中，E(z)為序列{z(i)Ii=1，2?n)的平均值，R為
局部密度的窗口半徑，它的選取既要使包含在窗
口內的投影點的平均個數不太少，避免滑動平均
偏差太大，又不能使它隨著11,的增大而增加太
高，R可以根據試驗來確定，其取值范圍r愀+
(p／2)≤R≤2p，r(i，i)表示樣本之間的距離，r(i，
i)=k(i)呻(．『)|，M(t)為一單位階躍函數，當t≥0
時，其值為l，當，t<0時其函數值為0。
步驟3：優化投影指標函數。當各指標值的樣本
集給定時，投影指標函數p(d)只隨著投影方向a
變化而變化。不同的投影方向反映不同的數據結構
特征，最佳投影方向就是最大可能暴露高維數據某
類特征結構的投影方向，因此可以通過求解投影指
標函數最大化問題來估計最佳投影方向，即
最大化目標函數：Max：p(理)=S：·D：
三
約束條件：s咄藝a2(j)=l
j=J
這是一個以{a(『)!『=1，2?p)為優化變量的復雜
非線性優化問題，用傳統的優化方法處理較難。因
此，應用模擬生物優勝劣汰與群體內部染色體信息
交換機制的基于實數編碼的加速遺傳算法(RAGA)
來解決其高維全局尋優問題。
步驟4：等級評價。把由步驟3求得的最佳投影
方向僅+代人步驟2中的公式后可得評價等級標準
表中各經驗等級樣本點的投影值z+(i)，根據各經驗
等級和各經驗等級對應的投影值z+(i)建立投影尋
蹤等級評價模型y+砜z)，然后將待評價樣本進行歸
一化處理，計算待評價樣本的投影值z(i)，將投影值
z(i)代入投影尋蹤等級評價模型)，+吼z)，最后得出
各評價樣本的所屬等級。
2大伙房水庫水質監測結果
大伙房水庫是一座防洪、供水、灌溉、發電、養
魚等多種功能的大型水利樞紐工程，是撫順、沈陽
兩市生活飲用水的重要水源地，本次依據大伙房
水庫2016年水質監測結果進行評價。監測結果見
表2。
3評價結果
表1中水庫水污染評價等級為5級，每個樣本
有10個評價指標，即屬于10維數據，對表1、表2中
水質等級標準建立PPE模型。RAGA優化過程中選
定父代初始種群規模為n=100，交叉概率p。=0．80，
變異概率pm=0．80，優秀個體數目選定為20個，a=
0．05，加速次數為4，得出最佳投影方向僅+=
(0．2383，0．4506，0．0406，0．086，0．0636，0．5099，0．636
9，0．2479，0．2231，1．9162×10。12)。可知對水質影響
因子排序為：總氮>汞>氨氮>總磷>溶解氧>大
腸菌群>五日生化需氧量>氟化物>高錳酸鹽指
數>石油類，其中溶解氧、總磷、大腸菌群對水質的
影響程度差不多。將O／+代人步驟2公式中即得各個
水污染等級標準樣本的投影值彳+(i)=(0．0000，
0．2740，0．7108，1．2594，2．2738)。投影值散布見圖1，
誤差分析見表3。
平均絕對誤差為一0．004 12，平均相對誤差
為0．488 8％。可見PPE模型精度較高，可以用
來描述各水污染評價指標與水污染評價等級之
間的關系。
計算表2中7個監測斷面的枯水期、豐水期的
水質因子的水污染綜合評價投影值，得出評價結果
見表4，同時表4中也列出了綜合污染指數評價法
計算出的評價等級罔。
萬方數據
第12期陳默：基于投影尋蹤等級評價模型的大伙房水庫水質評價第52卷
表2大伙房水庫2016年水質監測結果
斷面溶解氧氨氮高錳酸鹽指數生化需氧量氟化物汞總氮總磷大腸菌群石油類
北枯8．77 O．365 2．670 0．40 0．000 030 0 2．84 0．010 16 000 0．043
北豐7．93 0．210 3．030 O．930 O．47 0．000 033 0 2．76 0．055 16 000 0．012
古枯8．57 0．130 2．170 0．870 0．33 0．000 030 0 2．21 0．010 1 236 0．054
古豐7．60 O．145 2．900 1．230 0．47 0．000 030 0 2．44 0．040 1 1 833 0,017
臺枯9．27 O．170 1．830 O．470 O．27 O．000 050 0 2．48 O．030 6 523 O．022
臺豐8．37 0．100 2．400 1．200 0．40 O．000 027 0 1．74 0．050 4 397 O．005
73枯9．60 0．220 3．275 1．475 O．40 O．000 020 0 2．25 0．040 87 0．022
73豐8．17 O．120 3．870 1．870 0．40 0．000 023 0 2．74 0．070 1 437 O．014
7枯8．69 0．170 3．270 O．760 O．17 0．000 017 5 2．36 0 47．5 0．031
7豐
撫枯
6．30 0．094 3．150 1．030 0．27
8．63 0．160 3．030 0．530 0．17
撫豐5．10 0．070 2．770 0．770 O．23
2．28 0 24 0．010
2．82 0．010 87 0．014
3．15 0．015 5 480 0．010
37枯8．41 0．190 3．430 1．280 0．20 0．000 018 0 2．12 0 36 0．025
37豐6．60 O．140 3．210 1．100 O．27 2．35 0 68 0．01 1
注：北表示北雜木斷面，古表示古樓斷面，臺溝表示臺溝斷面，73表示渾73斷面，7表示渾7斷面，73表示渾73斷面，撫表示撫順取水口
斷面，枯表示枯水期，豐變瘦豐水期
^
趔
鼎
神
投影值：‘(i)
圖1各等級水污染投影值與等級關系圖
由表4可知，取樣點的豐水期水質較枯水期差，
因考慮了總氮、總磷這兩個因素，評價得出的水質級
別較高，說明水體富營養化較嚴重，通過投影尋蹤評
價模型可知，對水質影響因子排序為：總氮>汞>氨
氮>總磷>溶解氧>大腸菌群>五日生化需氧量>
表3 PPE模型誤差分析
氟化物>高錳酸鹽指數>石油類，實測數據也表明
了大伙房水庫總氮嚴重超標，采用綜合污染指數評
價法得出的水質級別比采用投影尋蹤評價模型得出
水質級別高，這主要是因為綜合污染指數法分類級別
有6級，投影尋蹤評價模型分類級別有5級，總體看
來，兩種評價方法得出的結果基本一致，采用投影尋
蹤法進行水質評價是完全可行的。(下轉第13頁)
· 3 ·
萬方數據
第12期徐青霞：淺談民勤縣水資源精細化管理模式第52卷
行24小時服務，確保智能化計量控制設備的規范操
作和安全運行。
4．2科學調度水量
水務局及時與上游涼州區和景電管理局進行銜
接溝通，對全年度上游來水進行綜合測算分析，積極
爭取上游最大限度增大作物生育期的調水流量，全
力推進以地表水灌溉為主、地下水灌溉為輔的灌溉
模式，對每月的地表水進行分析預判，為地下水提供
調度依據。在灌區農作物灌溉期，縣水務局和氣象
部門密切關注區域降水，及時召開會議通知各鄉鎮
采取水量調控措施，并由網格長及時告知用水戶，實
行天上水、地表水和地下水聯合調度。當一次降雨
量達到5 n'un以上時，要求及時拉長輪次灌水間隔
時間，在降雨后3～5 d內采取停電停井措施，限制
提取地下水灌溉農田；當一次降雨量達到10 mm以
上時，減少一個輪次的灌水量。同時指導農戶推行
“一畝一輪次節約1～3 kW·h電”計劃，使每眼機井
每輪次節電節水量落實到作物灌溉期全過程。
4．3實時監控監督
水電管理單位包村包社職工逐月逐井進行用
水量和用電量的登記，實時監控每眼機井逐輪次
的用水情況，并對輪次水量臺賬張榜公示，及時將
逐輪次剩余水量電量告知用水戶，及時填寫水量
電量臺帳，由灌區水管單位負責于每月25日前將
年度水資源分配方案落實水量電量統計匯總上
報。同時，督促用水戶到轄區水管單位統一購買水
票，憑水票到電管單位申請供電提水，水電管理單
位按月進行對帳結算，核對水票上水量電量使用
情況，嚴格實行水票運行制度，通過水票運行和水
電共管措施的實施，進一步促進水權制度的有效
落實。
參考文獻：
[1]詹有福．武威市水資源精細化管理之實踐叨．甘肅水利水
電技術，2015，51(5)：3-5．
[2]張勤賢，石巖，董平國．石羊河流域下游民勤水資源可持
續利用管理成效與做法陰．甘肅水利水電技術，2016，52
(2)：4—5．
[3]王磊．石羊河流域水資源利用現狀分析叨．甘肅水利水電
技術，2015，51(9)：1-3．
[4]李愛霞．民勤縣生態環境治理對策的總結與回顧[J】．甘肅
水利水電技術，2015，51(7)：14—17．
《穸、驢{多、瘳、《九越爭《伊、《多、西、趔凈《步、移、《斗捌伊、《矽、莎、彩、西卜《》《礦、多、移、西斗《》叫礦、露卜西斗電礦、《穸、驢、老斗它勢、《礦、莎、移、西hd≯《多、西九它》《穸、驢、移、西斗司》
(上接第3頁)
表4投影尋蹤評價法水質評價參考文獻：
[1]張晟，陳玉成．環境試驗優化設計與數據分析[M]．北京：化
學工業出版社，2008．
[2]付強，趙小勇．投影尋蹤模型原理及其應用【M】．北京：科學
出版社，2006．
[3]付強，金菊良，梁川．基于實碼加速遺傳算法的投影尋蹤
分類模型在水稻灌溉制度優化中的應用叨．水利學報，
2002，33(10)：39—45．
[4]趙小勇，付強，邢貞相．投影尋蹤等級評價模型在土壤質量
變化綜合評價中的應用叨．土壤學報，2007，44(1)：164—168．
[5]方崇，黃偉軍．南寧市內河水質的投影尋蹤回歸分析叨．人
民長江，2010，41(8)：43_46．
[6]邵光成，張展羽，劉娜，俞雙恩．投影尋蹤分類模型在膜下滴
灌模式評價中的應用叨水利學報，2007，38(8)：944—947．
[7]封志明，鄭海霞，劉寶勤基于遺傳投影尋蹤模型的農業水資
源利用效率綜合評價口]農業工程學報，2005，21(3)：66—69．
[8]劉綺，潘偉斌．環境質量評價瞰]．廣州：華南理工大學出版
社，2008．
[9]遼寧省大伙房水庫管理局．大伙房水庫志[M】．北京：中國
水利水電出版社，2006．

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