第43卷第6期2018年6月环境科学与管理ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENTVol.43 No.6June2018文章编号：1674 - 6139 (2018) 06 - 0112 - 05基于贴近度法在吉林省松花江干流水质监测断面优化中的应用研究杨成江，郭传新，于洋(吉林省环境监测中心站，吉林长春10011)摘要：贴近度法是一种模糊评价方法,现如今，在水质评价中已被大量使用。

为了合理设定水质监测断面，节约监测成本，以吉林省松花江干流为研究区，用贴近度法对吉林省松花江干流12个监测断面进行优化，并结合水环境管理的实际需求，对优化结果进行了修正，优化后监测断面减少为8个并已用t值检验法完成检验。

而水质在优化前后没有明显的变化，说明贴近度法在优化水质监测断面中是十分实用的。

关键词：水质监测；断面优化；贴近度法；t值检验中图分类号:X830.2 文献标志码:AApplication of Similarity Method in Water Quality Monitoring Cross - sectionOptimization of Songhuajiang River Mainstream in Jilin ProvinceYang Chengiang,Guo Chuanxin，Yu Yang(Jilin Province Environmental Monitoring Center station，Changchun 130011，China)Abstra c t：As a model evaluation method，similarity method has been widely applied to evaluate water environment quality. Taking the Songhua River as the research area,the similarity method was used to optimize the12 monito The t- test was used to verify the optimization results.After optimization,the monitoring section of the Songhua River redu 8，showing no significant difference b etween the quality o f water and that before optimization，which shows that similarity is better in water quality monitoring section optimization.K e y words：water quality monitoring；section optimization；similarity method；t- test众所周知，当今社会飞速发展，伴随而来的便是自然环境的恶化，且环境中的污染物会随着时间的推移而进行转化。

水环境中现有的一些污染物并不能用以前的监测方式测出，因此，就 要不断对水环境的监测断面模式进行改良，通过 对各水资源单位保存的资料和数据进行分析后收稿日期:2018 -03 -28基金项目：国家水专项-国家水环境监测智能化管理综合平台构建技术与业务化运行示范课题(2014Z X07502 - 002)作者简介:杨成江（1983-),男，硕士，工程师，主要从事环境质量综合管理与评价研究工作。

通讯作者:于洋• 112•划分水环境的类型以及环境被污染的级别。

检 测改良方案的主要目的是为了降低检测成本，用 尽量少的设施及简单的方法获取更多的数据及资料，精减监测点数量，从而制定出保护水环境的最佳方案。

1水环境监测断面优化方法及优化方案的 确定水环境监测工作中的重点是选定及布置水质 监测断面，过去的断面选定及布置由于相关管理及规章制度的限制有些许多主观色彩，若被监测断面相邻那么监测结果也会相似。

因而为了降低 监测成本并获得更有代表性的数据，将监测断面 的功能进行整体性的提高，必须将水质监测断面进行严格的选定及布置。

就目前所知，贴近度法[1_2]、聚类分析法[[3]、主成分分析法[[4_5]、均值 偏差法、断面综合指数法、经验公式法等统计学方 法在国内外水环境监测断面改良中被大量的使用。

而报告是对松花江流域进行调研，使用贴近 度法及t值检验法对监测断面进行改良并作最后 得。

贴近度法是将监测数据与水质标准做对比，观 察其贴近度，根据其大小对所监测的地点进行准确 的划分归类，而后在各类别中找出最具代表性的一 点，从而完成点位改良的目的。

在各个监测点获得的众多数据中标记其中单个 监测值的最大数据或最小数据，将此数据整合为虚 构的“最优值”和“最差值”，将其与标准的“最优 值”和“最差值”进行对比，求出其差值并推算出各 监测点与标准点的贴近度，根据此数据对水质监测 点的改良进行判断，这就是贴近度法优化的基本步骤。

1.1做出样本矩阵图且创建虚构的“最优值”和“最差值”将1个监测点（&、氏、…、m_i)及一个标准 值点t的《个评价指标（G、Cm2、…、)，构成初 矩阵R〇:将矩阵（1)进行归一化处理，建立样本矩阵R: t「〜1厂12 (i)R沒2厂21r22r2n& m^^m2^m n式中，，=(Q，…，…J(Z = 1，，…，m - 1)化的 点。

此水质预期中的数据是反向数据，因此水的 质量越差，那么此数据就会越大。

也就是说该样本 整合的最小值的集合点就是各预期数据的最优点，而最大值集合点就是各预期数据的最差点，即：最优点：= (r,J)c= (min |r,!) ,min |ra),A，min |))1^i^m1^i^m1^i^m⑷最劣点：〇B=O'iOs= (inax I Ti) ,max I r2) ,A,max I r m))1^i^m1^i^m1^i^m() 1.2推算各举例点与“最优点”、“最劣点”的差值最优点最劣点t为这两个虚构点表现出了 水质污染的两极分化情况，计算出各举例处的数据 及标准数据与这两个虚构点的差值，再借用各举例 处数据与标准数据的贴近度，以此对各水质监测点 的 化 。

定义第i个样本点与“最优点”的距离为：R〇ttQ m LC21C22(1)在此矩阵图中，c y.是图中第i个监测点t的第y 个作为评价数据的量化值，E (1,2，…，m- 1)，E (1，2，…，），Cm为标准值的第y个指标值，令(2)diG= [X a)(ri - (ri)c)2]2()尸1定义第i个样本点与“最差点”的距离4_b S：dl~B= [X a(ri - (r)B)2] 2(7)尸1使用同样的方法可以算出标准数据和虚构两点的差值：^m-G1=[X a(r - ())2”.i=1(8)dm-B1=[X a(r - (r)B)2]2(9)• 113•式中:a为第y个指标在水质评价中的权重（因为每个指标在评价中的权重都是相同的，所以认为a= 1)。

1.3 根据所得各监测点数据与标准点数据推算出贴近度所以根据公式可得第i个监测点数据与标准点 数据m的贴近度〔_是：^»(10)z、di-G dm_B’将从按照一定的顺序排列，并进行分类归 纳，所得数据相近的监测点即可认为水的质量情况 相似。

从各类中选取一点作为代表，从而达到对监测 点进行优化的目的。

2吉林省松花江干流监测断面优化着重要作用。

目前，吉林省松花江干流段布设有临 江大桥、清源桥、西大嘴子、白山大桥、墙缝、兰旗大 桥、哨口、溪浪口、松花江村、镇江口、宁江（原畜牧 场）、松林等12个水质监测断面。

在这次调研中，作 者选取了 2014年-2016年间的每月数据并计算出 平均值作为参考，且选取了 12项预期数据作为代 表，包括溶解氧、高锰酸钾指数、生化需氧量、氨氮、汞、化学需氧量、总磷、氟化物、硫化物、砷、镉、粪大 肠菌群等。

2.2断面优化结果运用上文所提到的12项预期数据推算出每年 的平均数据，而最优点和最劣点即存在于进行标准 后的数据之中。

结果如下：最优点=10.212 3, 0.044 9，0.128 8，0.019 2，0.054 2，0.113 6，0.048 3，0.055 9，0.058 5，0.032 1，0.004 5，2-1研究区及数据来源 0.005 1丨；最劣点=|0. 309 4，0. 348 8，0. 374 8，松花江吉林省段是松花江流域的重要组成部 0.476 8，0.487 6，0.373 7，0.485 3，0.833 2,分，其水质状况对人民生产生活及区域经济发展起 0.638 4,0.673 6,0.496 3,0.818 5丨。

表1吉林省松花江干流与最优点和最劣点的距离和贴近度值断面名称最优点距离最劣点距离贴近度值临江大桥0.9083 1.3514 1.0000清源桥0.3958 1.4798 1.6949西大嘴子1.0736 1.19550.8654白山大桥0.8889 1.3622 1.0149墙缝0.3603 1.5374 1.8293兰旗大桥0.3251 1.5517 1.9709哨口0.5116 1.3780 1.3976溪浪口0.4569 1.4135 1.5170松花江村 1.0856 1.17370.8526江0.8565 1.2876 1.0066宁江(原畜牧场）0.9241 1.25840.9570松林0.9474 1.24430.9397如表1所示根据上文中所提及公式(6)〜（10) 所推算出的每个断面的最优点距离、最劣点距离及 贴近度值，而表中则用临江大桥断面的数据作为代 表，详情见表1。

由表1中的贴近度值对所监测断面的水的质量情况进行划分归类，而归类标准即为数值相近，水质 • 114 •相似。

举例说明，按表中贴近度来讲，临江大桥断 、白大 及 江 的 值 近，水质 基 似，以中个表即可;再如西大嘴子断面和松花江村断面以及宁 江( )和 ，以以述，只选取一个断面作为代表。

3 方法验证t 值检验法[M ]在检验断面数据及结果时是一 种常见的方法，为了验证用贴近度法所推算出的断 面数据以及改良结果是否正确以及所得数据相近的 两个断面水质是否相似，因此要用此检验法进行最 后验证。

3. 1 t 值检验^值检验法的基本步骤如下:利用数据算出算术 平均值X 以及标准偏差S ，而后用所得数据推算出t 值，公式如（11):(H )t _ X ~ MS /槡i本公式中，所代表的是监测点的数量，，则由 显著性水平a 及自由度为i - 1的ta来计算。