摘要：本文針對河流水質監(jiān)測斷面優(yōu)化布設方法，結合實踐案例，在簡要闡述河流水質監(jiān)測斷面布設要點的基礎上，深入分析了優(yōu)化河流水質監(jiān)測斷面布設的方法，得出河流布設水質監(jiān)測斷面是開展河流水質監(jiān)測工作基礎的結論，希望對相關單位有一定幫助。
　　關鍵詞：河流水質；監(jiān)測斷面；布設；優(yōu)化方法
　　中圖分類號：X832 文獻標識碼：A文章編號：2095-672X（2018）03-0171-01
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.100
　　Abstract： In this paper， river water quality monitoring section optimization layout method， combined with the practical cases， based on the description of river water quality monitoring section layout points， in-depth analysis of the optimization method of river water quality monitoring section layout， the layout of water quality monitoring section of the river is to carry out the monitoring of river water quality based the conclusion， hope to have some help for the relevant units.
　　Key words： River water quality； Monitoring section； Layout； Optimization method
　　1 案例分析
　　某河流全長超過1800km，共有41條一級支流匯合而成，在該河流中設置了15個水質監(jiān)測斷面。2017年6月，當?shù)厮|監(jiān)測單位對該河流的水質情況進行全面監(jiān)測，監(jiān)測的各項指標為：水溫26.4℃、透明度為0.54m、pH無量綱為7.12、溶解氧為6.45m·L-1、高錳酸鹽的指數(shù)為3.82mg·L-1、氨氮為0.216mg·L-1、總磷為0.058mg·L-1、總氮為1.12mg·L-1。該河流超標污染物中，溶解氧超標0.24倍、高猛酸鹽指數(shù)超標1.65倍、五日生化需氧量超標5.12倍、總磷超標4.65倍，這幾組數(shù)據(jù)中可以看出，該河流被嚴重污染。
　　2 河流水質監(jiān)測斷面布設要點
　　2.1 嚴格做好采樣斷面布置工作
　　就該河流水質監(jiān)測斷面布設而言，主要根據(jù)河流中不同功能，對河流分別布設弧形采樣斷面，并確保采樣斷面和斷面附近水流方向相互垂直。同時也要及時掌控該河流中工業(yè)、農業(yè)、生活污染源的主要分布情況，根據(jù)污染源排放量，綜合布設監(jiān)測斷面點，最大限度上確保該河流水質監(jiān)測斷面布設能符合實際需求。
　　2.2 選擇合理的布設采樣點
　　水質監(jiān)測工作具有很強的系統(tǒng)性和復雜性，為有效保證監(jiān)測的準確性，就要結合實際情況選擇出最佳的采樣斷面位置，才能保證提出的水質樣品具有代表性�？筛鶕�(jù)河流水面的寬度來布設定位垂線。比如：當河流寬度超過50m時，要布設要一條中泓垂線；當河流水面寬度在50～100m之間時，則要在河流近岸布設左右兩條垂線；當河流水面寬度在100m以上時，則要布設3～5條垂線，才能保證監(jiān)測斷面布設的合理性和科學性[1]。
　　2.3 合理設置監(jiān)測斷面采樣頻率
　　就該河流而言，具有泄洪、灌溉等多項功能，為周圍居民的生產(chǎn)和生活提供了重要的水源。因此，每年水質監(jiān)測采樣的次數(shù)不能低于12次。如果河流污染比較嚴重，則可根據(jù)實際情況，適當增加采樣次數(shù)，以保證水質監(jiān)測的真實性。
　　3 河流水質監(jiān)測斷面優(yōu)化布設方法
　　為真實、有效、科學的進行河流水質監(jiān)測斷面布設，該河流水質監(jiān)測斷面優(yōu)化布設中應用了多Agent的優(yōu)化方法，可從標準化后的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)中，獲得可有效表征水質特征的主成分和非主要成分，具體如下：
　　3.1 構建水質監(jiān)測斷面Agent模型
　　大量實例表明，在河流水質監(jiān)測斷面布設時應用基于Agent智能化計算機網(wǎng)絡技術，具有清晰直觀的優(yōu)點，是研究復雜水質監(jiān)測系統(tǒng)最直接有效的方法。Agent的基本結構可分為三大類，包括：慎思型、反應型以及混合型Agent。主要原理是通過Agent系統(tǒng)中的傳感器及時感知周圍環(huán)境，然后通過相應的效應器作用在環(huán)境中，實現(xiàn)相互協(xié)作通信。在具體優(yōu)化布設時，為準確提取水質評價中具有代表性的成分，通過主成分分析（PCA）對各個因素進行深入分析，有效保證了水質多Agent仿真模型中的元素。通過Agent可監(jiān)測出多水質參數(shù)數(shù)據(jù)，然后通過PCA最終確定主成分綜合評價得分和非主成分的綜合得分，即可作為兩個評價因子水質多Agent中的優(yōu)化數(shù)據(jù)[2]。
　　3.2 水質多Agent建模和優(yōu)化
　　水質多Agent基本組織結構大體上可分為三層結構，其中原始斷面層是整個河流水質監(jiān)測斷面優(yōu)化布設的基礎和核心。在具體優(yōu)化過程中，以其中一個元素為主成分綜合評價得分作為評價因素，就可以計算出Agent間的相似度。當兩個Agent同時滿足相似度高的條件時，即可進入細分模型。當細分模型中兩種Agent同時滿足相似度高、相鄰兩個條件時，則要取消連接關系進行拆分， 然后進入粗分模型。在粗分模型中各個Agent的監(jiān)測斷面布設由面積區(qū)域取平均值獲得，其中中心點即可作為最終水質監(jiān)測優(yōu)化后斷面布設點。
　　3.3 優(yōu)化布設結果分析
　　通過PCA技術，并確定主成分、非主成分的綜合評價的得分作為二次變量，搭建Agent模型。河流水質主成分分析的總方差為：導電率初始特征值合計值為3.245，方差百分數(shù)為36%，累計值為36.12；能見度初始特征值合計值為1.645，方差百分數(shù)為26%，累計值為63.42；溶解氧初始特征值合計值為1.458，方差百分數(shù)為18%，累計值為80.64；氨氮初始特征值合計值為0.948，方差百分數(shù)為11%，累計值為91.52；總氮初始特征值合計值為2.166E-16，方差百分數(shù)為2.407E-15%，累計值為100.00；總磷初始特征值合計值為0.006，方差百分數(shù)為1%，累計值為99.94；pH值初始特征值合計值為3.326，方差百分數(shù)為37%，累計值為35.6[3]。其中pH值、導電率、能見度、溶解氧這四個主成分的方差貢獻率之和達到90%以上，也就充分說明了這四個主成分為原始變量提供90%以上的相關信息，而非主成分的方差貢獻率不足10%，所提供的相關信息就比較小。

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