主成分分析法在水质评价中的应用开题报告

本课题的意义：

随着全球经济的不断发展，世界水资源受污染程度越来越严重，已经得到了人们的广泛专注。然而水却是我们生命中不可缺少的物质，它影响着我们的健康水平、食物质量以及生存环境等等。中国是农业大国也是水资源严重缺乏的国家之一，水资源严重限制着我国的经济水平等方面的发展，因此水资源在我国犹为重要。为了保证人类的生命财产安全，治理污水、保护水资源成为了当前最重要的任务。然而河水中的元素种类繁多，给治理带来了很大不便。本文通过提取和分析河水中的主要元素进而采取相应有效的措施以达到治理污水的目的。

国内外研究进展：

水质评价也称为水体质量评价，它是根据水质的一些指标值，通过建立数学模型，对水环境质量的好坏进行定性或定量的描述水质现状^[1]，通过对水体样本的水质等级（类别 ）和水体纳污能力进行权重计算来综合评判水质污染现状，找出造成水体污染的主要影响因子，最终达到为水体资源利用进行科学规划和水污染综合防治提供治理依据，也为制定当地水资源环境保护的相关政策提供理论参考。要得到恰当的评价结果，就必须要有科学合理的评价方法。为此，很多科研工作者开展了一系列的相关工作，例如自20世纪60年代由Jacobs首先提出水体评价的水质指数(WQI)概念和公式以来,国内外不断推出关于水质评价方法的相关研究内容。20世纪80年代，通过以不确定性理论、非线性理论为依据的水质评价开展了一系列研究，最终以计算机技术为支撑，提出了大量的水质评价模式和新理论，但直到现今仍没有公认的统一的水质评价模式。通过大量文献查阅发现，现在关于水资源方面的研究有几十种水质评价方法或者模型，但是这些研究方法可以归结为四大类。

应用前景：

近几年来，随着城市化进程的不断加快、城市人口的快速增长，工业废水和生活废水的排放量也在不断激增，这也导致了全球水资源受污染程度不断加剧。目前水资源污染问题已经成为社会关注的焦点，如何治理污水、改善水质成为了重要任务。本文通过对天津海河的水质进行研究，建立数学模型得出的结论可以清晰地了解海河中的主要元素的种类，进而对主要元素进行处理，以此来改善水质。同时，其他地区也可以借鉴本文的结论，对改善我国水质有着重要的意义。除此之外，此方法还可以用来分析雨水中的主要成分，对雨水进行净化处理，从而缓解我国的严重缺水问题。

研究方法：

（1）文献研究法：搜集整理相关研究资料，为研究做准备。

（2）比较分析法：比较国内外各种优化方法的优点和不足。

（3）模拟法：通过研究实验数据，建立数学模型。

技术路线：现状研究、文献研究、归纳研究、数据分析、假设校验、结果分析、理论总结。

可行性分析：

1、理论可行性

主成分分析法能够在保证原始数据信息损失最小的基础上，经过线性变化和舍弃部分信息，以少数的综合变量取代原有的多维变量，简化了数据结构，并且，能客观地确定权重系数，避免了主观随意性，因而，成为水质量综合评价的一种简单有效的方法。

2、技术可行性

应用主成分分析法对水质进行评价研究，其中数学降维运算处理利用 SPSS 23.0软件完成。SPSS（Statistical Product andServiceSolutions）软件为IBM 公司推出的用于统计分析、数据预测和分析检验的组合软件包。