丹江口水库的地理位置非常优越同时作为南水北调中线工程的水源地,国家南水北调战略的成败与其水质的好坏情况密切相关,也是库区政府部门制定经济发展战略的主要依据。长期的监测数据表明,决定丹江口水库水质优劣的主要因素是总氮、总磷、化学需氧量等代表富营养程度的指标,因此丹江口水库的水质评价主要归结为对水库的富营养化程度的评价。本文以总氮、总磷、化学需氧量、生物需氧量和叶绿素a这些指标为基础,研究丹江口水库的水质评价模型和预测模型。本文主要研究丹江口水库库首陶岔的水质情况。首先,根据陶岔2008~2013年总氮、总磷、化学需氧量、生物需氧量和叶绿素a的监测数据,构造水质评价模型:利用改进的模糊隶属度函数,建立模糊综合评价模型;利用主成分的概念分析各评价指标的权重,结合拉格朗日函数构建灰色关联度模型;利用改进的熵权法确定各指标权重,基于五元联系数建立集对分析模型。其次,计算上述三种模型的评价结果,发现模糊综合评价法对陶岔2008~2013年的水质评价最符合实际情况,误差最小,同时鉴于模糊综合评价法计算量最小的特点,本文采用模糊综合评价法对宋岗、黑鸡嘴、五龙泉、土门四个监测位点2008~2013年的水质做出评价。最后,以陶岔、宋岗、黑鸡嘴、五龙泉、土门的总氮指标为例,根据各监测位点2011~2016年的监测数据,对背景值的权重以及初始值的选择进行了改进,建立了GM(1,1)模型。详细内容如下:1.鉴于总氮、总磷、化学需氧量、生物需氧量和叶绿素a这些指标在丹江口水库水质评价中的重要程度不同,为确定各评价指标在模糊综合评价法中所占权重的大小,本文采用改进的层次分析法确定权重,同时考虑到指标变化的非线性特征,构造余弦函数来确定隶属度,结合权重与模糊隶属度得到综合隶属度。本文根据综合隶属度的大小得出陶岔2008~2013年水质富营养化程度:2010年<2008年<2009年<2011年<2012年<2013年。2.引入主成分的概念确定灰色关联度模型的权重,将五个评价指标转化为两个可以代表绝大部分信息的主成分,得到主成分的综合得分模型,以综合得分模型中原评价指标的系数为权重。将权重结合灰色关联系数得到灰色关联度,引入差异度构造拉格朗日函数,求出函数最小值所对应的最小差异度,判断最小差异度对应的水质级别。本文根据最小差异度判断陶岔2008~2013年水质富营养化程度:2010年<2008年<2011年<2009年<2012年<2013年。3.由于各评价指标所携带的信息具有无序性,为了体现不同指标在综合评价结果中的不同作用,利用熵值法确定集对分析模型中的权重。本文的营养度分为了五个级别,故只有同一度、对立度和差异度的集对分析法不适合本文研究,因此本文基用五元联系数建立集对分析模型。采用五元联系数法得到陶岔2008~2013年均属于中营养,依据平均联系度给出其水质富营养化程度:2011年<2008年<2012年<2013年<2009年<2010年。4.运用水质评价模型对陶岔2008~2013年除氮之后的其他指标进行富营养化评价,结果富营养化程度大大降低,因此针对2014~2016年陶岔、宋岗、黑鸡嘴、五龙泉、土门的含氮量,采用改进的GM(1,1)模型,对其2017~2021年进行总氮含量预测。研究结果表明,2017~2021年各库区的氮含量整体呈缓慢下降趋势。