模糊綜合評價法在水質(zhì)評價中的應(yīng)用

宣卓

（安徽省肥東縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，安徽 肥東 231600）

1 引言

水是生命之源，是人類賴以生存的基礎(chǔ)，是經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的重要資源，是實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和基本條件［1］。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，水質(zhì)污染加劇與人們對水質(zhì)的要求越來越高之間的矛盾日益突出，水環(huán)境尤其是水質(zhì)問題逐漸成為制約人類社會穩(wěn)定和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的因素之一。

水質(zhì)是多因素影響的綜合結(jié)果，污染物之間關(guān)系復(fù)雜，對水質(zhì)的影響程度不一，具有一定的模糊性［2］。模糊綜合評價法用隸屬函數(shù)剖析水質(zhì)分類界限，有效克服了評價過程中可能出現(xiàn)的亦此亦彼性，保證了評價結(jié)果的準(zhǔn)確及客觀性［3，4］。

2 模糊綜合評價法概述

模糊綜合評價是一種基于模糊數(shù)學(xué)的評價方法，其根據(jù)模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度原則把定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，即對受到多因素影響的對象做出一個綜合的評價。它能很好地解決評價過程中出現(xiàn)的模糊的、難以量化的問題。

2.1 建立評價對象的因子集和評價集

假設(shè)參與評價的因子有m個，則評價因子集為：U＝｛U1，U2，…，Um｝；假設(shè)水質(zhì)級別劃分為n級，則評價集為：V＝｛V1，V2，…，Vn｝。

2.2 建立評價因子的權(quán)重集

由于各因子的影響程度一般不相同，為了反映各因子的重要程度，對各因子Ui應(yīng)賦予一個相應(yīng)的權(quán)數(shù)ai（i＝1，2，…，m），這些權(quán)數(shù)組成了權(quán)重集：

其中，ai的計算公式為：

式中為ci為第i個評價因子的實測濃度；si為第i個評價因子的基點值。參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838－2002），水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有5級，基點值si取中間一級的標(biāo)準(zhǔn)限值。由于溶解氧（DO）是正效指標(biāo)，含量越大表示水質(zhì)越好，因此，它的權(quán)重賦值則取其倒數(shù)［5～7］。

2.3 單因子模糊評價

單因子模糊評價是指單獨對一個影響因子進行評價，以確定評價對象對評價集元素的隸屬程度，一般用rij（i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n）表示。

2.3.1 隸屬度的確定及隸屬函數(shù)的建立

影響因子對評價集的隸屬度可以通過對該因子的隸屬函數(shù)的計算來確定，本研究通過確定分級代表值ein建立線性隸屬函數(shù)：

式中rin為評價因子對于這n類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度；Ci為評價因子的實測濃度；ein為各級代表值，其確定方式是：ei1取水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)第一級的值，ei2取水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)第一級和第二級的平均值，依此類推［7］。

由于DO不是污染物，其濃度越大表明水質(zhì)越好，因此在運用隸屬函數(shù)求解DO隸屬度的時候，需將上式中的大于改為小于，小于改為大于［8～9］。

2.3.2 建立單因子模糊矩陣

模糊矩陣是反映每個因子對其各個環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等級的隸屬程度，根據(jù)上述隸屬函數(shù)的公式，計算出各單因子評價集的隸屬度，得出模糊關(guān)系矩陣：

式中m為污染因子數(shù)，n為水質(zhì)類別數(shù)。

2.4 模糊綜合評價

3 某河流水質(zhì)模糊綜合評價及結(jié)果分析

3.1 因子集及評價集的建立

本文數(shù)據(jù)來源于地方監(jiān)測站2008年全年對某河流的監(jiān)測，選取具有代表性的7項指標(biāo)組成因子集，即U＝｛溶解氧，高錳酸鹽指數(shù)，生化需氧量，氨氮，總氮，總磷，化學(xué)需氧量｝，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838－2002）和確立分級代表值（表2）建立評價集V＝｛Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，劣Ⅴ｝，將水質(zhì)分為6類。

表1 某河流2008年監(jiān)測數(shù)據(jù)

表2 分級代表值和基點值

3.2 計算權(quán)重集和隸屬度

以該河流1月份為例，運用前文提到的公式計算后得到：＝（0.073，0.146，0.085，0.157，0.387，0.025，0.127）；

3.3 模糊評價與結(jié)果

模糊評價結(jié)果見表3。

表3 模糊綜合評價與單因子評價結(jié)果對比

4 結(jié)語

模糊綜合評價法通過引入權(quán)重和隸屬度的概念，充分考慮了多個因子對水體的影響，在一定程度上避免了水質(zhì)污染程度的模糊性帶來的人為主觀判斷，能客觀全面地反映出多種因子復(fù)合影響下的水質(zhì)狀況，為制定環(huán)保政策和水體綜合治理提供科學(xué)的依據(jù)。

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