模糊數(shù)學(xué)模型用于遼河油田的水質(zhì)評(píng)價(jià)*

四川現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院

模糊數(shù)學(xué)模型用于遼河油田的水質(zhì)評(píng)價(jià)*

張琳四川現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院

隨著石油的開(kāi)采，水資源污染越來(lái)越嚴(yán)重，油田開(kāi)發(fā)水資源是否合格，油田生活區(qū)水質(zhì)的好壞直接影響著人們身體健康，因此對(duì)油田水資源進(jìn)行模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)，以及劃分水質(zhì)等級(jí)顯得十分重要。利用模糊綜合評(píng)價(jià)模型，將影響指標(biāo)與油田水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)建立隸屬度矩陣，計(jì)算出油田水質(zhì)評(píng)價(jià)的系統(tǒng)安全等級(jí)系數(shù)，判定級(jí)別。盤(pán)125號(hào)油田區(qū)水質(zhì)對(duì)Ⅰ等級(jí)隸屬度為0.21，Ⅱ等級(jí)為0.46，Ⅲ等級(jí)為0.23，Ⅳ等級(jí)為0.10，Ⅴ等級(jí)為0，主要表現(xiàn)為Ⅱ等級(jí)，這是因?yàn)橄跛猁}氮（0.04mg/L）超低，鐵（1.79mg/L）太低導(dǎo)致。根據(jù)該評(píng)價(jià)結(jié)果可以有針對(duì)性地采取相應(yīng)改善措施，提高水質(zhì)質(zhì)量。

水質(zhì)；遼河油田；評(píng)價(jià)等級(jí)；模糊綜合評(píng)價(jià)

目前很多地區(qū)水質(zhì)都或多或少地出現(xiàn)了污染的現(xiàn)象，水資源是人類(lèi)最重要的資源之一，直接關(guān)系到人們的身體健康，然而，在油氣田生活區(qū)，水資源的污染尤其突出，如何有效地解決水資源污染的問(wèn)題具有重要意義。就現(xiàn)有形勢(shì)，首先要對(duì)目前油氣田生活區(qū)水質(zhì)進(jìn)行精細(xì)的綜合評(píng)價(jià)，分清楚各區(qū)域水質(zhì)情況，從而更好地為后續(xù)改善水質(zhì)提供依據(jù)。

1 油田水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要性

隨著石油的開(kāi)采，水資源污染越來(lái)越嚴(yán)重，油田開(kāi)發(fā)水資源是否合格，油田生活區(qū)水質(zhì)的好壞直接影響著人們身體健康，因此對(duì)油田水資源進(jìn)行模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)，以及劃分水質(zhì)等級(jí)顯得十分重要。下面主要以遼河油田水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

隨著油田的開(kāi)發(fā)，遼河油田通過(guò)各種方法對(duì)水資源進(jìn)行了多次的評(píng)價(jià)，在水資源評(píng)價(jià)方面已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗(yàn)，以前的老思想和舊評(píng)價(jià)方法存在著一些弊端和漏洞，不能全面綜合地考慮影響油田水質(zhì)的各個(gè)方面，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法可以對(duì)水質(zhì)進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)和分析。

2 模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)原理與模型

為了避免指標(biāo)權(quán)重不確定性，采取層次分析法進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，是一種新的權(quán)重計(jì)算模型[1]，該方法能提高指標(biāo)權(quán)重的合理性和真實(shí)性，計(jì)算的指標(biāo)權(quán)重大小符合實(shí)際影響情況。再利用模糊綜合評(píng)價(jià)模型，將影響指標(biāo)與油田水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)建立隸屬度矩陣，計(jì)算出油田水質(zhì)評(píng)價(jià)的系統(tǒng)安全等級(jí)系數(shù)，判定級(jí)別[2]。

（1）評(píng)價(jià)等級(jí)集合。評(píng)價(jià)等級(jí)集V={良好，較好，尚可，較差，差}={1，0.8，0.6，0.4，＜0.2}。

（2）建立比較矩陣A。通常采取A.L.Satty的1～9標(biāo)度進(jìn)行量化評(píng)價(jià)結(jié)果。該方法可在相鄰的兩極中，插入中間級(jí)別，全面反映決策者的想法。構(gòu)建的比較矩陣A為

A矩陣特性

aii=1,aij=1aji,aij=aikakj(i,j,k=1,2,3,…,n)

（3）重要性排序指數(shù)ri的建立。

（4）構(gòu)造判斷矩陣B。判斷矩陣B中的元素滿足如下條件：

（5）由判斷矩陣B，求取傳遞矩陣C，再求取C的最優(yōu)傳遞矩陣D。

cij=lgbij，最優(yōu)傳遞矩陣元素

（6）求取判斷矩陣B擬優(yōu)一致矩陣B′，擬優(yōu)一致矩陣元素b′ij=10dij。

（7）求解B′的特征向量。求解過(guò)程為：①計(jì)算判斷矩陣中每一行指標(biāo)分值的乘積Mi，②Mi開(kāi)n次方根，將D歸一化處理，得到油田水質(zhì)評(píng)價(jià)的特征向量，即評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值

3 遼河油田水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)遼河油田水質(zhì)影響情況，以盤(pán)125號(hào)井區(qū)水質(zhì)為例，選取了總硬度、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氯離子、硫酸根離子、氨氮、鉛、鋅、鐵、錳、汞、酚、砷等13項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)油田水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。13項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 遼河油田水質(zhì)分級(jí)評(píng)價(jià)等級(jí)mg/L

3.1 建立模糊數(shù)學(xué)關(guān)系矩陣

建立模糊數(shù)學(xué)關(guān)系矩陣，主要是將單一評(píng)價(jià)因子與油田水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)建立關(guān)系，也就是求出評(píng)價(jià)因子對(duì)五級(jí)水的隸屬度R，如表2所示，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)因子對(duì)等級(jí)隸屬度的轉(zhuǎn)化[3]，采取指數(shù)超標(biāo)法可以求出A。

表2 水質(zhì)評(píng)價(jià)因子對(duì)等級(jí)的隸屬度Rmg/L

A=（0.28，0.003，0.0003，0.11，0.07，0.06，0.03，0.02，0.28，0.08，0.03，0.02，0.02）3.2水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)遼河油田水質(zhì)評(píng)價(jià)因子矩陣A與隸屬度R，采取模糊數(shù)學(xué)變換原理，即可求出綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

B=（0.21，0.46，0.23，0.10，0）

從計(jì)算結(jié)果可知，盤(pán)125號(hào)油田區(qū)水質(zhì)對(duì)Ⅰ等級(jí)隸屬度為0.21，Ⅱ等級(jí)為0.46，Ⅲ等級(jí)為0.23，Ⅳ等級(jí)為0.10，Ⅴ等級(jí)為0。

該油田區(qū)水質(zhì)對(duì)Ⅱ等級(jí)隸屬度最高，達(dá)到0.46，其次是對(duì)Ⅲ等級(jí)隸屬度，可以說(shuō)明盤(pán)125號(hào)油田區(qū)水質(zhì)主要表現(xiàn)為Ⅱ等級(jí)，這是因?yàn)閷?duì)于Ⅰ等級(jí)評(píng)價(jià)等級(jí)表中，硝酸鹽氮（0.04mg/L）超低，鐵（1.79mg/L）又太低導(dǎo)致對(duì)該等級(jí)的影響大，最后影響到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。根據(jù)該評(píng)價(jià)結(jié)果可以有針對(duì)性的采取相應(yīng)改善措施，提高水質(zhì)質(zhì)量。

[1]付雁鵬．模糊數(shù)學(xué)在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[M]．武漢：華中工學(xué)院出版社，1986.

[2]汪培慶．模糊數(shù)學(xué)集合論及應(yīng)用[M]．上海:上海科技出版社，1984.

[3]黃坤，劉蘇，林輝，等．模糊綜合評(píng)價(jià)法在油庫(kù)安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2006，25（5）：54-58.

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.002

基金論文：四川省教育廳科研項(xiàng)目（13SB0422）。