模糊綜合評(píng)價(jià)法在北高干渠水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

陳絳云

(泉州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)研究所，福建 泉州 362000)

引言

模糊綜合評(píng)價(jià)法在北高干渠水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

陳絳云

(泉州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)研究所，福建 泉州 362000)

以2014年泉州市飲用水源地北高干渠2處水廠取水口斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果為研究對(duì)象，用模糊數(shù)學(xué)模型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：北高干渠泉州市北水廠取水口水質(zhì)較好，泉州市三水廠取水口水質(zhì)變化略有起伏，2處斷面主要污染因子為溶解氧、總磷與糞大腸菌群。同時(shí)，將模糊評(píng)價(jià)結(jié)果與單因子評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，體現(xiàn)了單因子評(píng)價(jià)法在確定水質(zhì)級(jí)別的從嚴(yán)性，而模糊綜合評(píng)價(jià)充分考慮了多個(gè)因子對(duì)水體的影響其結(jié)果更加準(zhǔn)確、客觀，因此可為水源地保護(hù)區(qū)的水質(zhì)規(guī)劃與管理工作提供科學(xué)的參考依據(jù)。

飲用水源；水質(zhì)；模糊綜合評(píng)價(jià)

引言

北高干渠作為泉州市集中式飲用水源之一，擔(dān)負(fù)著泉州市三水廠及北水廠的供水重任，其水環(huán)境質(zhì)量的好壞直接影響到供水區(qū)域人群的身體健康。泉州市三水廠、北水廠斷面作為北高干渠水質(zhì)監(jiān)測(cè)的重要監(jiān)控?cái)嗝?，水質(zhì)的好壞直接反映北高干渠受污染程度。因此，建立符合實(shí)際的數(shù)學(xué)模型來評(píng)價(jià)北高干渠2處監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)，真實(shí)的反映水質(zhì)現(xiàn)狀顯得極為重要。為此，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[1]，為客觀真實(shí)的評(píng)價(jià)北高干渠水質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。

1 模糊數(shù)學(xué)模型的建立

運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[2-9]，一般需要以下步驟：

(1)建立評(píng)價(jià)對(duì)象因子集及評(píng)價(jià)集

定義監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)為評(píng)價(jià)因子，建立評(píng)價(jià)對(duì)象因素集合U={u1，u2，…，un}，其中u1，u2，…，un為參與評(píng)價(jià)的n個(gè)評(píng)價(jià)因子。

V={v1，v2，…，vn}為U中評(píng)價(jià)因子相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集合。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)將地表水水質(zhì)分成了5類，則確定評(píng)價(jià)集為V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}。

(2)建立權(quán)重集A

對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)因子ui賦予1個(gè)相應(yīng)的權(quán)重ai(i=1，2，…，n)構(gòu)成權(quán)重向量A。

(3)計(jì)算評(píng)價(jià)因子隸屬度，建立模糊關(guān)系矩陣R

根據(jù)地表水標(biāo)準(zhǔn)分類，建立隸屬函數(shù)通式；由因素集合U的各項(xiàng)因子對(duì)評(píng)價(jià)集合V的各級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度，可得模糊關(guān)系矩陣R。

(4)模糊綜合評(píng)價(jià)

模糊綜合評(píng)價(jià)是將權(quán)重集A和模糊評(píng)價(jià)矩陣R兩者復(fù)合，而得到的綜合評(píng)價(jià)矩陣B，最后對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣B進(jìn)行分析。

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 建立評(píng)價(jià)對(duì)象因子集及評(píng)價(jià)集

根據(jù)北高干渠泉州市第三水廠及北水廠2014年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合泉州市地表水環(huán)境單因子貢獻(xiàn)的評(píng)價(jià)結(jié)果，選取了對(duì)北高干渠水質(zhì)貢獻(xiàn)較大的DO、CODMn、CODCr、BOD5、NH3-N、總磷、糞大腸菌群7項(xiàng)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)因子，構(gòu)建評(píng)價(jià)對(duì)象因素集合U={DO、CODMn、CODCr、BOD5、NH3-N、總磷、糞大腸菌群}。將水源地水質(zhì)劃分為5個(gè)級(jí)別(分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示)，評(píng)價(jià)集為V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}。監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1。

2.2 建立權(quán)重集A

通過計(jì)算得出各污染因子權(quán)重系數(shù)，如表2。

2.3 模糊綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)地表水標(biāo)準(zhǔn)分類及前文提到的方法步驟，計(jì)算評(píng)價(jià)因子隸屬度，建立模糊關(guān)系矩陣R。綜合評(píng)價(jià)的權(quán)重矩陣A與模糊評(píng)價(jià)矩陣R進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算得到綜合評(píng)價(jià)集B=A×R。將每個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算可得水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果，見表3。

2.4 數(shù)據(jù)分析

(1)由表2可見，DO在2處斷面各個(gè)月份的貢獻(xiàn)較大，對(duì)水質(zhì)起主導(dǎo)作用，其次為TP及糞大腸菌群，主要反映了水體中的有機(jī)污染。

(2)由表3可見，泉州市北水廠取水口斷面除5月份外均為Ⅰ類，泉州市三水廠取水口斷面2014年中有6個(gè)月份水質(zhì)級(jí)別為Ⅲ類，泉州市北水廠取水口水質(zhì)優(yōu)于泉州市三水廠取水口水質(zhì)，影響泉州市三水廠取水口斷面水質(zhì)的主要污染因子為權(quán)重系數(shù)較大的DO、TP及糞大腸菌群，反映了地處繁華鬧市區(qū)的泉州市三水廠取水口周邊環(huán)境復(fù)雜，且采用敞開式明渠取水，雖然渠道兩側(cè)設(shè)置了圍網(wǎng)及截污溝，但仍無法杜絕水體來自附近居民的生活污染。

(3)模糊綜合評(píng)價(jià)在泉州市北水廠取水口斷面除5月份為Ⅲ類外均為Ⅰ類，而單因子評(píng)價(jià)結(jié)果除5月份為Ⅳ類外均為Ⅲ類；在泉州市三水廠取水口斷面1、2、3、4、7、10月均為Ⅰ類，其余月份為Ⅲ類，而單因子評(píng)價(jià)結(jié)果除5月份為Ⅳ類外均為Ⅲ類，這是因?yàn)樵趩我蜃又笖?shù)評(píng)價(jià)中是以最差因子的評(píng)價(jià)結(jié)果作為最終的評(píng)價(jià)結(jié)果，體現(xiàn)了單因子否決權(quán)，具有很強(qiáng)的從嚴(yán)性。而模糊綜合評(píng)價(jià)法是綜合了各主要因子的權(quán)重和隸屬度以確定水質(zhì)類別，其結(jié)果更為符合實(shí)際。

表1 2014年北高干渠水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果匯總表(單位：mg/L)

表2 各污染因子權(quán)重系數(shù)匯總表

3 結(jié) 論

(1)綜上，泉州市北高干渠飲用水水源保護(hù)區(qū)的水質(zhì)總體較好，DO、TP及糞大腸菌群對(duì)水質(zhì)起主導(dǎo)作用，其中DO貢獻(xiàn)最大。

(2)對(duì)水質(zhì)需要從嚴(yán)管理或特殊要求的情況下，適合于用單因子評(píng)價(jià)。而要求既能反映各種因子共同作用下的水質(zhì)狀況，又能確定影響水體的主要污染物及污染類型時(shí)，則適合于用模糊綜合評(píng)價(jià)法。模糊綜合評(píng)價(jià)法適合評(píng)價(jià)對(duì)多類指標(biāo)評(píng)價(jià)信息的整合。

表3 2014年泉州市北高干渠水質(zhì)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

[1]李奇珍，何俊仕.水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方法探討[J].人民黃河，2007，29(1)：50-52.

[2]劉勇.南彭水庫(kù)飲用水源水質(zhì)模糊綜合評(píng)價(jià)[J].三峽環(huán)境與生態(tài)，2013，35(1)：49-50.

[3]趙曉亮，齊慶杰，李瑞鋒，趙國(guó)智，周玉祥，劉洋.模糊AHP法在鬧德海水庫(kù)水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].地球與環(huán)境，2013，41(1)：71-75.

[4]孫世群，方紅衛(wèi)，朱雨龍，肖中新.模糊綜合評(píng)判在淮河安徽段干流水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2010，35(1)：159-161.

[5]許文杰.曹升樂水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的模糊可變模型及其應(yīng)用[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2008，38(3)：40-45.

[6]曾艷芹.飲用水源水質(zhì)模糊評(píng)價(jià)與保護(hù)建議[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29(8)：105-107.

[7]傅振鵬，陶濤，孫世群.模糊評(píng)價(jià)在巢湖市飲用水水源地水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(9)：5235-5237.

[8]姚志遠(yuǎn)，郝慶菊，江長(zhǎng)勝，胡必琴.模糊綜合法在北碚主要支流河流水質(zhì)評(píng)價(jià)中的運(yùn)用[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25(13)：211-215.

[9]王德春，王篤波，宋剛福.基于模糊綜合評(píng)價(jià)的水質(zhì)指標(biāo)分類[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2006，32(12)：44-45.

Application of Fuzzy Comprehensive Evaluation in Water Quality Assessment of Drinking Water Source in the High North Main Canal

CHEN Jiangyun

(Quanzhou Institute of Environmental Protection Science and Technology，Quanzhou 362000，China)

The paper bases on two water intake sections ，which are in the high north main canal，water quality monitoring results in 2014 as the research object，using the fuzzy mathematical model for comprehensive evaluation of water quality. The results show that the water quality of North water intake is better，the water quality of the Third water intake changes a little ups and downs. Two sections of the main pollution factors are dissolved oxygen (DO)，total phosphorus and fecal coliform. At the same time，the fuzzy evaluation results compared with single factor evaluation results，embodies the single factor evaluation method in determining the level of water quality strictly，and fuzzy comprehensive evaluation of fully considering the influence of multiple factors on water the result more accurate and objective. This method can provide reasonable and scientific theoretical basis for the development of environmental protection policy and planning.

drinking water；water quality；fuzzy comprehensive evaluation

陳絳云，本科，工程師，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境影響評(píng)價(jià)及環(huán)境規(guī)劃

X824

A

1673-288X(2017)02-0089-03

引用文獻(xiàn)格式：陳絳云.模糊綜合評(píng)價(jià)法在北高干渠水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(2)：89-91.