模糊綜合評價模型在巴南區(qū)花溪河水質(zhì)評價中的應用研究

劉 勇，胡 爽

（1.重慶市榮昌縣環(huán)境監(jiān)測站，重慶 402460；2.重慶市巴南區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 401320）

1 引言

花溪河是長江干流在巴南區(qū)境內(nèi)主要次級河流之一，源起巴南區(qū)南彭鎮(zhèn)碑埡，天臺山北麓，流經(jīng)南湖、南彭鎮(zhèn)、界石鎮(zhèn)、南泉鎮(zhèn)，在李家沱匯入長江。干流全長63.63km，流域面積268.46km2。隨著工業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)人口的增加，花溪河水質(zhì)受工業(yè)源、生活源、農(nóng)業(yè)源污染嚴重，污染事故時有發(fā)生，更嚴重地威脅了河流水質(zhì)，迫切需要建立合理的水質(zhì)評價模型對水質(zhì)進行綜合評價，并以此為據(jù)開展有針對性的次級河流綜合整治行動。為此，筆者運用模糊數(shù)學方法對花溪河水質(zhì)進行綜合評價［1］，以期為治理花溪河流域水污染現(xiàn)狀提供理論依據(jù)。

2 模糊綜合評價數(shù)學模型的建立

2.1 建立評價對象因子集及評價集

定義監(jiān)測斷面的水質(zhì)監(jiān)測指標為評價因子，建立評價對象因素集合U＝｛u1，u2，…，un｝，其中u1，u2，…，un為參與評價的n個評價因子。

V＝｛V1，V2，…，Vm｝為U中評價因子相應的評價標準集合。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838－2002）將地表水水質(zhì)分成了5類，則確定評價集為V＝｛Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ｝。

2.2 建立權重集A

對每個評價因子ui賦予1個相應的權重ai（i＝1，2，…，n）構(gòu)成權重向量A。

ci——評價因子ui的監(jiān)測值；si——評價因子ui各類水質(zhì)標準限值的均值。

對于監(jiān)測值越大，表明水質(zhì)越好的評價因子如DO，其權重值取倒數(shù)。

對評價因子權重集進行歸一化處理，則得到權重系數(shù)矩陣A＝（A1，A2，…，Ai，…，An）

2.3 計算評價因子隸屬度，建立模糊關系矩陣R

根據(jù)地表水標準分類，建立隸屬函數(shù)通式：

由因素集合U的各項因子對評價集合V的各級水質(zhì)標準的隸屬度，可得模糊關系矩陣R：

式中：m代表評價因子；n代表水域類別。

2.4 模糊綜合評價

模糊綜合評價是將權重集A和模糊評價矩陣R兩者復合而得到的綜合評價矩陣B，最后對模糊綜合評價結(jié)果矩陣B進行分析［2～5］。

3 應用實例

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838－2002），構(gòu)建水環(huán)境質(zhì)量評價集V＝｛Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ｝。由2011年2月、5月、8月巴南區(qū)花溪河石龍橋斷面、南湖出口斷面水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，結(jié)合主要污染指標、水體富營養(yǎng)化評價指標，篩選出6個參數(shù)作為評價因子，即評價對象的因素集為U＝｛DO，CODmn，CODcr，BOD5，NH3－N，TP｝，水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果見表1。由權重公式，計算出各污染因子歸一化權重值見表2，應用模糊綜合評價模型對花溪河水質(zhì)進行模糊綜合評價，綜合評價結(jié)果見表3。

表1 2011年花溪河石龍橋斷面、南湖出口斷面水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果 mg／L

表2 2011年各污染因子權重系數(shù)

表3 2011年花溪河水質(zhì)綜合評價結(jié)果

4 結(jié)語

模糊數(shù)學法綜合評價水質(zhì)結(jié)果表明，2011年花溪河上游監(jiān)測斷面南湖出口水質(zhì)較好，總體水質(zhì)達Ⅱ類，2月份水質(zhì)最好，為Ⅰ類，影響水質(zhì)的主要因子為高錳酸鹽指數(shù)與溶解氧。中下游監(jiān)測斷面石龍橋評價結(jié)果均為Ⅴ類，水質(zhì)較差，主要污染因子為氨氮和總磷。引起河段水質(zhì)變化的主要因素包括沿岸工業(yè)廢水輸入、城鎮(zhèn)生活污水散排、農(nóng)業(yè)面源污染?；ㄏ铀|(zhì)污染嚴重，評價結(jié)果與實際情況相符，說明模糊綜合評價方法具有對污染物超標反應靈敏的特點，能全面、客觀地反映出水體的整體水質(zhì)現(xiàn)狀，可用于地表水水質(zhì)的綜合評價。

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