模糊綜合法在水質環(huán)境評價中的應用研究

肇慶市環(huán)境保護監(jiān)測站 廣東肇慶 526000

摘要：本文主要針對模糊綜合法在水質環(huán)境評價的應用展開了探討，對模糊綜合評價法的基本原理與步驟作了詳細的闡述，并結合了具體的應用分析，對水質環(huán)境評價法作了系統(tǒng)的研究，以期能為有關方面的需要提供參考借鑒。

關鍵詞：模糊綜合法；水質環(huán)境評價；應用

1 概述

隨著環(huán)境污染問題越來越受到人們的重視，水質環(huán)境評價也隨之受到了廣泛的關注。而在水質資源的環(huán)境質量評價中，模糊綜合法由于具有著結果清晰，系統(tǒng)性強等特點，得到了普遍的使用?；诖?，本文就模糊綜合法在水質環(huán)境評價的應用進行了探討，相信對有關方面的需要能有一定的幫助。

2 模糊綜合評價法的基本原理

模糊集合理論（fuzzysets）的概念于1965年由美國自動控制專家查德（L.A.Zadeh）教授提出，用以表達事物的不確定性。模糊綜合評價法是一種運用模糊可變原理分析和評價模糊系統(tǒng)的方法，以模糊推理為主的定性與定量相結合、精確與非精確相統(tǒng)一的評判方法。由于這種方法在處理各種難以用數(shù)學方法模數(shù)的復雜系統(tǒng)問題方面，表現(xiàn)出獨特的優(yōu)越性。地下水水質評價中的污染程度、水質類別都是一些客觀存在的模糊概念和模糊現(xiàn)象，簡單的根據(jù)某一數(shù)字界限來對地下水水質進行研究和評價是不合適的。而模糊集理論在地下水水質評價中的應用與傳統(tǒng)的評價方法相比更適應水質污染級別劃分的模糊性，能更客觀的反映水質的實際情況。

3 模糊綜合法對水質環(huán)境評價步驟

（1）由n個污染因子構成水環(huán)境質量綜合判別因素集合X={x1，x2，…xn}。

（2）確定評價集V={v1，v2，…vm}，其中可以對應水質分類級別或者水質評價級別等。

（3）建立隸屬函數(shù)，即在給定水質分級標準后，建立對該標準所表述的特性具有的程度。

（4）根據(jù)每個因子對其各自環(huán)境質量等級的隸屬程度組成模糊矩陣R。其中每個元素都是由隸屬函數(shù)求得的。

（5）因子權重的確定。在測點的水質綜合評價中，由于各個因子對其污染貢獻不同，所以按各個因子在環(huán)境質量評價中的作用大小分別賦予不同的權重。為了方便模糊計算，需要將各項權重值進行歸一化處理。其公式如下：

式中：Ai是歸一化后第i種污染物的權重系數(shù)；Ci是第i種污染物的實測值；Si是第i種染物的標準值的算術平均值，即第i種染物的環(huán)境質量基點值。

表1 飲用水源區(qū)水質監(jiān)測數(shù)據(jù) mg/L

3 應用分析

3.1 水質樣本和指標

本文采用2008年3-12月某飲用水源區(qū)的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)進行水質評價。該水功能區(qū)的水質目標為Ⅲ類。評價中采用了5個水質指標，分別是溶解氧（DO）、高錳酸鹽（COD Mn）、化學需氧量（COD）、5日生化需氧量（BOD5）和氨氮（NH3-N）。水質類別標準參照《地表水環(huán)境質量標準（GB3838-2002）》。飲用水源區(qū)水質監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。表中“

3.1 水質評價

模糊評價法的基本思路是：由監(jiān)測數(shù)據(jù)建立各因子指標對各級標準的隸屬度集，形成隸屬度矩陣，再把因子的權重集與隸屬度矩陣相

乘，得到模糊積，獲得一個綜合評判集，表明評價水體水質對各

級標準水質的隸屬程度，反映了綜合水質級別的模糊性，最后由隸屬度最大原則確定水質級別。以2008年3月的監(jiān)測數(shù)據(jù)為例進行水質評價，首先運用改進的層次分析法得出各指標權重見表2。

然后運用隸屬度函數(shù)求得模糊評價矩陣R 見表3。綜合評價的結果權重矩陣A 與模糊評價矩陣R 進行復合運算得到，即綜合評價集B 表示為：

B = A·R

常用的復合運算有4種，即取大取小法、相乘取大法、取小相加法和相乘相加法。本文采用相乘相加法，利用隸屬度最大原則確定水質級別。該次水質評價中Ⅲ類水的隸屬度最大，隸屬度為0.53。因此，2008年3月水質評價結果為Ⅲ類水。2008年3月的水質模糊評價結果見表4。將每次水質監(jiān)測數(shù)據(jù)均用以上述方法進行評價可得出整個水質樣本的水質評價結果。

表3 模糊評價矩陣 A

表4 模糊評介結果

模糊評價法是以模糊數(shù)學為基礎，應用模糊關系合成的原理，將一些邊界不清，不易定量的因素定量化，進行綜合評價的一種方法，從而為水體的科學管理和污染防治提供決策依據(jù)。但模糊綜合法并沒能給出水質樣本中主要污染物和污染程度，不能為今后河流治理提供更多的數(shù)據(jù)支持。本文運用單因子法和主成分分析法對該水功能區(qū)進行水質評價，從而得出主要污染指標和污染程度，用以豐富和完善該水功能區(qū)的水質評價結果。

4 結論

綜上所述，模糊綜合法具有操作簡單，計算迅速、準確等特點，在地表示環(huán)境質量的評價應用中有著極大的幫助。在環(huán)境問題日益受到人們關注的今天，水環(huán)境質量的評價當然會得到更多人的關注，相信模糊綜合法的應用能為水質環(huán)境評價帶來極大的便利。

參考文獻：

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