模糊綜合評價法在水質評價中的應用

2012-06-21 01:27:52宣卓

綠色科技 2012年2期

宣卓

（安徽省肥東縣住房和城鄉建設局，安徽肥東 231600）

1 引言

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

水質是多因素影響的綜合結果，污染物之間關系復雜，對水質的影響程度不一，具有一定的模糊性［2］。模糊綜合評價法用隸屬函數剖析水質分類界限，有效克服了評價過程中可能出現的亦此亦彼性，保證了評價結果的準確及客觀性［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學的評價方法，其根據模糊數學中的隸屬度原則把定性評價轉化為定量評價，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

假設參與評價的因子有m個，則評價因子集為：U＝｛U1，U2，…，Um｝；假設水質級別劃分為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應賦予一個相應的權數ai（i＝1，2，…，m），這些權數組成了權重集：

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《地表水環境質量標準》（GB3838－2002），水質標準有5級，基點值si取中間一級的標準限值。由于溶解氧（DO）是正效指標，含量越大表示水質越好，因此，它的權重賦值則取其倒數［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：

式中rin為評價因子對于這n類水質標準的隸屬度；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取水質標準第一級的值，ei2取水質標準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越好，因此在運用隸屬函數求解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境質量標準等級的隸屬程度，根據上述隸屬函數的公式，計算出各單因子評價集的隸屬度，得出模糊關系矩陣：

式中m為污染因子數，n為水質類別數。

2.4 模糊綜合評價

3 某河流水質模糊綜合評價及結果分析

3.1 因子集及評價集的建立

本文數據來源于地方監測站2008年全年對某河流的監測，選取具有代表性的7項指標組成因子集，即U＝｛溶解氧，高錳酸鹽指數，生化需氧量，氨氮，總氮，總磷，化學需氧量｝，監測數據見表1。參照《地表水環境質量標準》（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｝，將水質分為6類。