模糊評(píng)價(jià)在羅河鎮(zhèn)飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究

張 千

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥 230036）

1 前言

水是人類的生命之源，是發(fā)展經(jīng)濟(jì)不可缺少的自然資源，水資源的開發(fā)利用為人類社會(huì)進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了必要的物質(zhì)保證。然而，人類為了追求經(jīng)濟(jì)利益，總是以犧牲環(huán)境為代價(jià)，這使得大量的水資源被污染，讓本來已經(jīng)少得可憐的淡水資源越來越貧乏[1]。因此，做好水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)工作就顯得尤為重要。到目前為止，在水質(zhì)評(píng)價(jià)方法上國內(nèi)外專家提出了幾十種之多，其中，單因子評(píng)價(jià)法[2]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[3]、內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法[4]等水質(zhì)評(píng)價(jià)方法較為常用。本文主要運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)飲水水源地水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種常見而且較為有效的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法，它運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)原理，在精準(zhǔn)的傳統(tǒng)數(shù)學(xué)與充滿模糊性的水環(huán)境質(zhì)量之間架起了一座橋梁，將模糊的水質(zhì)界限，通過構(gòu)建隸屬函數(shù)，實(shí)現(xiàn)定量化綜合評(píng)價(jià)的方法，它的評(píng)價(jià)結(jié)果更為合理，已經(jīng)受到越來越多的應(yīng)用[5]。本文選取了廬江縣羅河鎮(zhèn)作為研究對(duì)象，羅河鎮(zhèn)位于巢湖流域，地處廬江縣南部，山川秀麗，旅游景點(diǎn)眾多,同時(shí)該鎮(zhèn)資源豐富，重工業(yè)發(fā)達(dá)。因此筆者運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)的方法對(duì)廬江縣羅河鎮(zhèn)飲用水水源地水質(zhì)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，目的為環(huán)巢湖地區(qū)農(nóng)村飲用水水源地水質(zhì)評(píng)價(jià)提供科學(xué)可靠的評(píng)價(jià)方法，有利于該地區(qū)有效的保護(hù)水源地和提供高效清潔的集中供水，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)環(huán)巢湖地區(qū)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 模糊綜合評(píng)價(jià)法

為了對(duì)飲用水水源地水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，本文確定了影響水質(zhì)的8個(gè)因素，記為評(píng)價(jià)因子集U={U1，U2，…，Um}；水質(zhì)級(jí)別依據(jù)國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）劃分為 5級(jí)，記為水質(zhì)評(píng)價(jià)集V={V1，V2，…，V5}。當(dāng)水質(zhì)級(jí)別為III級(jí)時(shí)，即符合國家飲用水水源地水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

為了確定某個(gè)評(píng)價(jià)因子對(duì)5個(gè)水質(zhì)級(jí)別的隸屬程度，通過確定該因子分級(jí)代表值ein，構(gòu)建線性隸屬函數(shù)：

在公式一中，rin為評(píng)價(jià)因子對(duì)于這n類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度；Ui為評(píng)價(jià)因子的實(shí)測(cè)濃度；ein為各級(jí)代表值，其確定方式是：ei1取水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)第一級(jí)的值，ei2取水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)第一級(jí)和第二級(jí)的平均值，以此類推[6]。依此隸屬函數(shù)，得出該因素對(duì)5類水質(zhì)級(jí)別的隸屬度為 R={r1，r2，…，r5}。 同理可得所有因素對(duì)水質(zhì)類別的隸屬度，構(gòu)成單因子模糊矩陣如公式（2）所示，其中公式（2）中m代表污染因子數(shù)，n代表水質(zhì)類別數(shù)[7]。

又由于各影響因子對(duì)于水源水水質(zhì)的重要程度不同，對(duì)各因子Ui應(yīng)賦予一個(gè)相應(yīng)的權(quán)數(shù)

ai（i=1，2，…，m），這些權(quán)數(shù)組成了權(quán)重集：

A={a1，a2，…，am}。 其中，ai的計(jì)算公式為：

公式（3）和公式（4）中：

ci為第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的實(shí)測(cè)濃度；si為第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的基點(diǎn)值；pi代表第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的分指數(shù)；ai代表第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值[7]。參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有5級(jí)，基點(diǎn)值si取地表水III級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)限值[7]。

最后將權(quán)重集與單因子模糊評(píng)價(jià)矩陣相乘，得到模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣， 即 B=（bj）=A·R，（j=1，…，n），B集合中最大值所對(duì)應(yīng)的級(jí)數(shù)為該水樣的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果[8]。

3 羅河自來水廠水源水水質(zhì)模糊綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)示例

3.1 因子集及評(píng)價(jià)集的建立

本文選取了具有代表性的8項(xiàng)指標(biāo)組成因子集，即U=｛高錳酸鹽指數(shù)，氨氮，總氮，銅，鋅，氟化物，砷，六價(jià)鉻｝。參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）和確立分級(jí)代表值（表1），建立評(píng)價(jià)集V=｛I，II，III，IV，V｝，將水質(zhì)級(jí)別分為 5 類。

表1 分級(jí)代表值和基點(diǎn)值

3.2 模糊綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算步驟

以羅河自來水廠水源水水質(zhì)為例，運(yùn)用上文評(píng)價(jià)方法中模糊評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)步驟進(jìn)行評(píng)價(jià)。

首先計(jì)算出權(quán)重集：A=（0.252，0.011，0.404，0.112，0.028，0.112，0.036，0.045）；

再由隸屬函數(shù)計(jì)算得出模糊矩陣R：

最 后 由 B=A·R 可 以 得 到 B=（bj）=（0.377，0.250，0.374，0，0），b1=0.377 為最大值。因此，羅河自來水廠水源水綜合評(píng)價(jià)水質(zhì)級(jí)別為I類。同理，可以得出其它四個(gè)水廠水源水的水質(zhì)級(jí)別。

4 水源水水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果分析與比較

運(yùn)用上述評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)出5處水廠水源水水質(zhì)級(jí)別（見表2）。

表2 模糊綜合評(píng)價(jià)與內(nèi)梅羅指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比

由表2可知：在內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法下這五家自來水廠水源水水質(zhì)均為I級(jí)，而在模糊綜合評(píng)價(jià)法下，羅河自來水廠與對(duì)照組的萬山和長(zhǎng)崗自來水廠水源水水質(zhì)均為I級(jí)，而羅河自來水二廠水源水水質(zhì)級(jí)別為III級(jí)、羅河自來水三廠水源水水質(zhì)級(jí)別為II級(jí)。對(duì)表2進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)羅河鎮(zhèn)三處水廠水源水水質(zhì)情況稍劣于對(duì)照組的兩處水廠，其原因?yàn)閷?duì)照組兩處水廠水源水為深山中的水庫水，水質(zhì)情況相對(duì)較好。模糊評(píng)價(jià)法與內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)結(jié)果有一定差異。其中內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法在考慮影響水質(zhì)情況最大的污染因子的同時(shí)對(duì)其它各污染因子進(jìn)行等同影響程度的考慮，有一定的綜合性，但評(píng)價(jià)過程相對(duì)簡(jiǎn)單；而模糊綜合評(píng)價(jià)法引入了權(quán)重值，綜合考慮了各污染因子對(duì)水樣水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響的大小不同，對(duì)每個(gè)污染因子的影響程度進(jìn)行了細(xì)化分析計(jì)算，從而能夠更合理的評(píng)價(jià)出該水樣的水質(zhì)情況。因此，模糊評(píng)價(jià)法與內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)結(jié)果有一定差異。其中模糊評(píng)價(jià)法更適用于水質(zhì)評(píng)價(jià)。

5 結(jié)論

羅河鎮(zhèn)飲用水水源地水質(zhì)情況總體良好，羅河自來水廠水源水水質(zhì)優(yōu)良，為I級(jí)，羅河鎮(zhèn)其它兩處水廠水源水水質(zhì)也均在III級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，滿足 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）對(duì)飲用水水源地水質(zhì)的要求。研究過程中發(fā)現(xiàn)羅河鎮(zhèn)水源地水質(zhì)情況相對(duì)樂觀，可以放心飲用。其中極少數(shù)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值相對(duì)較高，主要是因?yàn)樯钗鬯呐欧挪划?dāng)?shù)仍蛟斐傻摹Ｒ虼耍嘘P(guān)部門要進(jìn)一步做好羅河鎮(zhèn)生活污水清潔處理的工作，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)于重點(diǎn)污染源污水排放的監(jiān)控和治理，進(jìn)一步完善水源地水質(zhì)的規(guī)劃和管理工作，努力實(shí)現(xiàn)環(huán)巢湖地區(qū)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

[1] 張千.廬江縣農(nóng)村飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)研究[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012：1.

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