模糊綜合法在水質環境評價中的應用研究

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摘要：本文主要針對模糊綜合法在水質環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，對水質環境評價法作了系統的研究，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；水質環境評價；應用

1 概述

隨著環境污染問題越來越受到人們的重視，水質環境評價也隨之受到了廣泛的關注。而在水質資源的環境質量評價中，模糊綜合法由于具有著結果清晰，系統性強等特點，得到了普遍的使用。基于此，本文就模糊綜合法在水質環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、精確與非精確相統一的評判方法。由于這種方法在處理各種難以用數學方法模數的復雜系統問題方面，表現出獨特的優越性。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象，簡單的根據某一數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境評價步驟

（1）由n個污染因子構成水環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，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）根據每個因子對其各自環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；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種染物的環境質量基點值。

表1 飲用水源區水質監測數據 mg/L

3 應用分析

3.1 水質樣本和指標

本文采用2008年3-12月某飲用水源區的水質監測數據進行水質評價。該水功能區的水質目標為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《地表水環境質量標準（GB3838-2002）》。飲用水源區水質監測數據見表1。表中“

3.1 水質評價

模糊評價法的基本思路是：由監測數據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月的監測數據為例進行水質評價，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。將每次水質監測數據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。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據支持。本文運用單因子法和主成分分析法對該水功能區進行水質評價，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，在地表示環境質量的評價應用中有著極大的幫助。在環境問題日益受到人們關注的今天，水環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境評價帶來極大的便利。

參考文獻：

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