模糊綜合評價法在北高干渠水質評價中的應用

陳絳云

(泉州市環境保護科學技術研究所，福建 泉州 362000)

引言

模糊綜合評價法在北高干渠水質評價中的應用

陳絳云

(泉州市環境保護科學技術研究所，福建 泉州 362000)

以2014年泉州市飲用水源地北高干渠2處水廠取水口斷面水質監測結果為研究對象，用模糊數學模型進行綜合評價，結果表明：北高干渠泉州市北水廠取水口水質較好，泉州市三水廠取水口水質變化略有起伏，2處斷面主要污染因子為溶解氧、總磷與糞大腸菌群。同時，將模糊評價結果與單因子評價結果進行對比，體現了單因子評價法在確定水質級別的從嚴性，而模糊綜合評價充分考慮了多個因子對水體的影響其結果更加準確、客觀，因此可為水源地保護區的水質規劃與管理工作提供科學的參考依據。

飲用水源；水質；模糊綜合評價

引言

北高干渠作為泉州市集中式飲用水源之一，擔負著泉州市三水廠及北水廠的供水重任，其水環境質量的好壞直接影響到供水區域人群的身體健康。泉州市三水廠、北水廠斷面作為北高干渠水質監測的重要監控斷面，水質的好壞直接反映北高干渠受污染程度。因此，建立符合實際的數學模型來評價北高干渠2處監測斷面水質，真實的反映水質現狀顯得極為重要。為此，運用模糊數學方法對其進行綜合評價[1]，為客觀真實的評價北高干渠水質提供理論基礎。

1 模糊數學模型的建立

運用模糊數學方法進行綜合評價[2-9]，一般需要以下步驟：

(1)建立評價對象因子集及評價集

定義監測斷面的水質監測指標為評價因子，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，…，vn}為U中評價因子相應的評價標準集合。根據《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)將地表水水質分成了5類，則確定評價集為V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}。

(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)構成權重向量A。

(3)計算評價因子隸屬度，建立模糊關系矩陣R

根據地表水標準分類，建立隸屬函數通式；由因素集合U的各項因子對評價集合V的各級水質標準的隸屬度，可得模糊關系矩陣R。

(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果矩陣B進行分析。

2 實例應用

2.1 建立評價對象因子集及評價集

根據北高干渠泉州市第三水廠及北水廠2014年的監測數據，并結合泉州市地表水環境單因子貢獻的評價結果，選取了對北高干渠水質貢獻較大的DO、CODMn、CODCr、BOD5、NH3-N、總磷、糞大腸菌群7項指標作為評價因子，構建評價對象因素集合U={DO、CODMn、CODCr、BOD5、NH3-N、總磷、糞大腸菌群}。將水源地水質劃分為5個級別(分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示)，評價集為V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}。監測結果如表1。

2.2 建立權重集A

通過計算得出各污染因子權重系數，如表2。

2.3 模糊綜合評價

根據地表水標準分類及前文提到的方法步驟，計算評價因子隸屬度，建立模糊關系矩陣R。綜合評價的權重矩陣A與模糊評價矩陣R進行復合運算得到綜合評價集B=A×R。將每個水質監測數據計算可得水質評價結果，見表3。

2.4 數據分析

(1)由表2可見，DO在2處斷面各個月份的貢獻較大，對水質起主導作用，其次為TP及糞大腸菌群，主要反映了水體中的有機污染。

(2)由表3可見，泉州市北水廠取水口斷面除5月份外均為Ⅰ類，泉州市三水廠取水口斷面2014年中有6個月份水質級別為Ⅲ類，泉州市北水廠取水口水質優于泉州市三水廠取水口水質，影響泉州市三水廠取水口斷面水質的主要污染因子為權重系數較大的DO、TP及糞大腸菌群，反映了地處繁華鬧市區的泉州市三水廠取水口周邊環境復雜，且采用敞開式明渠取水，雖然渠道兩側設置了圍網及截污溝，但仍無法杜絕水體來自附近居民的生活污染。

(3)模糊綜合評價在泉州市北水廠取水口斷面除5月份為Ⅲ類外均為Ⅰ類，而單因子評價結果除5月份為Ⅳ類外均為Ⅲ類；在泉州市三水廠取水口斷面1、2、3、4、7、10月均為Ⅰ類，其余月份為Ⅲ類，而單因子評價結果除5月份為Ⅳ類外均為Ⅲ類，這是因為在單因子指數評價中是以最差因子的評價結果作為最終的評價結果，體現了單因子否決權，具有很強的從嚴性。而模糊綜合評價法是綜合了各主要因子的權重和隸屬度以確定水質類別，其結果更為符合實際。

表1 2014年北高干渠水質監測結果匯總表(單位：mg/L)

表2 各污染因子權重系數匯總表

3 結 論

(1)綜上，泉州市北高干渠飲用水水源保護區的水質總體較好，DO、TP及糞大腸菌群對水質起主導作用，其中DO貢獻最大。

(2)對水質需要從嚴管理或特殊要求的情況下，適合于用單因子評價。而要求既能反映各種因子共同作用下的水質狀況，又能確定影響水體的主要污染物及污染類型時，則適合于用模糊綜合評價法。模糊綜合評價法適合評價對多類指標評價信息的整合。

表3 2014年泉州市北高干渠水質模糊綜合評價結果

[1]李奇珍，何俊仕.水質綜合評價方法探討[J].人民黃河，2007，29(1)：50-52.

[2]劉勇.南彭水庫飲用水源水質模糊綜合評價[J].三峽環境與生態，2013，35(1)：49-50.

[3]趙曉亮，齊慶杰，李瑞鋒，趙國智，周玉祥，劉洋.模糊AHP法在鬧德海水庫水質綜合評價中的應用[J].地球與環境，2013，41(1)：71-75.

[4]孫世群，方紅衛，朱雨龍，肖中新.模糊綜合評判在淮河安徽段干流水質評價中的應用[J].環境科學與管理，2010，35(1)：159-161.

[5]許文杰.曹升樂水質綜合評價的模糊可變模型及其應用[J].山東大學學報(工學版)，2008，38(3)：40-45.

[6]曾艷芹.飲用水源水質模糊評價與保護建議[J].環境科學與技術，2006，29(8)：105-107.

[7]傅振鵬，陶濤，孫世群.模糊評價在巢湖市飲用水水源地水質評價中的應用[J].安徽農業科學，2011，39(9)：5235-5237.

[8]姚志遠，郝慶菊，江長勝，胡必琴.模糊綜合法在北碚主要支流河流水質評價中的運用[J].中國農學通報，2009，25(13)：211-215.

[9]王德春，王篤波，宋剛福.基于模糊綜合評價的水質指標分類[J].工業安全與環保，2006，32(12)：44-45.

Application of Fuzzy Comprehensive Evaluation in Water Quality Assessment of Drinking Water Source in the High North Main Canal

CHEN Jiangyun

(Quanzhou Institute of Environmental Protection Science and Technology，Quanzhou 362000，China)

The paper bases on two water intake sections ，which are in the high north main canal，water quality monitoring results in 2014 as the research object，using the fuzzy mathematical model for comprehensive evaluation of water quality. The results show that the water quality of North water intake is better，the water quality of the Third water intake changes a little ups and downs. Two sections of the main pollution factors are dissolved oxygen (DO)，total phosphorus and fecal coliform. At the same time，the fuzzy evaluation results compared with single factor evaluation results，embodies the single factor evaluation method in determining the level of water quality strictly，and fuzzy comprehensive evaluation of fully considering the influence of multiple factors on water the result more accurate and objective. This method can provide reasonable and scientific theoretical basis for the development of environmental protection policy and planning.

drinking water；water quality；fuzzy comprehensive evaluation

陳絳云，本科，工程師，主要研究方向為環境影響評價及環境規劃

X824

A

1673-288X(2017)02-0089-03

引用文獻格式：陳絳云.模糊綜合評價法在北高干渠水質評價中的應用[J].環境與可持續發展，2017，42(2)：89-91.