模糊綜合評價地下水水質的研究

林楠力 蔣偉

摘要：隨著煤炭資源的開發和利用，由于不合理的開采造成水質污染嚴重。未能對礦區水資源進行合理的水質評價，是導致水資源污染且利用率低的一個原因。為了更好地了解地下水水質狀況、提高水資源利用率，本文用模糊集理論進行水質評價對地下水環境質量進行正確的綜合評價，客觀地反映水質的實際狀況。

關鍵詞：綜合評價；地下水水質；水資源污染

1引言

隨著煤炭資源的開發和利用，發展了國民經濟，但也引起了一系列的水質污染問題，其中由于不合理的開采造成水質嚴重污染。為了更好地了解地下水水質狀況、減輕礦區地下水質污染，提高水資源利用率，首先要對地下水環境質量進行正確的綜合評價，精準反應水質狀況。因此用模糊集理論進行水質評價，更能 客觀地反映水質的實際狀況。

根據水質污染程度、水質類別都是一些客觀存在的模糊概念和模糊現象，為了更客觀真實地反映水質實際情況，本文采用模糊集理論進行水質評價。

2模糊綜合評價

考慮到樣品數量和特征，本文采用模糊評價法。其中模糊綜合評價法建立在嚴謹的數學模型上，強調“主因素”的影響，并考慮水質界限的模糊性，從而從整體上對地下水質量類別做出判斷，評價結果可比性強且較具有合理性。

3建立模糊綜合評價法進行水質評價

3.1評價指標選擇

由于礦區地下水的污染主要由煤礦開采造成，同時還有農業生產和居民生活等方面因素影響，為全面反映礦區地下水的污染基本情況，對其礦區實測的4個水樣點進行毒理學評價，選取錳，三氮，氟，總硬度，氯，Ph，礦化度，COD，8個評因子組成評價因子集合，建立因子集U=﹛錳，三氮，氟，總硬度，氯，pH，礦化度，COD﹜。

查閱相關資料后，在考慮區域本底濃度值的基礎上將該礦區地下水分為5個級別，評價等級分5個等級，組成水質分級集合V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}。Ⅰ級主要反映地下水化學組分的天然背景含量，適用于各種用途；Ⅱ級主要反映地下水 化學組分的天然背景含量，適用于各種用途；Ⅲ級以人體健康基準值為依據，主要適用于集中式生飲用水水源及工業、農業用水；Ⅳ級以農業和工業用水要求為依據，除適用于農業和部分工業用水 外，適當處理后可作生活飲用水；Ⅴ級不宜飲用，其他用水可根據使用目的選用。

3.2建立單項因子的隸屬函數

根據水質模糊綜合評價是種多因子的評價，建立單項因子的隸屬函數，確定隸屬關系，得出對應的隸屬度，是進行多因子模糊綜合評價的基礎。

隸屬函數的建立過程為，根據水質用途劃分水質等級，如分為 m 級，其中，xi為第i個數的實測值，Sij為參數uj第j 級水質的評價標準值。

3.3建立模糊關系矩陣

按分類組成的單因素評價矩陣，即

3.4建立評價因子的權重矩陣

各水樣中參數含量高低不同，在進行水質模糊綜合評價時所起的作用也有所差別。因此，在進行評價時，應對各因子賦予權重。為了更客觀的選擇權重，采用國家飲用水標準和主觀分析相結合的方法來確定權重。

為了更客觀的選擇權重，采用國家飲用水標準和主觀分析相結合的方法，即根據水質指數Ci Coi （C i 為實測值，Co i 國家飲用水標準）的大小來確定權重，因為采用飲用水標準已經考慮了各評價參數對人體的危害程度。氰化物不穩定，在酸性條件下容易揮發，在劑量不大的情況下，都是毒性很強的物質，其致害作用長且具有可逆性；地下水中氟含量過高，長期飲用可引起氟病的發生；硬度和礦化度，ph是綜合指標，其值過大對人體的危害是很大的。COD、三氮及氯長期過量攝入對人體健康具有潛在的危害。

3.5綜合評判結果

求評價結果是通過W與R復合運算W·R完成的，這實際上是對各評價因子進行加權的過程。模糊矩陣復合運算非常類似普通矩陣的乘法，所不同的是，復合運算在模糊數學里是通過模糊算子進行的，這里采用的模糊算子是

對于1號水樣點B1=[0.4089，0.0367，0.3846，0.1698，0.0]，隸屬度0.48089對應Ⅰ級水，根據最大的隸屬度原則確定1號水樣點水質為Ⅰ級。若在評價結果中出現兩個最大值，采取靠近次大值的那個最大值來確定級別。同樣的方法可得到2，3，4號水樣的級別。

4結束語

在模糊綜合評判在礦區地下水水質評價中的應用中，礦區地下水質優劣的邊界并不十分明顯，評價時很難將其歸于某個類別，于是我們先選擇出評價水質優劣的指標，再單個因素進行評價，然后對所有因素進行綜合模糊評價，防止遺漏任何統計信息和信息的中途損失，更加客觀真實。從模糊綜合評判方法在礦區地下水水質評價中的應用得評價結果合理、可信。該方法減少了人為因素的干擾，取得了滿意的效果。在模糊綜合評判在礦區地下水水質評價中的應用中可見，關鍵在于評價因子的選擇，主觀性很強，對操作者的專業素質要求很高。

作者簡介：林楠力（1998-），四川人，本科生；

蔣偉（1982-），重慶人，副教授，研究方向：數學建模與圖像處理。