模糊综合评价方法在大冶市毛铺水库水质评价中应用

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1、模糊综合评价方法在大冶市毛铺水库水质评价中应用　　摘要：运用模糊数学综合评价模型对毛铺水库进行了综合评价，根据实测资料,选择了总氮、总磷、化学需氧量、溶解氧、铜、镉、锌、铅、悬浮物9个评价因子。评价结果表明，毛铺水库所监测的8个点位全是V类水，主要是受到了总氮和总磷的严重污染，构成了这一水库渔业养殖用水安全的重大隐患。评价成果为水污染治理以及控制提供了科学依据。关键词：模糊综合评价法；毛铺水库；水质中图分类号：S959文献标识码：A水质综合评价是一个涉及多指标、多级别、以定量的方式直观表征水环境的质量状况。考虑水质评价标准的模糊问题，通常引入模糊数学方法进行综合评价。由于它能比较准确地对水质

2、进行分级，清晰地处理“亦此亦彼”性的问题[1-2]，常被广泛应用在河流、湖泊，地下水、海水、饮用水评价研究工作中。大冶市毛铺水库(以下简称“毛铺水库”)是一座以防洪、灌溉为主，集养鱼、工业供水于一体的综合利用的大型水库，总库容量为2.985x107m3,正常水位为71m，控制流域面积为50.18km,最大泄洪量为6729m/s。毛铺水库自运行以来，在防洪、农业灌溉、水产养殖等方面发挥了巨大的作用。近年来，毛铺水库由于受流域内人为活动和工业污染的影响，水质较以前有了比较大的变化，亟待明确其水质情况，若不加强对流域内污染源的控制，势必会影响该地区居民的身体健康。本文引用文献[3]毛铺水库水质监测

3、资料，采用模糊综合评价法进行水质的综合评价，以期为水资源的合理开发和利用以及水污染的有效控制提供一定的科学依据。1模糊综合评价方法原理和计算步骤1.1方法原理已知某断面污染因子集u={u1,u2,..,un}。其中，元素ui(i=1,2,...,n)为影响评价对象的各个因子。通常各因子的重要程度不一样，因此，对每个因子ui赋于一个相应的权值ai（i=1,2,...,n)，构成权重集＝(a1,a2,...an)，且＝1，ai≥0，i=1,2,...,n由于元素ai可称为因子ui时“重要”的隶属程度，因此，权重集为因子集u上的一个模糊子集。又设普通评价集Ｖ＝{V1,V2,...Vm}式中Ｖj(j

4、=1,2,...,m)为各种可能的评价结果，可以是模糊的，也可以是非模糊的，但对Ｖ的关系是明确的。9从一个ui出发进行评价，以确定评价对象对评价集元素Ｖj的隶属程度rij(j=1,2,...,m)称为单因子模糊评价。对第i个因子ui评价的结果Ｒi，称为单因子模糊评价集。＝(ri1`,ri2,...，rim)它是Ｖ上的一个模糊子集，于是可得到相应于每个因子的单因子模糊评价集＝(r11,r12,...，r1m)＝(r21,r22,...，r2m)……＝(rn1,rn2,...，rnm)将各单因子评价集的隶属度为行，组成单因子评价矩阵,=显然，单因子模糊评价仅反映一个因子对评价对象的影响，而未反映

5、所有因子的综合影响，也就不能得出综合评价结果。因此，必须综合考虑所有因子的影响，这便是模糊综合评价。综合评价集Ｂ是Ｖ上的模糊子集，可表示为=(a1,a2,...，an)=(b1,b2,...，bm)（1）其中，，j=1,2,...,m称为评价指标，它是综合考虑所有因子的影响时，评判对象对评价集中第j个元素的隶属程度。显然，Ｂ的第i行表示第i个因子影响评价对象取各个评价元素的程度；第j9列表示所有因子影响评价对象取第j个评价元素的程度。因此，每列元素再乘以相应的因子权数ai(I=1,2,...,n)，更合理地反映了所有因素的综合影响[3]。1.2隶属度的确立确立隶属度即是确立矩阵R，隶属度函数

6、的确立有很多种方式，一般选用升降半梯形分布。根据国家地面水环境质量标准(GB3838-88)的有关规定，地表水分为五类，隶属度函数可由以下公式确定：I级:II-（m–1）级:（2）m级：式中：表示第种污染因子属于第类水质的隶属度；＝１，２，⋯，，为评价因子数；为水质级别数；为第种评价因子第类的国家标准浓度；为第种评价因子的实际检测值。但是必须注意，对溶解氧（ＤＯ）隶属度的算法需要将上式适当变形。1．3权重的确立权重确立的方法有很多，为了避免人为确立权重的局限性，本文根据种污染因子所产生的污染作用的不同，以污染物的超标情况决定权重，并对其进行归一化处理得到权重系数矩阵，计算方式如下

7、：（3）9式中，表示第种污染物的权重。但要注意类似DO值越大、水质越好的指标，其权重取式（3）的倒数。最后得到评价因素的权重为，经归一化处理后可得评价因素权重系数矩阵（4）1．4获取评价结果得出模糊隶属度评价矩阵和评价因素权重系数矩阵后，就可由式（1）得出矩阵，即可反映所评价水质对５类水质标准的所属程度。２毛铺水库水质模糊综合评价2．1评价标准采用文献[3]的分类作为评价标准，确立总氮（TN）、总磷（TP）、