文档介绍：模糊数学在丹河水环境综合评价中的应用
侯素霞1,刘新铭2,3,钟秦2
1. 邢台职业技术学院资源与环境工程系,河北邢台 054035;2. 南京理工大学化工学院,江苏南京 210094;
3. 广东省生态环境与土壤研究所,广东广州 510650
摘要:根据模糊数学的方法,将隶属函数和隶属度等概念引入丹河水环境评价中,用矩阵分析的方法建立模糊综合评价模式。建立评价因子的因子集、评价集、隶属函数和权重集等模糊集合,对丹河进行了分类和质量标准的划分,根据各污染因子对水质的影响差异确定其权重,对丹河流域水环境模糊综合评价,采用了最大隶属度原则和加权平均原则相结合。结果表明评价结果与实际情况有较好的吻合。
关键词:水环境评价;模糊综合评价;污染指标
中图分类号:X824 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2008)04-1411-04
水环境是人类生存环境中非常重要的一部分,为了社会的持续发展,人类身体的健康,迫切需要对所处的水环境质量做出客观、贴切的评价。应用模糊关系合成原理,将一些边界不清,不易定量的水环境因素定量化,进行综合评价,更能得到符合实际情况的结论[1]。近年来,模糊综合评价方法在天然水体的水质评价中得到广泛的研究与应用[2]。在水环境科学中,模糊概念、模糊数和模糊性问题是普遍存在的,因而模糊数学有很大的应用前景。实践证明,模糊数学中的综合评判、聚类分析、模式识别和近似推理等方法的实用意义是肯定的。在定义水环境质量中未污染、污染较重和污染严重等时很难找出一个分明的界线,是一些模糊的概念,模糊集合就是用来刻画这些外延不明确的概念。模糊综合评判在水环境评价中的运用近些年得到了很大的发展,各种不同的模糊综合评判方法在不同水环境评价中得到应用,有最大隶属度法则、绝对(相对)状态(或级别)特征值等[3]。潘峰等将模糊综合评价应用到水环境综合评价中,通过建立评价的因子集、评价集、隶属函数和权重集,实现对各种水体的质量等级综合评价与排序[4]。
1 模糊综合评价模型的建立
当评价因子很多时,其权值错综复杂,对于评价因子确定其权值的标准有2个:一是确定单个评价因子在总污染中所作的贡献;二是各因子之间的相互作用与关系[5-9]。因此在评价过程中,根据实际情况以及评价的目的将整体评价因子分成若干相关因子集,再分析各因子集中的权重,然后进行综合评价。其步骤如下:
建立评价对象的因素集
因素是参与评价的评价指标。在环境质量评价中,因素集就是参与评价的n个污染因子的实际测定浓度组成的模糊子集,即
。
建立评价集
评价集是与因素集中评价因子相应的评价标准集合。在环境质量评价中,评价集是各个污染因子相应的环境质量标准等级的集合,即
。
权重系数的确定
在模糊综合评判中,权重系数的确定是很重要的。它反映了各个因素在综合决策中所占有的地位或所起的作用。它可以直接影响到综合评判的结果[2,10-11]。通常各因子的重要程度不一样,因此对每个因子ui赋于一个相应的权重值ai(i=1,2,…,n)构成权重集A=(a1,a2,…,an)。根据污染物对水质的污染大权重应大和污染小权重应小的原则,确定各指标权重的大小,采用“超标倍数法”来确定权重,其公式为:
式中,Ci为i因子的监测值,mg/L;Sij为因子i第j