第２８卷第１期 湖北民族学院学报（自然科学版） Ｖ０１．２８ ＮＯ．１ ２０１０年３月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ（Ｎａｔｕｒｌａ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｍｆｌｙ．２０１０ 模糊评价法在水库水质评价中的应用 翟琨 （湖北民族学院化学与环境工程学院，湖北恩施４４５０００） 摘要：运用模糊数学基本理论和方法，将模糊数学理论的隶属函数和隶属度概念引入到水质评价中，用矩阵分 析的方法构成模糊综合评价模式，对水库水质进行分析．结果表明，采用模糊评价法与其它评价方法结果相近。可 以采用模糊评价法进行水库水质评价． 关键词：模糊综合评价；水质评价；水库 中图分类号：Ｘ８２５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—８４２３（２０１０）０１—００１０—０３ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｗａｔｅｒ Ｑｕａｌｉｔｙ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｕｚｚｙ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ＺＨＡＩ Ｋｕｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｅｎｓｈｉ ４４５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｆｕｚｚｙ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ，ｔｈｅ ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｍ— ｂｅｒｓｈｉｐ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ． ｒｈｅ ｍａｔｒｉｘ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｆｏｒｍ ｆｕｚｚｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｉ’ｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ｏｔｈｅｒ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｕｓ ｆｕｚｚｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｗａ— ｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｕｚｚｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｌ模糊评价法基本原理 由于环境是一个多因素耦合的复杂动态系统，当这个系统的复杂性日益增长时，对系统特性精确而有意 义的描述能力将相应降低，需要用模糊的语言来表述．模糊数学是用数学的方法来研究、处理实际生产（生 活）中大量模概性现象的科学，它是建立在模糊集合的基础之上的．建立评价空间，确定评价集和因子集：ｕ＝ １１ … １５、 ｛Ｈ。，Ｈ ，…，ｕ ）； ＝｛Ｉ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ｖ｝，建立因素与评语之间的关系矩阵 ＝Ｉ！～ ． ！ＩＪ ．建立因素论域 ｌ … Ｊｌ５ 的模糊子集，根据该子集和评价矩阵求出向量，即为环境归属类别． ２应用实例 恩施市位于湖北省西南部，地处清江中上游．大龙潭水库位于恩施城 区上游１ｌ ｋｍ的清江大龙潭峡谷，库容０．５２亿ｍ ，为恩施州城２Ｏ万居民 饮用水水源地，其水质状况直接影响到人们的身体健康．因此，本文以大龙 潭水库为研究对象，应用模糊评价法对其水质进行分析和评价． 图１采样点布设图 Ｆｉｇ．１ Ｓａｍｐｈｎｇ ｐｏｉｎｔｓ 收稿日期：２０１０一Ｏ１—２５． 基金项目：湖北省教育厅基金项目（Ｂ２００７２９００３）；湖北民族学院２００８年度青年项目． 作者简介：翟琨（１９７８一），女，硕士，讲师，主要从事环境质量评价的研究． 第１期 翟琨：模糊评价法在水库水质评价中的应用 ｌ１ ２．１评价指标的选取 以水库每个水质监测断面的监测值作为一个样品，共计５个监测断面，对每个样品中的７种化学成分进 行分析，即ｐＨ、ＤＯ、ＣＯＤ ＴＰ、氟化物、氨氮、挥发酚．各项目的分析方法参照相关的国家标准，执行标准参 照《地表水环境质量标准》（ＧＢ３８３８—２００２）对水域功能和标准分类的规定．７项指标中有６种属于浓度越高 污染越严重，而ＤＯ浓度越高水质越好，因此在数据处理时取其倒数．ＤＯ采用偏大型分布，其５级标准的隶 属函数设计如下： ｒ１ ≥８ ≥８． ≤５ Ｃ；０ Ｏ ０ ＵＩ（ ） 《（【ｌ， ６）／２ ６＜ ＜８ ， ６＜ ＜８ ４ Ｏ ７ ＯＤ ０ ≤６ ５＜ ≤６ ，０ ≥６． ≤３ Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ ，、 Ｕ３（ ）＝｛Ｉ【 一５ ５＜ ＜６ ｃ ＝Ⅱ ｃ ＝二２ （ 一３）／２ ３＜ ≤５ 廷 ＿２３ ／２ ’ ２ ｛；一２ 至０ Ｏ Ｏ ０ ０ ＜３ 其余各评价指标采用偏小型分布，同样得到各评价指标５级标准的隶属函数．如ＣＯＤ 的隶 属函数： ２＜ ＜４ ｃ ＝｛三— 三＜４ ｃ ：｛ ３一 ２ ４ ４＜ ＜７ ４＜ ＜７ １３（ ）＝｛【ｆ：１ １ ０ １ ｌ １ ｘ ７＜ ＜１１ ４ ８ ≤２． ≥７ ≤４． ≥１１ ＜ｘ＜ｌ ｌ ｒ０ ≤１ｌ ０ ０ Ｏ ０ ０ Ｉ ２ ㈤＝ （ ）＝｛【 ｌ１＜ ＜１５ １ ≥１５ 二３ ２．２特征值和特征向量的计算 在获得各评价指标对各级标准的隶属函数基础上，可以建立单因素评价的模糊关系矩阵兄各监测点的 模糊关系矩阵 分别为： 钙 Ｏ ０ Ｏ Ｏ ｌ 监测点： ２ 监测点： Ｏ Ｏ．５３ ０．５７ ０ ０ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ．９２ Ｏ １ Ｏ Ｏ 一 一 Ｒ＝ １ ０ Ｒ： Ｏ Ｏ．５９ Ｏ．４１ Ｏ Ｏ．１２ Ｏ．８８ Ｏ ０ ０ ０．６ ３ 监测点： ４ 监测点： ０ ０ ０．７８ ０．２２ ０ ０ Ｏ．８ Ｏ．２ ０．３８ Ｏ．６２ Ｏ ０ ０ ０．７６ ０．２４ ０ １ ０ ０ ０ ０ １ Ｏ ０ ＿ 一 Ｒ： １ ０ ０ ０ ０ Ｒ＝ １ ０ Ｏ １ ０ ０ ０ ０ ｌ ０ ０ ０．４ ０．６ ０ ０ ０ １ Ｏ Ｏ ０ ０ ０．９２ Ｏ．０８ ０ ０．２ ０．８ Ｏ ５ 监测点： 平均值： 湖北民族学院学报（自然科学版） 第２８卷 ０ ０ ０．８５ ０．１５ ０ Ｏ．５６ ０．４４ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ＿ Ｒ＝ １ Ｏ ０ Ｏ ０ Ｒ＝ ＿ １ ０ ０ Ｏ ０ ０．３６ ０．６４ ０ ０ ０ ０ ０ ０．４ ０．６ ０ 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，决定各指标权重的大小，其计算式为： 对ＤＯ等越大越优型：ｎ，－６ ／ｃ ；对ＢＯＤ 等越小越优型：口，－ｃ ／ｓ ．式中，ａ 、ｃ 、６ 、ｓ 分别为第 种评价指标的 权重、实测浓度值、多级浓度标准值的最小值和最大值，经归一化处理后ｎ ＝ａ＇／∑ｎ ．应用上述方法，确定监 测点１的权重集Ａ为：Ａ＝［０．１６０，０．０９０，０．０４５，０．０７５，０．１６１，０．０８２，０．３８７］；监测点２的权重集Ａ为Ａ＝ ［０．２９４，０．０３８，０．０５０，０．１０１，０．０９１，０．０２３，０．４０３］；监测点的３权重集Ａ为：Ａ＝［０．２７１，０．０６６，０．０５１。 ０．１０３，０．０８９，０．０７７，０．３４３］；监测点４的权重集 为：Ａ＝［０．１６８，０．Ｏ４４，０．０５５，０．１１３，０．０８３，０．０２７。 ０．５１１］；监测点５的权重集Ａ为：Ａ＝［０．２４０，０．０５０，０．０４７，０．０９３，０．０８７，０．０７３，０．４１０］；平均值点的权重集 Ａ为：Ａ＝［０．１９９，０．０６９，０．０Ｏ ●●● Ｏ ４８，０．０９０，０．１１９， 表１各监测点的模糊综合评价向量曰及评价结果 ０．０７０，０．４０５］．利用加权平均模糊合成算子将Ａ Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ阜 与Ｒ合成得到模糊综合评价向量 ．得到点的模 ｏｆ ｅａｃｈ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｏ ０ ０ Ｏ ０ Ｏ ０ 糊综合评价向量 ，见表１．２ ７ ５ ７ ４ ６ 从表１看出：１＃、４＃监测点的水质为Ⅱ类；而 ０ ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ ２＃、３＃、５＃监测点的水质为Ⅲ类；大龙潭水库整体 ７ ３ ４ ８ 上为Ⅲ类水质．将该评价结果与表２所列采用改 进的水质指数评价法对水质评价所得到的结果相 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ Ｏ 比，除ｌ＃、４＃监测点略有不同之外，５ ２ 其余评价结果 相同．说明采用模糊评价法对水库水质进行评价 表２采用改进的水质指数评价法对水质评价的结果 方法可行．０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ Ｔａｂ．２ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｆｏｒ ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ３ 结语 模糊评价法在水库水质评价过程中注重权重的 计算，从评价因子对总体污染的影响进行了分析，比 较客观反映出实际监测结果对所评价指标以及水体 污染的影响．从实例中可以看出，模糊评价法不仅考 虑了各因子对于评价标准中各级别标准值的影响， 也强调了几种因子对水环境质量评价所产生的影响，从而避免了一般评价方法因忽略因子本身特性在污染 中具有的作用所引起的评价结果不客观． 参考文献： ［１］ 彭文启，张祥伟．现代水环境质量评价理论与方法［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５：５８－６０． ［２］刘万茹．灰色理论在地下水环境质量评价中的应用研究［Ｄ］．合肥：合肥工业大学，１９９９：６－９． ［３］刘雷，任宗仲，刘志刚．信江流域水源地水质的模糊评价［Ｊ］．中国给水排水，２００９，２５（６）：１０５—１０８． ［４］于玮玮，邢立亭，马振民．模糊评判在地下水质量评价中的应用［Ｊ］．济南大学学报，２００９，２３（１）：８７—８９． ［５］邹志红，孙靖南，任广平．模糊评价因子的熵权法赋权及其在水质评价中的应用［Ｊ］．环境科学学报，２００５，２５（４）：５５２－５５６． ［６］庄宇，昌琳．西安地区水环境质量的模糊综合评价［Ｊ］．干旱区资源与环境，２００７，２１（１１）：２２－２６． ［７］曾艳芹．饮用水源水质模糊评价与保护建议［Ｊ］．环境科学与技术，２００６，２９（１３０８）：１０５－１０７，１６３． ［８］孙弘颜，汤洁，刘亚修．基于模糊评价方法的中国水资源承载力研究［Ｊ］．东北师大学报：自然科学版，２００７，３９（１）：１３１－１３５
