錦州市環(huán)境監(jiān)測中心站 汪 雁

用模糊數(shù)學方法評價水質質量的探討

錦州市環(huán)境監(jiān)測中心站 汪 雁

模糊數(shù)學是用數(shù)學方法來解決一些模糊問題。水污染評價中“污染程度”的界限是模糊的，人為的用待定的分級標準去評價環(huán)境污染程度是不確切的。應用模糊理論處理模糊問題，才能符合實際，判斷合理。常用的水質評價方法有P值法、W值法。但這兩個方法都有缺陷。模糊數(shù)學在水質評價的應用分為模糊聚類分析法和模糊綜合評判法。模糊綜合評價就是根據(jù)給出的評價標準和實測值，經過模糊變換，對評價對象給出總的評價的一種方法。在評價中，找出影響水質的各主要因素，確定評價因子集、評價集、隸屬函數(shù)，然后通過計算各因素的權重和隸屬度，得到綜合隸屬度，確定水質類別。本文，筆者用此評價方法，以錦州2010年小凌河監(jiān)測數(shù)據(jù)為例進行評價，獲得滿意結果。

一、因子集和評價集的建立

在水質監(jiān)測的若干監(jiān)測指標中根據(jù)一定的原則，選擇若干指標作為評價因子，建立因子集。本文，筆者在《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）評價標準的基礎上，選用了化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、總磷、石油類、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)（CODmn）、揮發(fā)酚等7項代表性較強的指標作為評價因子。監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 2010年小凌河水質監(jiān)測結果 mg/L

在國家的地表水環(huán)境質量標準中，將水質級別分為5類，因此確定評價集為：V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}，見表2。

表 2 地表水環(huán)境質量標準（GB3838-2002） mg/L

二、計算各參數(shù)的隸屬度，建立模糊關系矩陣R

隸屬度能合理劃分分級的界限，它可通過隸屬函數(shù)的計算求得。隸屬函數(shù)如下：

三、計算各參數(shù)的權重，建立權重集A

權重是衡量因子集中某一因子對水質污染程度影響相對大小的量，權重系數(shù)越大，則該因子對水質的影響程度就越大。根據(jù)權重計算公式，其計算結果見表3。

四、模糊綜合評價

根據(jù)模糊綜合評價的最大隸屬度原則，對哪類水質隸屬度大，則該分析水質就屬于哪一類。評價結果見表4。

表 3 各監(jiān)測點因素權數(shù)分配計算結果

表 4 各監(jiān)測斷面隸屬度水質類別計算

由表4可以看出，何家信子斷面水質較好，屬于Ⅰ類。灌渠首斷面和西樹林斷面水質較差，均為Ⅴ類。在影響水質的各指標中，通過對權重的計算可以看出氨氮和總磷對水質的影響程度相對較大，說明水體中的主要污染物為氨氮和總磷，這與該地區(qū)的水質污染問題相一致，說明本文筆者所述的模糊數(shù)學方法評價可以獲得有價值的科學評價結果。

在《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838－2002）中，依據(jù)地表水水域使用目的和保護目標，按功能高低依次劃分為5類。

Ⅰ類。主要適用于源頭水、國家自然保護區(qū)。

Ⅱ類。主要適用于集中式生活飲用水水源地一級保護區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚類保護區(qū)、魚蝦類產卵場、仔稚幼魚的索餌場等。

Ⅲ類。主要適用于集中式生活飲用水水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產養(yǎng)殖等漁業(yè)水域及游泳區(qū)。

Ⅳ類。主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)。

Ⅴ類。主要適用于農業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。

對應地表水上述5類水域功能，將地面水環(huán)境質量標準基本項目分為5類，不同功能類別分別執(zhí)行相應類別的標準值。水域功能類別高的標準值嚴于水域功能類別低的標準值。同一水域兼有多類使用功能的，執(zhí)行最高功能類別對應的標準值。實現(xiàn)水域功能與達功能類別標準為同一含義。

綜上，采用模糊數(shù)學評價水質污染程度，評價結果與實際污染現(xiàn)狀相吻合，避免了目前環(huán)境質量評價中常采用一個數(shù)字指標作為分界線的簡單評價法的不足。提高了評價的精度，可見模糊數(shù)學評價對環(huán)境質量綜合評價工作的開展起著推動作用。