王海波

摘要：通過對(duì)達(dá)拉特旗三晌梁地區(qū)地下水質(zhì)的分析，構(gòu)建了由總硬度、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、溶解性總固體、氨氮、氟化物等7項(xiàng)指標(biāo)組成的三晌梁地區(qū)地下潛水水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。根據(jù)國(guó)家地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T14848-9建立了Ⅰ到Ⅴ級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，利用灰色聚類綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)分析計(jì)算，得出了達(dá)拉特旗三晌梁地區(qū)地下水質(zhì)為Ⅳ類， 評(píng)價(jià)結(jié)果符合達(dá)拉特旗三晌梁地區(qū)地下水質(zhì)狀況。

關(guān)鍵詞:地下水質(zhì)評(píng)價(jià) 灰色聚類 三晌梁地區(qū) 綜合評(píng)判

引言

客觀世界是物質(zhì)的世界，也是信息的世界。既有大量的已知信息，也有不少的未知信息，非確知信息。未知的或非確知信息，我們稱為黑色的，已知信息稱為白色的。系統(tǒng)中既含有已知信息又含有未知的非確知的信息，稱為灰色的系統(tǒng)?；疑到y(tǒng)理論是由鄧聚龍教授于1982年創(chuàng)立。

灰色聚類是將聚類對(duì)象對(duì)于不同聚類指數(shù)所擁有的白化數(shù)，按n個(gè)灰類進(jìn)行歸納，以判斷該聚類對(duì)象屬于哪一類。灰色聚類可按下述步驟計(jì)算(鄧聚龍，1987)：

1. 基本原理與計(jì)算步驟

1.1 給出聚類白化數(shù)dij，并確定灰類白化函數(shù)fjk(x)

白化函數(shù)反映了聚類指標(biāo)對(duì)灰類的親疏關(guān)系;第i個(gè)指標(biāo)的灰類1、灰類j（j=2,......,h-1）和灰類h的白化函數(shù)分

1.3求灰色聚類系數(shù)

聚類系數(shù)是通過灰數(shù)白化函數(shù)的生成而得到的，它反映了聚類樣本對(duì)灰類的親疏程度，第i個(gè)聚類對(duì)象對(duì)于第ｊ個(gè)灰類的聚類系數(shù)為

同理可得k個(gè)取樣點(diǎn)幾種污染因子的k個(gè)聚類系數(shù)矩陣。

1.4 灰色聚類

按最大隸屬度原則，取最大值為所對(duì)應(yīng)的水質(zhì)級(jí)別為該評(píng)價(jià)水體的水質(zhì)級(jí)數(shù)。

2. 應(yīng)用實(shí)例

達(dá)拉特三晌梁地區(qū)是自治區(qū)級(jí)開發(fā)區(qū)，隨著生產(chǎn)規(guī)模逐年擴(kuò)大，“三廢”排放量的增加，勢(shì)必造成地下水污染嚴(yán)重，因而對(duì)該區(qū)現(xiàn)有地下水水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，是非常必要和及時(shí)的，現(xiàn)以三晌梁地區(qū)地下水環(huán)境評(píng)價(jià)為例，闡明灰色聚類綜合評(píng)價(jià)的方法與應(yīng)用。

2.1聚類樣本、指標(biāo)和白化數(shù)的給出

選取三晌梁地區(qū)的10個(gè)潛水水樣實(shí)測(cè)值為例，見表1。

結(jié)合國(guó)家《地下水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-9，確定總硬度、礦化度(TDS)、 硫酸鹽、氯化物、氨氮(NH4)、氟化物(F)、硝酸鹽等七項(xiàng)為評(píng)價(jià)因子，詳見表2。

從水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中選用不同指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值作為各灰類白化函數(shù)的閾值λjk、并通過式（1）、式（2）、式（3）構(gòu)造第j指標(biāo)白化函數(shù)，通過將所測(cè)定的聚類指標(biāo)代入所屬類別，便可確定出相應(yīng)的白化函數(shù)值。

2.2水樣原始數(shù)據(jù)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的無量綱化處理

數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理就是對(duì)水質(zhì)聚類樣本各個(gè)指標(biāo)的白化值Cki和灰類進(jìn)行無量綱化處理，以便于對(duì)各樣本指標(biāo)進(jìn)行綜合分析并使聚類結(jié)果具有可比性。其計(jì)算結(jié)果見表3、表4。

2.3計(jì)算灰色聚類權(quán)

水質(zhì)評(píng)價(jià)中，各聚類指標(biāo)的量綱不同且數(shù)值差別較大，因此需先作無量綱化處理，然后按式(4)計(jì)算灰色聚類權(quán)值、計(jì)算結(jié)果如表5所示。

2.4計(jì)算灰色聚類系數(shù)

由式(5)可知，根據(jù)求得灰色聚類權(quán)值和白化函數(shù)值可求得對(duì)應(yīng)的灰色聚類系數(shù)。計(jì)算結(jié)果如表6所示，然后依據(jù)最大隸屬度原則，確定潛水水質(zhì)環(huán)境。

3. 總結(jié)

從上面的計(jì)算原理及實(shí)例可以看出，灰色聚類法考慮了系統(tǒng)的灰色性和白化程度以及各污染因子的綜合影響而進(jìn)行聚類加權(quán)，其權(quán)重的確定方法很大程度上影響其評(píng)價(jià)等級(jí)，同時(shí)，方法本身也考慮了水體污染程度的一個(gè)重要特性，即系統(tǒng)的灰色性，它克服了單因素評(píng)價(jià)中受個(gè)別因素影響大的缺陷，比較全面地反映了各評(píng)價(jià)因素的影響，評(píng)價(jià)結(jié)果比較客觀地反映水體水質(zhì)狀況。因此，灰色聚類法不僅具有可比性，而且灰色聚類決策不僅按灰色聚類系數(shù)最大原則劃分水體水質(zhì)類別，而且在灰色聚類矩陣中顯示了各水樣點(diǎn)對(duì)于不同水質(zhì)級(jí)別的隸屬程度，這對(duì)于全面了解各測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)狀況提供了豐富的信息，因而，具有綜合性等優(yōu)點(diǎn)，是水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的一個(gè)較為可行的方法。

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