（遼寧省沈陽水文局，遼寧沈陽110005）

模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法在蒲河水環(huán)境評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

何雨曦，呂寶闊

（遼寧省沈陽水文局，遼寧沈陽110005）

文中將2015年7月至2016年6月，蒲河流域9個(gè)水功能區(qū)的21項(xiàng)指標(biāo)，分別計(jì)算得出平均值，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)了蒲河水域各水功能區(qū)水質(zhì)類別，并與單因子指數(shù)法進(jìn)行了比較。得出了模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法水質(zhì)評(píng)判結(jié)果，更符合蒲河水域水環(huán)境情況，分析了蒲河水域主要超標(biāo)項(xiàng)目為總磷、氨氮。

模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法；蒲河；水質(zhì)評(píng)價(jià)

蒲河發(fā)源于鐵嶺市橫道河子鄉(xiāng)想兒山，河道全長(zhǎng)205 km，流域面積2 248 km2。[1]蒲河的水質(zhì)直接影響到沈陽市的環(huán)境生態(tài)狀況和居民的生活健康，因此，對(duì)蒲河水質(zhì)的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)對(duì)開展蒲河治理有著重要的作用。。

1 蒲河水域各水功能區(qū)水質(zhì)類別

單因子指數(shù)法是根據(jù)（GB 3838-2002）《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[2]，將各個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)照該項(xiàng)目的分類標(biāo)準(zhǔn)限值，確定該項(xiàng)目的水質(zhì)類別，在各項(xiàng)目中選取最差的水質(zhì)類別，作為該控制斷面的水質(zhì)類別。

使用單因子指數(shù)法，評(píng)價(jià)出的蒲河流域各水功能區(qū)水質(zhì)類別、目標(biāo)水質(zhì)類別、超標(biāo)項(xiàng)目及超標(biāo)倍數(shù)如下：

棋盤山水庫(kù)入口水質(zhì)類別為Ⅱ類，目標(biāo)水質(zhì)類別為Ⅱ類。棋盤山水庫(kù)出口水質(zhì)類別為Ⅳ類，目標(biāo)水質(zhì)類別為Ⅲ類，石油類超標(biāo)0.05倍。大河泡水質(zhì)類別為劣Ⅴ類，目標(biāo)水質(zhì)類別為Ⅴ類，氨氮超標(biāo)1.53倍，總磷超標(biāo)1.88倍。南山里水質(zhì)類別為劣Ⅴ類，目標(biāo)水質(zhì)類別為Ⅲ類，高錳酸鹽指數(shù)超標(biāo)0.48倍，化學(xué)需氧量超標(biāo)0.38倍，五日生化需氧量超標(biāo)0.18倍，氨氮超標(biāo)2.49倍，總磷超標(biāo)3.80倍，石油類超標(biāo)0.20倍。團(tuán)結(jié)水庫(kù)水質(zhì)類別為劣Ⅴ類，目標(biāo)水質(zhì)類別為Ⅲ類，高錳酸鹽指數(shù)超標(biāo)0.93倍，化學(xué)需氧量超標(biāo)0.60倍，五日生化需氧量超標(biāo)0.42倍，氨氮超標(biāo)1.22倍，總磷超標(biāo)2.00倍。蒲河橋水質(zhì)類別為Ⅴ類，目標(biāo)水質(zhì)類別為Ⅴ類。老窩棚水質(zhì)類別為劣Ⅴ類，目標(biāo)水質(zhì)類別為Ⅴ類，氨氮超標(biāo)1.48倍，總磷超標(biāo)0.15倍。劉家崗水質(zhì)類別為劣Ⅴ類，目標(biāo)水質(zhì)類別為Ⅴ類，氨氮超標(biāo)0.62倍，總磷超標(biāo)0.02倍。前高家水質(zhì)類別為劣Ⅴ類，目標(biāo)水質(zhì)類別為Ⅳ類，氨氮超標(biāo)2.35倍，總磷超標(biāo)1.63倍

2 評(píng)價(jià)各水功能區(qū)水質(zhì)類別

2.1 模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)[3]

模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法與單因子指數(shù)法相比更加全面，能夠更加綜地合評(píng)價(jià)流域的水環(huán)境情況。

為了能夠更完全地體現(xiàn)出各項(xiàng)參評(píng)水質(zhì)因子在總體水環(huán)境中所占的比重，模糊評(píng)價(jià)法通過各因子的濃度ci，除以對(duì)應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中各類別的平均值，得出權(quán)重值Wi。再依據(jù)各個(gè)項(xiàng)目的參評(píng)因子在地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中各級(jí)別中的歸屬，得出隸屬度R。最后對(duì)矩陣進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算B=a·R，評(píng)價(jià)綜合水環(huán)境的水質(zhì)類別。

2.2 參評(píng)因子的隸屬度

采用的是降半梯形分步法，計(jì)算得出某一參評(píng)因子在相對(duì)應(yīng)的各水質(zhì)類別中的隸屬度rij。其中，ci為某一評(píng)價(jià)因子的實(shí)際測(cè)量數(shù)值，sij為第i項(xiàng)參評(píng)因子在相對(duì)應(yīng)的j類水質(zhì)類別中的標(biāo)準(zhǔn)限值，m為水質(zhì)類別共有的級(jí)數(shù)。隸屬度函數(shù)為：

由以上計(jì)算函數(shù)得出i因子在各類水質(zhì)級(jí)別中的隸屬度rij，建立模糊關(guān)系矩陣：

式中水質(zhì)類別數(shù)為n級(jí)，參評(píng)因子共有m項(xiàng)。

2.3 參評(píng)因子的權(quán)重

某一參評(píng)因子的權(quán)重能夠體現(xiàn)其在水質(zhì)污染中作用的相對(duì)大小，采用的是污染物濃度超標(biāo)加權(quán)法。參評(píng)因子i的權(quán)重為Wi，即：

2.4 水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)等級(jí)

將前面得出的參評(píng)因子權(quán)重矩陣和隸屬度矩陣進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算，計(jì)算得出水質(zhì)模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣B=a·R。根據(jù)最大值原則判定綜合水環(huán)境的水質(zhì)類別。

3 水質(zhì)類別判定結(jié)果分析討論

兩種方法比較來看，河段總體水質(zhì)類別判定結(jié)果基本一致。棋盤山水庫(kù)經(jīng)單指數(shù)評(píng)價(jià)為Ⅳ類水質(zhì)，主要超標(biāo)為石油類超地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類限值，因此判定為Ⅳ類，而在模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算過程中，充分考慮到所有參評(píng)因子在各個(gè)水質(zhì)類別中對(duì)評(píng)價(jià)值貢獻(xiàn)總和，最終判定棋盤山水庫(kù)綜合評(píng)價(jià)水質(zhì)類別為Ⅱ類。單指數(shù)法單單從石油類超標(biāo)導(dǎo)致評(píng)價(jià)類別為Ⅳ類，而沒有其他評(píng)判因子的參與，考慮影響面過于局限。而模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法，充分考慮到石油類超標(biāo)情況在地表水所有參評(píng)因子中的綜合影響，所以綜合考慮Ⅱ類水質(zhì)評(píng)判結(jié)果更符合棋盤山水庫(kù)實(shí)際水環(huán)境情況，說明模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)結(jié)果符合蒲河水域?qū)嶋H情況，故該方法可用作蒲河流域各個(gè)水功能區(qū)綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)。

表1 兩種評(píng)價(jià)方法對(duì)比

4 結(jié)語

從超標(biāo)因子情況可以看出：蒲河水域主要超標(biāo)項(xiàng)目為總磷、氨氮。三個(gè)污染因子在各個(gè)水功能區(qū)中偏離計(jì)定水質(zhì)目標(biāo)程度隨流域分布趨勢(shì)基本一致。團(tuán)結(jié)水庫(kù)入口、老窩棚、前高家分別出現(xiàn)了偏離峰值。偏離程度越大說明越難以滿足水功能需求。分析可以看出控制斷面團(tuán)結(jié)水庫(kù)入口對(duì)應(yīng)的蒲河法哈牛過渡區(qū)最難達(dá)到水功能需求。

［1］韓博，周麗麗，范昊明，等.蒲河流域氮污染負(fù)荷模擬及時(shí)空分布［J］.中國(guó)水土保持科學(xué)，2013，11（2）：90-96

［2］GB3838-2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［3］呂寶闊.模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法在棋盤山水庫(kù)水環(huán)境評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.吉林水利，2014（10）：42-44，48

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