模糊數(shù)學(xué)在黑龍洞泉域地表水質(zhì)綜合評價(jià)中的應(yīng)用

申請免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

　　自然界一切物質(zhì)系統(tǒng)都處于不斷運(yùn)動(dòng)、永恒產(chǎn)生和消滅的演化過程中，演化是自然界物質(zhì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中最普遍的現(xiàn)象，是自然界物質(zhì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律，在物質(zhì)系統(tǒng)發(fā)展過程中都必須經(jīng)過一個(gè)過渡階段，這一過渡階段形成的物質(zhì)的過渡性現(xiàn)象是自然界真實(shí)過程的反映。水質(zhì)從無污染到有污染是一個(gè)過程，但無污染和有污染并沒有確定性的分界點(diǎn)，人為作出確定性的評價(jià)等級在一定程度上掩蓋了無污染與有污染過渡的客觀形態(tài)，在水質(zhì)評價(jià)中引入模糊評價(jià)方法則可以較好的解決這一問題。

　　1、模糊評價(jià)方法

　　1.1 評判因素集的建立

　　要正確評價(jià)一個(gè)對象，應(yīng)當(dāng)先選取這個(gè)對象的若干方面進(jìn)行評價(jià)，在水質(zhì)評價(jià)中，選取水體中主要污染因子構(gòu)成評判因素集，記為U={u1,u2…ui…um},其中ui為第i個(gè)污染因素值。

　　1.2評語集的建立

　　對因素的評價(jià)必須有一個(gè)評判標(biāo)準(zhǔn)，記為V={v1,v2…vi…vn}為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集，vi為與ui相應(yīng)的評判標(biāo)準(zhǔn)集。

　　1.3評判方法

　　1.3.1模糊矩陣的建立

　　水質(zhì)是一個(gè)多因素耦合的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，水質(zhì)同時(shí)具有精確與模糊、確定與不確定的特征，因而用隸屬度來描述污染因素的分級界限，建立模糊矩陣R

　　R=

　　rij表示第i種因素對于第j類評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度。

　　1.3.2權(quán)向量的計(jì)算

　　常用的評判函數(shù)總與一個(gè)權(quán)向量W={w1,w2……wn}有關(guān)，本文采用歸一化權(quán)向量

　　即

　　由于權(quán)向量的不確定性，使確定權(quán)向量很困難，本文建議使用層次分析來確定權(quán)向量。請專家按Saaty表對全部因素作兩兩之間的對比，得到判斷矩陣 A=(aij)n×n，其中aij為第i因素與第j因素的對比關(guān)系。之后用和法求得權(quán)向量W={w1,w2……wn}。

　　1.4綜合評價(jià)

　　本文采用對因子二級評判，第一級對各監(jiān)測斷面分別進(jìn)行評價(jià)，第二級對整個(gè)研究地區(qū)進(jìn)行綜合評價(jià)，計(jì)算公式為：

　　一級評價(jià)計(jì)算公式：Y=WR

　　二級評價(jià)計(jì)算公式：D=BY

　　Y：表示各監(jiān)測斷面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度；

　　R：表示各監(jiān)測斷面模糊關(guān)系矩陣；

　　D：表示區(qū)域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度；

　　B：表示各監(jiān)測斷面的權(quán)重；

　　2. 案例：黑龍洞泉域地表水質(zhì)綜合評價(jià)

　　通過分析研究黑龍洞泉域地表水主要污染成因，選取五個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、六價(jià)鉻、汞、鎘、鉛6項(xiàng)指標(biāo)組成評判因素集U，見表1。

　　表1黑龍洞泉域地表水評判因素集單位：mg/L

　　根據(jù)國家地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)集V={Ⅰ級，Ⅱ級，Ⅲ級，Ⅳ級，Ⅴ級}，見表2

　　表2國家地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)集

　　建立模糊關(guān)系矩陣R：

　　R匡門口=　　　　　　　　R合漳=

　　R觀臺=　　　　　　　　R黑龍洞=

　　R南留旺=

　　建立判斷矩陣A：

　　A =

　　計(jì)算得W={0.449，0.287，0.033，0.049，0.057，0.156}

　　從模糊矩陣復(fù)合運(yùn)算可得各監(jiān)測點(diǎn)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度，見表3

　　表3各監(jiān)測點(diǎn)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度

　　進(jìn)行二次評價(jià)

　　D={0.594,0.334,0.017,0.003,0.052}

　　表4黑龍洞泉域地表水質(zhì)隸屬度分級標(biāo)準(zhǔn)表

　　從表3可以看出各監(jiān)測點(diǎn)對Ⅰ類水質(zhì)最大，所以各監(jiān)測點(diǎn)水質(zhì)屬于Ⅰ類水質(zhì)。通過對整個(gè)泉域的二次評價(jià)，可知整個(gè)泉域水質(zhì)屬于Ⅰ類水質(zhì)，結(jié)果見表4。

　　3.結(jié)論

　　經(jīng)過以上分析計(jì)算表明，黑龍洞泉域地表水質(zhì)很好，這主要是因?yàn)楹邶埗慈虻乇硭疄榈叵掠砍鏊?，而且附近較少污染企業(yè)。通過運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)分析方法得出的評價(jià)結(jié)果與實(shí)際調(diào)查相一致。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 張媛. 模糊數(shù)學(xué)用于地表水的綜合評價(jià)[J]. 大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2004.125.

　　[2] 彭祖贈,孫韞玉. 模糊數(shù)學(xué)及其應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.122-163.

　　[3]李士勇. 工程模糊數(shù)學(xué)及應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.102-103