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

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　　自然界一切物質(zhì)系統(tǒng)都處于不斷運動、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)運動中最普遍的現(xiàn)象，是自然界物質(zhì)系統(tǒng)運動的普遍規(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)象是自然界真實過程的反映。水質(zhì)從無污染到有污染是一個過程，但無污染和有污染并沒有確定性的分界點，人為作出確定性的評價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)評價中引入模糊評價方法則可以較好的解決這一問題。

　　1、模糊評價方法

　　1.1 評判因素集的建立

　　要正確評價一個對象，應(yīng)當(dāng)先選取這個對象的若干方面進(jìn)行評價，在水質(zhì)評價中，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個污染因素值。

　　1.2評語集的建立

　　對因素的評價必須有一個評判標(biāo)準(zhǔn)，記為V={v1,v2…vi…vn}為評價標(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)是一個多因素耦合的復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)，水質(zhì)同時具有精確與模糊、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類評價標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度。

　　1.3.2權(quán)向量的計算

　　常用的評判函數(shù)總與一個權(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

　　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，第二級對整個研究地區(qū)進(jìn)行綜合評價，計算公式為：

　　一級評價計算公式：Y=WR

　　二級評價計算公式：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

　　通過分析研究黑龍洞泉域地表水主要污染成因，選取五個監(jiān)測點的氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、六價鉻、汞、鎘、鉛6項指標(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 =

　　計算得W={0.449，0.287，0.033，0.049，0.057，0.156}

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

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

　　進(jìn)行二次評價

　　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)測點對Ⅰ類水質(zhì)最大，所以各監(jiān)測點水質(zhì)屬于Ⅰ類水質(zhì)。通過對整個泉域的二次評價，可知整個泉域水質(zhì)屬于Ⅰ類水質(zhì)，結(jié)果見表4。

　　3.結(jié)論

　　經(jīng)過以上分析計算表明，黑龍洞泉域地表水質(zhì)很好，這主要是因為黑龍洞泉域地表水為地下涌出水，而且附近較少污染企業(yè)。通過運用模糊數(shù)學(xué)分析方法得出的評價結(jié)果與實際調(diào)查相一致。

　　參考文獻(xiàn)：

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