模糊综合评价法判断监测断面污染物
杨 林张 德闫 娥吴启勋
(青海师范学 化学系青海 西宁 810008 )
摘：应模糊数学中模糊综合评价方法监测断面污染物成分分析结果说明：应模糊综合评价效进行监测断面污染物成分分析判断准确符合实际情况获良结果
关键词：模糊数学监测断面污染成分
中图分类号：O 631 文献标识码：A 文章编号：1000274X(2003)003807
模糊数学数学方法解决模糊问题谓模糊问题指界线清隶属关系明确问题污染程度〞界线模糊特定分级标准评价环境污染程度确切应模糊理处理模糊问题符合实际判断合理模糊数学已环境科学领域中应模糊数学方法环境评价环境污染物分类环境区域划分等方面获满意结果[1]文应模糊综合评价方法进行监测断面污染物成分分析
１ 方法原理
某断面污染子集u{u1u2un}
中元素ui(i 12n)影响评价象子通常子重程度样子ui 赋相应权值 ai〔i 12n)构成权重集
＝(a1a2an) ＝1 ai ≥ 0 i 12n
元素ai称子ui时重〞隶属程度权重集子集u模糊子集设普通评价集
Ｖ＝{V1V2Vm}
式中Ｖj ( j12m)种评价结果模糊非模糊Ｖ关系明确
ui出发进行评价确定评价象评价集元素Ｖj隶属程度rij (j 12m)称单子模糊评价第i子ui评价结果Ｒi 称单子模糊评价集
＝ (ri1` ri2ri m)
Ｖ模糊子集相应子单子模糊评价集
＝(r11 r12r1m)
＝(r21 r22r2m)
… …
＝(rn1 rn2rnm)
单子评价集隶属度行组成单子评价矩阵
显然单子模糊评价仅反映子评价象影响未反映子综合影响出综合评价结果必须综合考虑子影响便模糊综合评价综合评价集ＢＶ模糊子集表示
(a1a2an) (b1b2bm)
中 j 12m称评价指标综合考虑子影响时评判象评价集中第j元素隶属程度
显然Ｂ第 i行表示第i 子影响评价象取评价元素程度第j 列表示子影响评价象取第j评价元素程度列元素相应子权数ai (I 12n)更合理反映素综合影响[2]
２ 模糊综合评价
21 建立子集
根国家面水环境质量标准(GB383888)关规定结合区特点监测条件选择11素：
u＝{ CODBOD5氨氮亚硝酸盐N硝酸盐N酚CNCr6+ AsHg石油类 }
22 建立评价集
根国家水质标准(GB383888)河流分5级[3]
评价集 Ｖ＝{ⅠⅡⅢⅣⅤ }面水环境质量标准见表1
表1 面水环境质量标准
Tab1 Bnvironmental quality standard of surface water mgL1
─────────────────────────────────
监测指标 Ⅰ级水 Ⅱ级水 Ⅲ级水 Ⅳ级水 Ⅴ级水 均值
─────────────────────────────────
COD 2 4 6 8 10 6
BOD5 2 3 4 6 10 464
氨氮 05 05 1 2 2 12
亚硝酸盐N 006 01 015 10 10 046
硝酸盐N 5 10 20 20 25 16
As 005 005 005 01 01 007
HgµgL1 005 005 01 10 10 044
Cr6+ 001 005 005 005 01 0052
酚 0001 0002 0005 001 01 002
CN 0005 005 02 02 02 013
石油类 005 005 005 05 10 033
────────────────────────────────
23 建立隶属函数
水质污染程度模糊概念水质分级标准模糊隶属度刻画分级界线较合理指标五级标准作５级隶属函数
COD uⅠ(x)＝
COD uⅡ(x)＝
COD uⅢ(x)＝
COD uⅣ(x)＝
COD uⅤ(x)＝
样CODBOD5氨氮亚硝酸盐N硝酸盐N酚CNCr6+AsHg石油类隶属函数做出 样通11指标5级标准组成11行5列隶属函数矩阵
[ uij(x)] (i 1211) (j 125)
22 单子模糊评价
1998年湟水源头扎马隆实际监测断面水质分析均值 CODMn＝32 mg／LBOD5＝3 mg／L氨氮＝0573 mg／L亚硝酸盐N＝0018 mg／L硝酸盐N＝062 mg／L酚＝0005 mg／LCN＝0004 mg／LCr6+＝0006 mg／LAs＝0004 mg／LHg＝0000 2 mg／L石油类＝009 mg／L代入相应隶属函数计算隶属度
R
25 建立权重集
DOBOD5等污染物水质影响程度应赋予权重ai确定权重方法较污染物超标情况决定权重较合理计算式
ai ci i
si
aicisi分第i种污染物权重浓度实测值级浓度标准值均值sij第i种污染物第j级标准值n分级数
[03330646 60477 50039 10038 80250030 8005710045 50115 4 0272 7]
进行模糊复合运算单子权重必须化
应述方法确定权重集
[0144 5 0280 3 0207 0 0016 9 0016 8 0108 4 0013 40024 8 0019 7 0050 0 0118 2]
[0144 5 0280 3 0207 0
0016 9 0016 8 0108 4
0013 4 0024 8 0019 7
0050 0 0118 2]＝( 0144 5
0280 3 0146 009 0 )
样报社桥断面隶属度(污染程度)见表2
表2 湟水流域断面模糊综合评价
Tab2 Fuzzy synthetical evaluation of monitoring point mg·L1
───────────────────────────────
监测断面 Ⅰ级水 Ⅱ级水 Ⅲ级水 Ⅳ级水 Ⅴ级水
───────────────────────────────
1扎麻隆 0144 5 0280 3 0146 0 0090 0 0
2报社桥 0029 8 0029 8 0 0078 4 0465 7
3新宁桥 0012 5 0035 6 0124 5 0235 6 0562 1
4公园 0023 5 0025 8 0136 7 0462 3 0322 4
5峡桥 0013 2 0036 5 0164 1 0572 8 0265 4
───────────────────────────────
3 结果讨
31 判断污染物
通单子评价集隶属度组成单子评价矩阵出：第11项指标石油类(009 mgL)属91三级水9四级水五级水均零难出石油类污染物第6项指标酚污物(0005mgL)属100三级水第三项指标氨氮〔0573mgL〕属854二级水146三级水判断该断面污染物石油类酚类氨氮
32 断面综合评价
河流模糊综合评价Ｖ模糊子集矩阵Ｂ中元素集合Ｖ项隶属度：该断面污染程度Ⅰ级水隶属度0144 5Ⅱ级水0280 3Ⅲ级水0146Ⅳ级水009Ⅴ级水0Ⅱ级隶属度湟水河扎麻隆断面水质处Ⅱ级报社桥断面Ⅴ级隶属度0465 7处Ⅴ级污染程度扎麻隆较轻报社桥严重综合评价结果符合实际情况
33 模糊污染程度表征
＝( 0144 5 0280 3 014 6 009 0 )
明确级水表征级水监测断面中程度侧重级级绝值相值相污染程度更表征监测断面污染状况更符合实际情况[34]
34 追踪污染趋势
通湟水流域断面模糊综合评价〔见表2〕水质污染趋势：源头扎麻隆水质良二级含量高新宁桥断面受岸工业区污染水质降56五级水水体净作峡桥断面水质转结果符合湟水流域〔西宁区〕水质实际情况
关综合评价方法般采姚志麟指数进行评价应化学模式识方法进行综合评价结果十清楚显[5]
参考文献：
[1] 杨 林李玲模糊数学湟水流域水质综合评价中应[J]中国环境监测200016(6)：4952
[2] 奚旦立 孙裕生 刘秀英．环境监测[M]．北京：高等教育出版社 1995
[3] 杨 林键参数拓扑指数镧系元素物性元分析[J]计算机应化学 200219(4)4245
[4] 杨 林张 德机酮结构Kovats指数相关性拓扑指数法研究[J] 计算机应化学200118(1)：8486
[5] 杨 林刘 青韩海洪 湟水流域水质综合评价中模式识法应[J]中国口·资源环境1998(8)3941
(编辑 张银玲)
Application of fuzzy synthetical evaluation for judge main pollutant
in monitoring point
YANG Lin ZHANG De YAN E WU Qixun
(Department of Chemistry Qinghai Normal UniversityXining 810008China)
Abstract To judge main pollutant in monitoring point by applying fuzzy synthetical evaluation obtains good results and the judgment is accurate and actual Application of fuzzy synthetical evaluation may availably judge main pollutant in monitoring point
Key wards Fuzzy monitoring point main of pollutant
作 者 简 介
杨 林男青海民生1962年8月1983年毕业青海师范学化学系1993年调入青海师范学化学系教 19961997年青海省高校师资培训中心分析化学专业研究生课程班学两年 2000年省访问学者结业现副教授
事分析化学环境监测教学讲授分析化学分析化学实验环境监测环境监测实验机分析化学机分析化学实验等课程事化学计量学计算机化学中应等方面研究完成化学模式识法SHAB中应〞固体胶水研制〞两项学校课题化学通报计算机应化学中国环境监测等刊物发表学术文20余篇1998年获青海省教育厅颁发岛奖励金〞1999年青海师范学评定校级骨干教师 2002年青海省评定省级骨干教师
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杨 林张 德闫 娥吴启勋
(青海师范学 化学系青海 西宁 810008 )
摘：应模糊数学中模糊综合评价方法监测断面污染物成分分析结果说明：应模糊综合评价效进行监测断面污染物成分分析判断准确符合实际情况获良结果
关键词：模糊数学监测断面污染成分
中图分类号：O 631 文献标识码：A 文章编号：1000274X(2003)003807
模糊数学数学方法解决模糊问题谓模糊问题指界线清隶属关系明确问题污染程度〞界线模糊特定分级标准评价环境污染程度确切应模糊理处理模糊问题符合实际判断合理模糊数学已环境科学领域中应模糊数学方法环境评价环境污染物分类环境区域划分等方面获满意结果[1]文应模糊综合评价方法进行监测断面污染物成分分析
１ 方法原理
某断面污染子集u{u1u2un}
中元素ui(i 12n)影响评价象子通常子重程度样子ui 赋相应权值 ai〔i 12n)构成权重集
＝(a1a2an) ＝1 ai ≥ 0 i 12n
元素ai称子ui时重〞隶属程度权重集子集u模糊子集设普通评价集
Ｖ＝{V1V2Vm}
式中Ｖj ( j12m)种评价结果模糊非模糊Ｖ关系明确
ui出发进行评价确定评价象评价集元素Ｖj隶属程度rij (j 12m)称单子模糊评价第i子ui评价结果Ｒi 称单子模糊评价集
＝ (ri1` ri2ri m)
Ｖ模糊子集相应子单子模糊评价集
＝(r11 r12r1m)
＝(r21 r22r2m)
… …
＝(rn1 rn2rnm)
单子评价集隶属度行组成单子评价矩阵
显然单子模糊评价仅反映子评价象影响未反映子综合影响出综合评价结果必须综合考虑子影响便模糊综合评价综合评价集ＢＶ模糊子集表示
(a1a2an) (b1b2bm)
中 j 12m称评价指标综合考虑子影响时评判象评价集中第j元素隶属程度
显然Ｂ第 i行表示第i 子影响评价象取评价元素程度第j 列表示子影响评价象取第j评价元素程度列元素相应子权数ai (I 12n)更合理反映素综合影响[2]
２ 模糊综合评价
21 建立子集
根国家面水环境质量标准(GB383888)关规定结合区特点监测条件选择11素：
u＝{ CODBOD5氨氮亚硝酸盐N硝酸盐N酚CNCr6+ AsHg石油类 }
22 建立评价集
根国家水质标准(GB383888)河流分5级[3]
评价集 Ｖ＝{ⅠⅡⅢⅣⅤ }面水环境质量标准见表1
表1 面水环境质量标准
Tab1 Bnvironmental quality standard of surface water mgL1
─────────────────────────────────
监测指标 Ⅰ级水 Ⅱ级水 Ⅲ级水 Ⅳ级水 Ⅴ级水 均值
─────────────────────────────────
COD 2 4 6 8 10 6
BOD5 2 3 4 6 10 464
氨氮 05 05 1 2 2 12
亚硝酸盐N 006 01 015 10 10 046
硝酸盐N 5 10 20 20 25 16
As 005 005 005 01 01 007
HgµgL1 005 005 01 10 10 044
Cr6+ 001 005 005 005 01 0052
酚 0001 0002 0005 001 01 002
CN 0005 005 02 02 02 013
石油类 005 005 005 05 10 033
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23 建立隶属函数
水质污染程度模糊概念水质分级标准模糊隶属度刻画分级界线较合理指标五级标准作５级隶属函数
COD uⅠ(x)＝
COD uⅡ(x)＝
COD uⅢ(x)＝
COD uⅣ(x)＝
COD uⅤ(x)＝
样CODBOD5氨氮亚硝酸盐N硝酸盐N酚CNCr6+AsHg石油类隶属函数做出 样通11指标5级标准组成11行5列隶属函数矩阵
[ uij(x)] (i 1211) (j 125)
22 单子模糊评价
1998年湟水源头扎马隆实际监测断面水质分析均值 CODMn＝32 mg／LBOD5＝3 mg／L氨氮＝0573 mg／L亚硝酸盐N＝0018 mg／L硝酸盐N＝062 mg／L酚＝0005 mg／LCN＝0004 mg／LCr6+＝0006 mg／LAs＝0004 mg／LHg＝0000 2 mg／L石油类＝009 mg／L代入相应隶属函数计算隶属度
R
25 建立权重集
DOBOD5等污染物水质影响程度应赋予权重ai确定权重方法较污染物超标情况决定权重较合理计算式
ai ci i
si
aicisi分第i种污染物权重浓度实测值级浓度标准值均值sij第i种污染物第j级标准值n分级数
[03330646 60477 50039 10038 80250030 8005710045 50115 4 0272 7]
进行模糊复合运算单子权重必须化
应述方法确定权重集
[0144 5 0280 3 0207 0 0016 9 0016 8 0108 4 0013 40024 8 0019 7 0050 0 0118 2]
[0144 5 0280 3 0207 0
0016 9 0016 8 0108 4
0013 4 0024 8 0019 7
0050 0 0118 2]＝( 0144 5
0280 3 0146 009 0 )
样报社桥断面隶属度(污染程度)见表2
表2 湟水流域断面模糊综合评价
Tab2 Fuzzy synthetical evaluation of monitoring point mg·L1
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监测断面 Ⅰ级水 Ⅱ级水 Ⅲ级水 Ⅳ级水 Ⅴ级水
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1扎麻隆 0144 5 0280 3 0146 0 0090 0 0
2报社桥 0029 8 0029 8 0 0078 4 0465 7
3新宁桥 0012 5 0035 6 0124 5 0235 6 0562 1
4公园 0023 5 0025 8 0136 7 0462 3 0322 4
5峡桥 0013 2 0036 5 0164 1 0572 8 0265 4
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3 结果讨
31 判断污染物
通单子评价集隶属度组成单子评价矩阵出：第11项指标石油类(009 mgL)属91三级水9四级水五级水均零难出石油类污染物第6项指标酚污物(0005mgL)属100三级水第三项指标氨氮〔0573mgL〕属854二级水146三级水判断该断面污染物石油类酚类氨氮
32 断面综合评价
河流模糊综合评价Ｖ模糊子集矩阵Ｂ中元素集合Ｖ项隶属度：该断面污染程度Ⅰ级水隶属度0144 5Ⅱ级水0280 3Ⅲ级水0146Ⅳ级水009Ⅴ级水0Ⅱ级隶属度湟水河扎麻隆断面水质处Ⅱ级报社桥断面Ⅴ级隶属度0465 7处Ⅴ级污染程度扎麻隆较轻报社桥严重综合评价结果符合实际情况
33 模糊污染程度表征
＝( 0144 5 0280 3 014 6 009 0 )
明确级水表征级水监测断面中程度侧重级级绝值相值相污染程度更表征监测断面污染状况更符合实际情况[34]
34 追踪污染趋势
通湟水流域断面模糊综合评价〔见表2〕水质污染趋势：源头扎麻隆水质良二级含量高新宁桥断面受岸工业区污染水质降56五级水水体净作峡桥断面水质转结果符合湟水流域〔西宁区〕水质实际情况
关综合评价方法般采姚志麟指数进行评价应化学模式识方法进行综合评价结果十清楚显[5]
参考文献：
[1] 杨 林李玲模糊数学湟水流域水质综合评价中应[J]中国环境监测200016(6)：4952
[2] 奚旦立 孙裕生 刘秀英．环境监测[M]．北京：高等教育出版社 1995
[3] 杨 林键参数拓扑指数镧系元素物性元分析[J]计算机应化学 200219(4)4245
[4] 杨 林张 德机酮结构Kovats指数相关性拓扑指数法研究[J] 计算机应化学200118(1)：8486
[5] 杨 林刘 青韩海洪 湟水流域水质综合评价中模式识法应[J]中国口·资源环境1998(8)3941
(编辑 张银玲)
Application of fuzzy synthetical evaluation for judge main pollutant
in monitoring point
YANG Lin ZHANG De YAN E WU Qixun
(Department of Chemistry Qinghai Normal UniversityXining 810008China)
Abstract To judge main pollutant in monitoring point by applying fuzzy synthetical evaluation obtains good results and the judgment is accurate and actual Application of fuzzy synthetical evaluation may availably judge main pollutant in monitoring point
Key wards Fuzzy monitoring point main of pollutant
作 者 简 介
杨 林男青海民生1962年8月1983年毕业青海师范学化学系1993年调入青海师范学化学系教 19961997年青海省高校师资培训中心分析化学专业研究生课程班学两年 2000年省访问学者结业现副教授
事分析化学环境监测教学讲授分析化学分析化学实验环境监测环境监测实验机分析化学机分析化学实验等课程事化学计量学计算机化学中应等方面研究完成化学模式识法SHAB中应〞固体胶水研制〞两项学校课题化学通报计算机应化学中国环境监测等刊物发表学术文20余篇1998年获青海省教育厅颁发岛奖励金〞1999年青海师范学评定校级骨干教师 2002年青海省评定省级骨干教师
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