1、 基于模糊數(shù)學(xué)理論的水質(zhì)評(píng)價(jià)模型 趙兵摘 要 當(dāng)測(cè)定水質(zhì)因子較多時(shí)，對(duì)水體污染狀況的綜合評(píng)價(jià)就比較困難。模糊綜合評(píng)價(jià)方法是解決多重因素評(píng)價(jià)常用的一種方法。本研究，根據(jù)河南省環(huán)保廳三個(gè)地表水檢測(cè)點(diǎn)（賈魯河的中牟陳橋、潁河的白沙水庫(kù)、雙洎河新鄭黃甫寨）的COD、氨氮、總磷相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建模糊綜合評(píng)級(jí)模型，發(fā)現(xiàn)白沙水庫(kù)水質(zhì)較好，中牟陳橋和新鄭黃甫寨均面臨嚴(yán)重的水質(zhì)污染。Key 模糊綜合評(píng)級(jí)模型 賈魯河 水質(zhì)評(píng)價(jià)：TV213.4 ：A1模糊綜合評(píng)價(jià)方法1965年，美國(guó)著名計(jì)算機(jī)與控制專家查徳（L.A.Zadeh）教授提出模糊的概念，并在Information and Control發(fā)表第一篇用數(shù)學(xué)方法研

2、究模糊現(xiàn)象的論文“Fuzzy Sets”，開創(chuàng)了模糊數(shù)學(xué)的新領(lǐng)域。模糊指客觀事物差異的過渡中的“不分明性”或“亦此亦彼性”。在決策中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)模糊現(xiàn)象，米有絕對(duì)分明和固定的界限，這些現(xiàn)象很難用經(jīng)典的數(shù)學(xué)描述。模糊數(shù)學(xué)就是用數(shù)學(xué)方法研究處理模糊現(xiàn)象的數(shù)學(xué)。統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)將數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍從確定性領(lǐng)域擴(kuò)大到不確定性領(lǐng)域，從必然現(xiàn)象到偶然現(xiàn)象，模糊數(shù)學(xué)則把數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍從確定領(lǐng)域擴(kuò)大到模糊領(lǐng)域。數(shù)學(xué)模型可以分為三類：一是確定性模型，即背景確定，對(duì)象之間有必然關(guān)系。二是隨機(jī)性數(shù)學(xué)模型，即背景有隨機(jī)性和偶然性。三是模糊性模型，即背景和關(guān)系具有模糊性。應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法建模的關(guān)鍵是建立符合實(shí)際的隸屬度函數(shù)。隸屬度

3、函數(shù)的常見方法包括：（1）模糊統(tǒng)計(jì)方法。（2）指派方法。2模糊綜合評(píng)價(jià)的城市河流水質(zhì)應(yīng)用河南省環(huán)保廳對(duì)鄭州市水質(zhì)考核的三個(gè)定點(diǎn)地表水檢測(cè)點(diǎn)為：賈魯河的中牟陳橋、潁河的白沙水庫(kù)、雙洎河新鄭黃甫寨。每個(gè)斷面均檢測(cè)其COD、氨氮、總磷。2.1評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定由于河流評(píng)價(jià)指標(biāo)繁雜，引用復(fù)合指標(biāo)盡量讓數(shù)據(jù)反映真實(shí)的水質(zhì)狀況是常見的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建復(fù)雜，現(xiàn)有的水質(zhì)數(shù)據(jù)均從河南省環(huán)保廳公布的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，由于檢測(cè)項(xiàng)目有限，僅選取COD（X1）、氨氮（X2）、總磷（X3）三個(gè)指標(biāo)。數(shù)據(jù)源為2017年7月10日至2017年10月15日，14周檢測(cè)數(shù)據(jù)的平均值。2.2建立評(píng)價(jià)集根據(jù)地表水水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4、，地表水質(zhì)量為五級(jí)V，V=（v1，v2，vn）；V=（I類，II類，III類，IV類，V類）設(shè)評(píng)價(jià)對(duì)象為U，U=（u1，u2，u3）；ui為第i各檢測(cè)斷面。評(píng)價(jià)指標(biāo)集為X，X=（x1，x2，x3）；xi表示第i中水質(zhì)評(píng)價(jià)樣本值。2.3建立模糊關(guān)系矩陣由于水質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的模糊性，對(duì)三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分界。各個(gè)指標(biāo)均是以小數(shù)值為優(yōu)：即數(shù)值越小，水質(zhì)越優(yōu)良。隸屬函數(shù)表達(dá)式如下：式子中，xi為評(píng)價(jià)因子實(shí)際濃度，mg/L，vik為水質(zhì)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，mg/L，uik為評(píng)價(jià)因子隸屬度；k為評(píng)價(jià)分級(jí)的級(jí)別，k=1，2，3，4，5。由此建立單因素評(píng)價(jià)的模糊關(guān)系矩陣R。將各個(gè)斷面的數(shù)據(jù)帶入隸屬函數(shù)得：3結(jié)果分析

5、應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)的方法可行。由表3可以看出三個(gè)責(zé)任斷面只有白沙水庫(kù)水質(zhì)較好，中牟陳橋和新鄭黃甫寨均面臨嚴(yán)重的水質(zhì)污染。賈魯河鄭州段污染嚴(yán)重，建議嚴(yán)格河流的水環(huán)境管理，對(duì)流域范圍的企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格排查，防止工業(yè)廢水污染。對(duì)違法排放的企事業(yè)單位，行政部門要做好監(jiān)督工作。此模型選用的數(shù)據(jù)較少，還沒有進(jìn)一步考慮水生態(tài)城市的社會(huì)因素和很多其他生態(tài)系統(tǒng)因素，但該方法為水生態(tài)城市建設(shè)的評(píng)價(jià)提供了一定的思路。該模型有待進(jìn)一步完善?；痦?xiàng)目：本研究獲得鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院青年基金項(xiàng)目“2016021001城市河流健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究”、2017年度河南省社科聯(lián)、河南省經(jīng)團(tuán)聯(lián)調(diào)研課題水生態(tài)文明城市評(píng)價(jià)指

6、標(biāo)體系研究項(xiàng)目號(hào)SKL-2017-3541。Reference1 林濟(jì)東.武漢市水生態(tài)城市建設(shè)的戰(zhàn)略思考J.城市道橋與防洪，2007（06）.2 高華，曹先玉，蔡保國(guó).山東省水生態(tài)文明城市評(píng)價(jià)體系研究J.中國(guó)水利，2013（10）.3 任廣云等.臨沂市水生態(tài)文明城市創(chuàng)建實(shí)踐J.中國(guó)水利，2013（04）.4 廖海偉，林震，肖軻.我國(guó)生態(tài)文明城市指標(biāo)體系的比較研究J.區(qū)域經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，2006（02）.5 王建華，胡鵬.水生態(tài)文明評(píng)價(jià)體系研究J.中國(guó)水利，2013（06）.6 唐克旺.水生態(tài)文明建設(shè)現(xiàn)狀、問題及對(duì)策J.中國(guó)水利.2013（06）.7 詹衛(wèi)華，汪升華，李瑋等.水生態(tài)文明建設(shè)“五位一體”及路徑探討J.中國(guó)水利，2013（09）.8 王文珂.水生態(tài)文明城市建設(shè)實(shí)踐思考J.中國(guó)水利，2012（11）.9 張建功，孫鋒，張帆.從節(jié)水型社會(huì)建設(shè)到最嚴(yán)格水資源管理再到水生態(tài)文明建設(shè)J.水利發(fā)展研究，2013（09）.