山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)模糊數(shù)學(xué)模型研究摘要隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，城市環(huán)境問題日趨嚴(yán)重。直接影響人們的生存環(huán)境，影響經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。大氣環(huán)境污染，已經(jīng)成為人們倍受關(guān)注的城市環(huán)境污染問題之一。為了有效地冶理大氣環(huán)境污染，首先須對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量作出科學(xué)評(píng)價(jià)。這對(duì)客觀認(rèn)識(shí)城市大氣污染現(xiàn)狀，預(yù)測其發(fā)展趨勢，并有效地進(jìn)行大氣污染控制，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義。本文在收集武漢市大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)及有關(guān)資料(如氣候、地理、功能區(qū)的規(guī)劃等)合性與復(fù)雜動(dòng)態(tài)性，并考慮到環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中評(píng)價(jià)主體、監(jiān)測資料、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)境要素的不確定性，提出用運(yùn)模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判的方法進(jìn)行大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。本辦法通過確定大氣污染評(píng)價(jià)因子和其評(píng)價(jià)等級(jí)的界定，建立起加權(quán)平均型武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型。又進(jìn)一步引入了數(shù)據(jù)庫和C一語言計(jì)算機(jī)程序便于數(shù)據(jù)接口，避免了繁瑣的人工計(jì)算。結(jié)果表明:此模型不僅注意到分級(jí)界限的模糊性，而且在信息利用率和判別精度上和別的評(píng)價(jià)方法相比有很大優(yōu)勢。該方法科學(xué)、簡便、精確、所得結(jié)果與武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀相符合，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞:大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)模糊綜合評(píng)判數(shù)學(xué)模型隸屬函數(shù)隸屬度權(quán)重1山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文AAbstractWiththedevelopmentofmodeminofmoreandmoreserious.Itdireetlyaffeetstheenvironmentethedevelopmentamongeconomy，societyandenvironment.Theairpollutionisonequestionofenbymoreandmorepeople.InordertoefficientlycontrolairmakesscientificassessmenttoairresearchforitisveryimportantwhichweobjeetiveandaceurateStudytheeurrentsitUationofairPollutionincityandPredietthedevcontroloftheairpollutiontomakethestrategyofthesustainabledevelopment.Basedoncolleetingtheairqualitydatesforweather，geography，thearrangementofcityandstudyingthemethodonatmospherieenvironmentqualityassessment，thepaperassessestheatmosphereenvironmentialqualitywiththemethodoffuzzycomprehensivejudgement.Consideringthatenvironmentalsystemiscomplicate，changeableandmultipleaffacted，onthebasisofthefuzzysetmachematiesprinciplesstimulatesassessmentgradethispaperdiscusseshowtoestablishjudgingmethodstandardandfactors，setsupfallingtraperiodsubordinatefunetionforthesystemAndratiooftheenvironmentialfactorskythemethodofoverstandardwithweight.Theweightingaveragemathematicmodelisfounded.DadabaseandcomputerproeedureisalsointroducedintothismodelbyC++language，whichoffersthejudglneniaceesstodatabaseandavoidstroublesomeCalculatingbymanPower.Theresultprove:Thismodelnotonlyconsidersthefuzzinessof2山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文classificationlimitbutalsohasbetterstrengthtoenhancestheprecisionandutilizationradioofinformationthanothermethod.themethodisseientifiesimPleaceurate.Itissuccessfulappliedtoanalyzeandevaluatetheatmosphereenvironmentqualityinrentreality.yearsofWuhan，TheconclusionisclosetotherealitykeywordAtmosphereenvironmentqualityassessmeniFuzzycomprehensivejudgementMathematicalmodel.SubordinatefunctionSubordinatedegreeweightThedesignofdatabase3山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文目錄第一章緒論…………………11.1日益嚴(yán)重的環(huán)境問題……………..11.2我國大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的發(fā)展和現(xiàn)狀…………..21.3大氣環(huán)境污染…………………….41.4大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法……….9第二章模糊綜合評(píng)判法的研究………….142.1模糊綜合評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)………142.2模糊綜合評(píng)判法的基本原理……242.3模糊綜合評(píng)判法數(shù)學(xué)模型的的建立………….26第三章武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)資料收集與分析研究….293.1武漢市大氣環(huán)境資料的收集…………………293.2武漢市大氣環(huán)境監(jiān)側(cè)資料的分析研究………32第四章武漢市大氣環(huán)境質(zhì)通評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型的建立……404.1綜述……….………404.2數(shù)學(xué)模型的選擇與建立…………404.3數(shù)學(xué)模型的建立步驟…………….41第五章結(jié)論與建議…………555.1結(jié)論…………….555.2建議……………..57參考文獻(xiàn)………..58致謝……………60英文參考文獻(xiàn)…………………61英文翻譯………864山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文1.1日益嚴(yán)重的環(huán)境問題20世紀(jì)后半期，人類歷史進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元?？茖W(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力得到極大擴(kuò)展，交通通訊使整個(gè)地球越來越成為一體，由此，人民生活水平得到極大提高，社會(huì)生活也達(dá)到了一個(gè)前所未有的階段。但是，這一過程中，環(huán)境問題卻作為人們謀求福利過程中的不和諧音符刺耳性的迅速喪失最為引人注目。在區(qū)域范圍內(nèi)，普遍存在著自然資源的過度消耗，土地過度墾殖，草地過度放牧，林木過度砍伐，地下資源過度開采，人類以極快的速度消耗著需要上萬年甚至上億年才形成的資源。過度消耗和由此造成的環(huán)境質(zhì)量不斷惡化的直接和間接后果是改變了地球的面貌，并引起了生態(tài)系統(tǒng)的變化。另一方面，人類不適當(dāng)?shù)纳罘绞綄⒋罅康膹U棄物不負(fù)責(zé)任地排入自然環(huán)境中，各種廢氣，污水，固體廢棄物四處飄散，流淌和堆積，有些甚至直接包含著放射性物質(zhì)，嚴(yán)重污染了人類生存于其中的環(huán)境，反過來損害者人類的生活質(zhì)量。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們已經(jīng)親身感受到了環(huán)境變化所引起的不良后果。比如生態(tài)破壞所引起的干旱，洪澇，不潔凈空氣，它們引發(fā)的疾病，自然生態(tài)變化以及所導(dǎo)致的生物大量滅絕，等等。許多人都知道前蘇聯(lián)切爾諾貝利核反應(yīng)堆爆炸所造成的大范圍核污染，在中國我們肯定對(duì)發(fā)生在1998年夏天的長江流域特大洪水災(zāi)害記憶猶新，為黃河這條母親河的斷流而痛1山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文心疾首。為近年來在淮河，太湖滇池采取的零點(diǎn)行動(dòng)所揭示的后果所震撼。有估計(jì)表明，在中國的主要城市中，每年有17.8萬人由于大氣污染的危害而過早的死亡；每年因大氣污染致病而造成的工作日損失達(dá)740萬人年；截止到1995年全國135條受監(jiān)測的城市河段中有52條已受到嚴(yán)重的污染，其水質(zhì)連灌溉的標(biāo)準(zhǔn)都達(dá)不到，成千上萬的城市居民的未來生活飲用水源遭到威脅；中國南部和西南部高硫煤大區(qū)的酸雨影響已經(jīng)危及全國百分之十的土地面積，使受影響地區(qū)的農(nóng)作物及林業(yè)生產(chǎn)率平均下降了3%；在沈陽，上海及其其他一些城市，受調(diào)查的兒童血液中鉛含量平均超過對(duì)智力發(fā)展不利水平的80%左右。中國的大氣和水污染，尤其是細(xì)微顆粒物對(duì)人體健康對(duì)人體健康的危害每年至少達(dá)5401995年中國國內(nèi)生產(chǎn)總值的8%。長和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的方針、走可持續(xù)發(fā)展的道路。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，城市環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，直接影響著人們的生存環(huán)境和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，引起了人們的普通關(guān)注。武漢市作為華中第一大城市和最大工業(yè)中心，其城區(qū)主要特征是人口密集，工商業(yè)分布相對(duì)集中。隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，武漢市每年排放的廢氣超過1000億立方米，其中城區(qū)就占80%行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)并預(yù)測其發(fā)展趨勢，是城市環(huán)境管理和規(guī)劃工作的基礎(chǔ)。根據(jù)實(shí)際監(jiān)測的結(jié)果對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行客觀的綜評(píng)價(jià)，對(duì)于正確認(rèn)識(shí)大氣環(huán)境污染現(xiàn)狀及其趨勢，從而有效地進(jìn)行大氣污染的控制和治理以及實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有十分重要的意義。1.2我國大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的發(fā)展和現(xiàn)狀環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)從辭義上講是對(duì)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的定量描述和評(píng)定，它是認(rèn)識(shí)和研究2山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文年年1.2.1準(zhǔn)各階段一1979)這是我國環(huán)境保護(hù)事業(yè)創(chuàng)業(yè)階段。1972年中國派團(tuán)出席斯德哥爾摩人類環(huán)境會(huì)議，接著在1973年召開了全國第一次環(huán)境保護(hù)會(huì)議。隨后環(huán)境保護(hù)工作在全國范圍內(nèi)開展起來。環(huán)境保護(hù)的第一步是了解環(huán)境狀況，因此，從19731979年9月，中國環(huán)境學(xué)會(huì)在南京召開了學(xué)術(shù)座談會(huì)，總結(jié)了這一階段環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的經(jīng)驗(yàn)，編寫了“環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)參考提綱”，為各地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究提供了方法學(xué)。.1.2.2發(fā)展階段(1980-1990)自從1979年9月《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法試行頒發(fā)以來，環(huán)境評(píng)價(jià)工作進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。隊(duì)伍日益壯大，法規(guī)逐步完善、評(píng)價(jià)范圍不斷擴(kuò)大。評(píng)價(jià)方法學(xué)研究進(jìn)展較快。公眾健康評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等開始引入我國的評(píng)價(jià)領(lǐng)域。環(huán)保法規(guī)形成體系，大大推動(dòng)了環(huán)境評(píng)價(jià)制度的發(fā)展。1.2.3完善階段一至今)進(jìn)入90年代，我國的環(huán)境評(píng)價(jià)工作隨著改革開放的迅速發(fā)展開始與國際接軌，其特點(diǎn)是:環(huán)境評(píng)價(jià)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，已經(jīng)從單一的工程項(xiàng)目評(píng)價(jià)過渡到區(qū)域評(píng)價(jià)。不久的將來，還將逐步過渡到戰(zhàn)略環(huán)境評(píng)價(jià)，即對(duì)將出臺(tái)的法規(guī)、政策等進(jìn)行環(huán)境評(píng)價(jià):環(huán)境評(píng)價(jià)與國際接軌，引進(jìn)必要的國際通用的規(guī)程、規(guī)范，特別是要引進(jìn)國際金融組織世界銀行、亞洲開發(fā)銀行)的環(huán)境評(píng)價(jià)規(guī)范;重視公眾參與、環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境管理等評(píng)價(jià)內(nèi)容與方法。3山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文1.3大氣環(huán)境污染通常所說的的環(huán)境污染，是指大氣中有害物質(zhì)的數(shù)量，濃度和存留時(shí)間超過大氣環(huán)境所允許的范圍。即超過了空氣的擴(kuò)散能力，使大氣質(zhì)量惡化，給人類和生態(tài)環(huán)境帶來了直接或間接地不良影響。1.3.1大氣污染源可分為自然員和人為源兩大類。自然源包括風(fēng)吹揚(yáng)塵，火山爆發(fā)產(chǎn)生的氣體與塵粒，閃電產(chǎn)生的氣體如臭氧和氮氧化物，植物和動(dòng)物腐爛產(chǎn)生的氣體，森林火災(zāi)造成的煙氣與飛灰，自然放射性源和其他產(chǎn)生的有害物質(zhì)并向大氣排放的源。人為源是形成大氣污染問題，尤其是局部的空氣污染的主要原因。它們是從人們的生產(chǎn)和生活過程中產(chǎn)生的。污染物排放量與源強(qiáng)：污染物排放污染物的數(shù)量的概念以源強(qiáng)或排放速率表示，點(diǎn)源是以單位時(shí)間排放的物質(zhì)量，或者以單位時(shí)間排放污染物的體積表示；線源源強(qiáng)是以單位時(shí)間，單位長度表示的；面源是以單位時(shí)間，單位面積上排放的污染物的量表示的。以上三種形式的源強(qiáng)都指連續(xù)排放而言的，對(duì)于瞬時(shí)源則是以一次施放的污染物的總量表示的。1.3.2大氣污染物（1）主要空氣污染物種類：研究表明，大氣中有上百種物質(zhì)可以認(rèn)為是空氣污染物。對(duì)污染物有多種分類煩惱廣發(fā)，若根據(jù)它們的化學(xué)成分，則可以歸納為如下幾種：（（b）含氮化合物：主要是二氧化氮，氨和硝酸鹽，銨鹽等；（）含碳化合物：主要有一氧化碳和烴類，即碳?xì)浠衔?；（d）鹵代化合物：即由氟氯溴碘與烴類結(jié)合的化合物，亦稱鹵代烴；4山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文（）放射性物質(zhì)和其他有毒物質(zhì)：如過氧酰基硝酸酯等致癌物質(zhì)。按照污染物的形態(tài)，則可分為氣體，固體和液體污染物。根據(jù)空氣污染物形成的方式，則可以分為一次性污染物和二次性污染物，前者是從污染源直接生成并排放進(jìn)入大氣的，在大氣中保持其原有的化學(xué)物質(zhì)；后者則是在一次污染物之間或大氣中非污染物之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成的。主要的一次污染物有二氧化硫，氮氧化物和顆粒物等；二次污染物有光化學(xué)煙霧，酸性沉積物，臭氧等。（2）大氣組成與空氣污染物成分：大氣由多種氣體混合而成，可以分.氧.氬.分有二氧化碳和水汽，它們的含量隨季節(jié)，地區(qū)，氣象條件等因素的變化1—3—1列出了潔凈大氣的組成和城市環(huán)境污染空氣中一些成分的含量（濃度表示）。表1—3—1潔凈大氣組成和污染空氣一些成分含量污染空氣20.94%0.93%(350---700)x10-6(5---200)x10-61.40x10-60.50x10-60.10x10-6一氧化碳5山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文(0.05---0.25)x10-6(0.05---0.75)x10-6(0.02----2)x10-6二氧化硫(0.001—0.01)10-61.3.3大氣擴(kuò)散過程在大氣污染檢測工作中，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)，在同一地點(diǎn)并針對(duì)來自同一污染源的某種空氣污染物，有時(shí)可以測到很高的濃度，有時(shí)卻測不出來，不同時(shí)間的測量值具有很大的差異。這固然與污染源排放條件的變化以及采樣點(diǎn)位置的選取有關(guān)，但主要是氣象條件的影響所致。大氣擴(kuò)散的理論研究和實(shí)驗(yàn)研究表明，在不同的氣象條件下，同一污染源排放所造成的地面污染物濃度可相差幾十倍乃至幾百倍。這是由于大氣對(duì)污染物的稀釋擴(kuò)散煙氣一排入大氣就很快散布開來與周圍空氣混合。由此可見大氣擴(kuò)散過程直接影響到大氣環(huán)境污染的程度。下面的基本概念是理解大氣擴(kuò)散過程所必需的。（1）大氣湍流湍流是一種不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，其特征量是時(shí)空隨即變量。在大氣中，由于受各種大氣尺度的影響的結(jié)果，導(dǎo)致三維空間的風(fēng)向，風(fēng)速發(fā)生連續(xù)的隨即漲落，這種漲落是大氣中污染物質(zhì)擴(kuò)散過程的一種特征。由機(jī)械或動(dòng)力作用生成機(jī)械湍流，如近地面風(fēng)切變，地表非均一性和粗糙度均可產(chǎn)生這種機(jī)械湍流活動(dòng)。由各種熱力因子誘生的湍流稱熱力湍流，如太陽加熱地表導(dǎo)致熱對(duì)流泡向上運(yùn)動(dòng)，地表受熱不均勻或氣層不穩(wěn)定等都可引起熱力湍流。一般情況下，大氣湍流的強(qiáng)弱取決于熱力和動(dòng)力兩因子。在氣溫垂直分布呈強(qiáng)遞減時(shí)，熱力因子起主要作用，而在中性層結(jié)情況下，動(dòng)力6山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文因子往往起主要作用。（2）大氣穩(wěn)定度和污染大氣穩(wěn)定度是表示氣團(tuán)是否易于發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng)的判據(jù)。用氣體的垂直分布表征大氣層結(jié)的穩(wěn)定度，直接影響湍流活動(dòng)的前因。支配空氣污染物的散布。氣溫日變化可以影響到離地500m至1000m的范圍。低層的日出后和日落前，近地面氣層會(huì)出現(xiàn)等溫過程。用氣溫的垂直遞減率γ與干絕熱遞減率γ可以比較方便地判斷氣層的d穩(wěn)定度（靜力穩(wěn)定度）。見表1—3—2表1—3—2判斷近地面穩(wěn)定度的條件γγγγγγddd不穩(wěn)定大氣湍流結(jié)構(gòu)與大氣層溫度分布密切相關(guān)，所以在研究大氣擴(kuò)散時(shí)，大氣層的穩(wěn)定度是很重要的因子。當(dāng)大氣層處于不穩(wěn)定層結(jié)時(shí)會(huì)促使湍流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，使大氣擴(kuò)散稀釋能力加強(qiáng)；反之當(dāng)大氣處于穩(wěn)定層結(jié)時(shí)，則對(duì)湍流起抑制作用，減弱大氣的擴(kuò)散能力。（3）影響大氣污染的其因素①風(fēng)：空氣相對(duì)于地面的水平運(yùn)動(dòng)稱為風(fēng)，它有大小和方向之分，排入到大氣中的污染物在風(fēng)的作用下，會(huì)被輸送到其他地區(qū)，風(fēng)速愈大，單位時(shí)間內(nèi)污染物被輸送的距離愈遠(yuǎn)，輸入的空氣量愈多，污染物濃度愈低，所以風(fēng)不但對(duì)污染物進(jìn)行水平搬運(yùn)，而且有稀釋沖淡的作用，同時(shí)污染物總是分布在污染源的下風(fēng)向，于是在考慮風(fēng)速和風(fēng)向和風(fēng)速對(duì)污染物濃度的影響時(shí)，常引入污染系數(shù)的概念：污染系數(shù)風(fēng)向頻率/平均速度由式可知，風(fēng)頻低，風(fēng)速高，污染系數(shù)小，意指空氣污染程度輕。另外，風(fēng)隨高度的變化亦有影響。7山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文②輻射和云：太陽輻射是地球大氣的主要能量來源，地面和大氣層一方面接受太陽輻射能，另一方面放出輻射能。地面及大氣的熱狀況，溫度的分布和不均制約著大氣運(yùn)動(dòng)狀況，影響著云與降水的形成，對(duì)空氣的污染起著一定的作用。在晴朗的白天，太陽輻射首先加熱了地面，近地層的空氣溫度升高，使大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)；夜間地面輻射失去熱量，使近地層氣溫下降，形成逆溫，大氣穩(wěn)定。同時(shí)云層又加強(qiáng)大氣逆輻射，減少地面的有效輻射，因此云層的存在可以減少氣層隨高度的變化。有探測結(jié)果表明某些地區(qū)冬季陰天時(shí)，溫度結(jié)層幾乎沒有晝夜變化。③天氣形勢：天氣現(xiàn)象與氣候狀況都是在相應(yīng)的天氣形勢背景下產(chǎn)生的。一般情況下，阻礙低氣壓控制下，空氣有上升運(yùn)動(dòng)，云量較多，假若風(fēng)速再稍大，大氣多為中性或不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于污染物的的擴(kuò)散。相反，在高氣壓控制下，一般天氣晴朗，風(fēng)速較小，并伴有空氣的下沉運(yùn)動(dòng)，往往在一兩百米或幾千米的高度上形成下沉逆溫，抑制湍流的向上發(fā)展。夜間有利于形成輻射逆溫阻止污染物擴(kuò)散，容易造成地面污染。④下墊面條件：地形和下墊面的非均勻性，對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)和氣象條件會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力和熱力的影響，從而改變空氣污染物的擴(kuò)散條件。其中山區(qū)地形，水陸界面和城市熱島效應(yīng)是是三個(gè)最典型的下墊面對(duì)大氣污染的影響。城市上空的熱島效應(yīng)和粗糙效應(yīng)，有利于污染物的擴(kuò)散，但在一些建筑物背后居地氣流的分流和滯留則會(huì)是污染物積聚。由于地形的影響會(huì)使地表受熱不均勻，從而形成山谷風(fēng)，以及由于地表性質(zhì)不均而形成的海陸風(fēng)等，都會(huì)改變大氣流場和溫度場的分布，從而影響空氣污染物的散布。8山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文1.4大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法目前在實(shí)際環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中,環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的分級(jí)方法主要有積分值法、加權(quán)求和法等，它們簡單易行。但在很多情況下,評(píng)價(jià)等級(jí)難以用一個(gè)簡單的數(shù)值表示,對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的分級(jí)同樣存在這樣的要求。例如，SO的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)日平均，一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為0.05mg/m3,二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為0.152mg/m3，若實(shí)測值是0.11mg/m3，那么應(yīng)將其歸為一級(jí)還是歸為二級(jí)?確切地講，它介于一級(jí)、二級(jí)之間。如果有另一個(gè)因子，如濃度介于二級(jí)和?因此,這時(shí)采用模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)定法則更全面、更客觀。1.4.1大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的概念和特點(diǎn)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的本質(zhì)在于環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是環(huán)境質(zhì)量價(jià)值的反映。環(huán)境質(zhì)量的價(jià)值是客觀的，而人對(duì)這一價(jià)值的反映則是主觀的，價(jià)值評(píng)價(jià)要以科學(xué)認(rèn)識(shí)為前提和基礎(chǔ)，但不能用科學(xué)認(rèn)識(shí)來代替價(jià)值評(píng)價(jià)。環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是一個(gè)過程，在這個(gè)過程中作為環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的主體—人類社會(huì)認(rèn)識(shí)到自己的需要和環(huán)境在現(xiàn)有條件下對(duì)這需要的滿足程度，同時(shí)還對(duì)滿足自己需要的理想環(huán)境質(zhì)量形成了概念.在評(píng)價(jià)的進(jìn)程中，不僅要熟知客觀存在的環(huán)境質(zhì)量，而且要判斷這種環(huán)境質(zhì)量對(duì)自己需要來說有什么問題。環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的本質(zhì)決定了環(huán)境質(zhì)量的基本特點(diǎn):環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)隨評(píng)價(jià)主體的變化而變化。環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的結(jié)果是以環(huán)境質(zhì)量對(duì)人類生活和工作特別是對(duì)人類健康的適應(yīng)適度為依據(jù)的。因此在評(píng)價(jià)的過程中必然要折射出人的態(tài)度、意志和選擇.而人是社會(huì)的人，是具體的、歷史的、不斷變化著的，因此環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的一大特點(diǎn)是把一定的或變化著的環(huán)境狀態(tài)，同不斷發(fā)展著的人及其需要聯(lián)系起來加以判斷。環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)隨道德準(zhǔn)則的不同而不同。環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的結(jié)果要受9山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文到道德準(zhǔn)則的制約和影響。而人的道德準(zhǔn)則因人而異，既不能以少數(shù)人的眼前利益為主體需要，又不能對(duì)其簡單粗暴地加以否決。1.4.2大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的評(píng)述根據(jù)實(shí)際監(jiān)測的結(jié)果對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行客觀的綜合評(píng)價(jià)，對(duì)于正確認(rèn)識(shí)大氣環(huán)境污染現(xiàn)狀,從而有效進(jìn)行大氣污染的控制與治理,具有十分重要的意義。在環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作中，模糊數(shù)學(xué)的應(yīng)用越來越廣泛。應(yīng)用模糊綜合評(píng)判法建立了加權(quán)平均型數(shù)學(xué)模型。由于環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是對(duì)客觀環(huán)境狀況作評(píng)述和研究，它的表達(dá)方式要有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法和表達(dá)形式，以便對(duì)一個(gè)地區(qū)的質(zhì)量狀況進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而統(tǒng)籌安排改善環(huán)境質(zhì)量狀況的對(duì)策和措施。多年來，很多學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)提出了很多的方法，但迄今為止，我國尚末形成統(tǒng)一的單環(huán)境要素和區(qū)域質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法系列。環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法是進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的核心問題和關(guān)鍵，一般來說，環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的要點(diǎn)是：①正確認(rèn)識(shí)環(huán)境、分析環(huán)境及環(huán)境的構(gòu)成因子。②圍繞評(píng)價(jià)的目的選擇評(píng)價(jià)參數(shù)。③根據(jù)環(huán)境功能評(píng)價(jià)目的選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參數(shù)的等標(biāo)化指標(biāo)化)④確定評(píng)價(jià)參數(shù)的權(quán)系數(shù)。⑤建立環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模式。⑥環(huán)境質(zhì)量的分級(jí)。環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)際上是對(duì)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的評(píng)定過程，而且是一種有公向性的評(píng)定過程。這個(gè)過程包含有許多個(gè)層次。因此，從廣義上講，環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法應(yīng)包括這一過程中使用的全部方法。欲評(píng)價(jià)現(xiàn)在的和將來的人類生存發(fā)展活動(dòng)與環(huán)境質(zhì)量的價(jià)值關(guān)系，合理方法有以下幾個(gè)要素必須確定與這一價(jià)值關(guān)系上有關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)或目標(biāo)函數(shù):(b)必須假定一些調(diào)節(jié)這一價(jià)值關(guān)系的模型，這種模型在合理的置信度下，可以對(duì)不同備選方案10山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文進(jìn)行比較建立效用或損失率分布來判斷不確定條件下生產(chǎn)的后果。目前國內(nèi)外使用的大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法很多，但大體上可分為以下幾類，它們各有特點(diǎn)，各有利弊。一果和大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)定義的一種數(shù)量尺度，并以此作依據(jù)來評(píng)定現(xiàn)實(shí)的大氣環(huán)境質(zhì)量對(duì)人類社會(huì)發(fā)展需要的滿足程度。二環(huán)境給植物生長帶來的影響，根據(jù)不同生物對(duì)不同污染物引起的反應(yīng)癥狀來判斷生物的污染程度。這種方法的適用需要在調(diào)查了解受害物質(zhì)地區(qū)附近是否有排放有害氣體的工廠、車間或裝置以及排放有害氣體的種類、特性和長期仔細(xì)觀察，葉子受害癥狀的基礎(chǔ)上作出判斷。但由于凍害、病蟲害、干早、施肥不足、農(nóng)藥藥害等原因也可算植物受害，并且有時(shí)它們所產(chǎn)生危害癥狀與污染物污染癥狀十分相似因而往往容易混淆對(duì)正確評(píng)價(jià)大氣環(huán)境質(zhì)量帶來一定的困難。三大氣污染經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)法。該方法認(rèn)為環(huán)境是一種資源，大氣、水、土壤作為環(huán)境要素，為人類提供了賴以生存的必要條件，同時(shí)也為人類提供了具有較大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益的生產(chǎn)資料和消費(fèi)資料，環(huán)境的這些功能給人們帶來的效益作為環(huán)境效益。環(huán)境資源不是取之不盡用之不竭的，而是稀缺的。環(huán)境一旦被污染，為了改善或恢復(fù)它以適應(yīng)人類生存發(fā)展的需要，必然要投入資金，人類活動(dòng)污染了環(huán)境，使環(huán)境的某些功能退化，給社會(huì)帶來危害，造成經(jīng)濟(jì)上的損失，這就是環(huán)境污染引起的經(jīng)濟(jì)損失，通過結(jié)算經(jīng)濟(jì)損失的大小，對(duì)人體健康損失的大小、對(duì)農(nóng)業(yè)損失的大小，對(duì)居民舒適性損失的大小等來評(píng)價(jià)大氣環(huán)境質(zhì)量狀況.常用的有兩類方法:一是用于一些特定的環(huán)境情況所特有的綜合指標(biāo)，如森林資源評(píng)價(jià)、農(nóng)業(yè)11山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文土地經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等;另一類是費(fèi)用效益分析態(tài)其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是效益必須大于費(fèi)用。這種方法的運(yùn)用只能是從另一角度，宏觀地、粗略地進(jìn)行評(píng)價(jià)，而且常常因人的主觀愿望的變化而變化。四術(shù)專家的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)通過給定項(xiàng)目的評(píng)分來對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量作出通常以分?jǐn)?shù)或指數(shù)等作為評(píng)價(jià)尺度進(jìn)行衡量。參與這些評(píng)價(jià)的大都是某一方面的權(quán)威，其評(píng)價(jià)意見具有權(quán)威性，但同時(shí)也具有一定的主觀性。五定性而運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)工具對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)的一種方法。其關(guān)鍵是求某一評(píng)價(jià)因素屬于第J級(jí)評(píng)價(jià)的隸屬度.此法對(duì)處理由于不確定性造成難以確切表達(dá)的模糊問題很有用處。它不僅能反映不同空間、時(shí)間大氣質(zhì)量充分考慮了各因子之間的相互聯(lián)系和相互作用關(guān)系，更能全面客觀地反映一定區(qū)域的大氣環(huán)境質(zhì)量，使評(píng)價(jià)結(jié)果更符合實(shí)際情況。由以上分析可見，大氣污染指數(shù)評(píng)價(jià)法優(yōu)點(diǎn)很多，但缺點(diǎn)也突出，而模糊數(shù)學(xué)法更具科學(xué)性，它將成為今后大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的方向。因此，本文將采用這種方法對(duì)武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行實(shí)際評(píng)價(jià)，并與綜合指數(shù)法作比較后，體現(xiàn)出它的優(yōu)越性。1.4.3大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)程序及主要環(huán)節(jié)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)首先要確立評(píng)價(jià)目的、評(píng)價(jià)觀點(diǎn)、評(píng)價(jià)區(qū)域、評(píng)價(jià)因子、評(píng)價(jià)方法、定權(quán)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，然后通過分析和運(yùn)算，取得評(píng)價(jià)結(jié)論。這是一項(xiàng)系統(tǒng)性很強(qiáng)的工作。評(píng)價(jià)程序流程圖如圖1—4—1所示。12山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文是否否是是庫否圖1—4—1環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)流程圖13山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文2.1模糊綜合評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)模糊數(shù)學(xué)是用數(shù)學(xué)方法研究和處理具有“模糊性”現(xiàn)象的數(shù)學(xué)。由于大氣環(huán)境質(zhì)量的好壞和評(píng)定等級(jí)的劃分，其界限是模糊的，沒有一個(gè)確定的等級(jí)邊界。因此，若用模糊集理論中的貼近度和隸屬函數(shù)概念來表征大氣質(zhì)量，可消除環(huán)境質(zhì)量分級(jí)中的主觀人為因素，客觀合理地確定環(huán)境質(zhì)量水平分級(jí)。2.1.1模糊數(shù)學(xué)的基本理論模糊數(shù)學(xué)是研究和處理模糊性現(xiàn)象的科學(xué)。模糊性是指客觀事物差異在中介過渡時(shí)所呈現(xiàn)的“亦此亦彼”性。眾所周知，經(jīng)典數(shù)學(xué)是以精確性為特征的。模糊數(shù)學(xué)則是與之相反的以模糊性為特征的。事物的模糊性并不是完全消極的和沒有價(jià)值的，在某些情況下，用模糊的概念來處理問題甚至比用精確的方法更顯得優(yōu)越，因?yàn)椴淮_定性是客觀事物具有的一種普遍屬性。人們所遇到的各種量大體上可以分為兩大類:確定性與不確定性。不確定性又分為隨機(jī)性和模糊性，人們正是用三種數(shù)學(xué)來分別研究客觀世界中不同的量確定性:經(jīng)典數(shù)學(xué)————確定性數(shù)學(xué)模型隨機(jī)性：隨機(jī)數(shù)學(xué)————隨機(jī)性數(shù)學(xué)不確定性模糊性：模糊數(shù)學(xué)————模糊數(shù)學(xué)模14山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文隨機(jī)性的不確定性，也就是概率的不確定性。例如般子出現(xiàn)6.在這里事6變成確定的了.而模糊性的不確定性，即使時(shí)間過去了或者實(shí)際做了一次實(shí)驗(yàn)，它們?nèi)匀皇遣淮_定的，這主要是因?yàn)槭录旧淼仁遣淮_定的，具有模糊性，是由要領(lǐng)語言的模糊性產(chǎn)生的。概率論的產(chǎn)生把數(shù)學(xué)應(yīng)用范圍從必然現(xiàn)象擴(kuò)大到偶然現(xiàn)象的領(lǐng)域，模糊數(shù)學(xué)的產(chǎn)生則把數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍從精確現(xiàn)象擴(kuò)大到模糊現(xiàn)象的領(lǐng)域。概率論研究和處理隨機(jī)性，模糊數(shù)學(xué)則研究和處理模糊性。2.1.2模糊集合為了定量刻畫模糊概念和模糊現(xiàn)象，加利福尼亞大學(xué)教授扎德在1965年引入了模糊集合(Fuzzy這一概念。扎德引入模糊集的基本思想是:把普通集合中的絕對(duì)隸屬關(guān)系美子加以擴(kuò)充，使元素對(duì)“集合”的隸屬度由只能取0和l0l】中的任一數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)定量地刻畫模糊性事物。如果論域中的任意一元素u對(duì)集合的隸屬，函數(shù)U在上都對(duì)應(yīng)著A一個(gè)值U(u)，且U(u)滿足：AA0≤U(u)≤1A即U∈[0，1]（2—1）A我們則說隸屬函數(shù)，確定了論域上的一個(gè)模糊子集，或簡稱模糊集，U稱為u對(duì)于模糊子集的隸屬度，簡寫成A(u)，其大小反映了A對(duì)于模糊集的隸屬程度。的值越接近l，表示u隸屬于的程度越高;的值越接近0，表示u隸屬于的程度越低。當(dāng)論域u為有限集合時(shí)，U={uuu………u},有三種表示法:12n315山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文查得表示法，即A=(A(u)/u)+(A(u)/u)+………+(A(u)/u)—2)1122nn這里A(u)/uu與它對(duì)的隸屬度的i對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此不能當(dāng)作分子、分母進(jìn)行化簡。其次，表達(dá)式中的“”號(hào)只是一種聯(lián)接符號(hào)，使表達(dá)連貫，而不是表示分式求和。序偶表示法A={(uA(u，(uA(u，………，(uA(u)}（2—3）1122nn向量表示法（A(u，A(u，………A(u）（2—4）12n此時(shí)元素u應(yīng)該按次序排列，隸屬度為零的項(xiàng)不能略去。當(dāng)論域?yàn)橐话慵习ㄓ邢藁驘o限集合，查得給出的另一種表示法如下：=1ˋ(u1)/u0（2—5）0表示無限多個(gè)元素合并的一種縮寫。它不是積分的意義，也不是求和的記號(hào)。論域中模糊子集的全體，稱為中的模糊冪集，記作，即F(U)={A/A:UA(u)=c[0,1]}2—6）對(duì)任A(u)=c則稱為集Ф若，則A=U稱為全集。2.1.3模糊集合的運(yùn)算包含關(guān)系設(shè)，是論域上的兩個(gè)模糊集，如果對(duì)于中的每一個(gè)元素u，都有μ(U)≥μ)（2—7）AB則說包含，或?yàn)锳的子集，記作：AB（2—8）16山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文（2）相等關(guān)系設(shè)和均是論域上的模糊集，如果對(duì)于中的每一個(gè)元素u，都有μ(U)=μ)（2—9）AB則稱A和B相等，記為：A=B（2—10）模糊集的并、交、補(bǔ)運(yùn)算設(shè)A，B是論域中的兩個(gè)模糊集即A,B則①A與B的交集記作A∩B,對(duì)∈U,均有（A∩BU）=A)∧B)（2—）②A,B的并集記作A∪B,對(duì)(A∪B)（U）=A)∨B)=max(A(u),B(u))③的補(bǔ)集記作A,對(duì)∈均有A=1-A(u)（2—13）∈均有（2—12）CC式中“∧”和“∨”是兩個(gè)運(yùn)算符號(hào)，稱為“查得與算子”和“查得或算inf和SuP(min和max(取最小值、最大值。其它一些常用的算子列于表2一l中。表2一l常用算示表a.b=ab,∨b=max（，b）ab=min（1）a.b=aba.b=ab∧b=a+b-ab∧b=min（，b）ab=max（0ab=min（，1）2.1.4模糊關(guān)系和模糊拒陣17山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文模糊關(guān)系現(xiàn)實(shí)生活中，存在著大量的更為復(fù)雜的關(guān)系，必須考慮元素之間的關(guān)聯(lián)的程度，因此需要把普通關(guān)系加以拓寬。若直積×V={(u，v)/u∈,U,v∈V}的一個(gè)模糊子集R,稱為到的一個(gè)模糊關(guān)系。如果，v)∈U×，稱為μ為v)具有關(guān)系R(u的程度，μv)亦可簡記為（u，RRv）當(dāng)時(shí)，稱R為U中的模糊關(guān)系。UU×…×U的一個(gè)模糊子集RU×U×…U12n12n間的一個(gè)n(UU，U)=U×U×…Uμ(U，12n12nR1U…U為((U，U…U具有關(guān)系R的程度。2n12n模糊矩陣設(shè)U={uu，…，uV={vv…v}均為有限集，則從到的模糊12n1,2,n關(guān)系R可以用m×n階矩陣來表示，仍記作R.即R=（rr=u(u，v)（2—14）ijijrij其中r∈[01]1≤i≤m1≤j≤n滿足上式的矩陣，稱為模糊關(guān)系矩陣，ij簡稱模糊矩陣。當(dāng)R為中的模糊關(guān)系時(shí)，R可以表示成n階模糊矩陣。特別地，若滿足r∈[0，1]，1≤i≤m，1≤j≤n（2—15）ij則R為一普通關(guān)系矩陣，具體表達(dá)如下:X={xxx}Y={yy……y}12m12n設(shè)有兩個(gè)有限集X={x，xx}Y={y，yy}是從12m12n到的二元關(guān)系，即R12………n………Rn1………Rn2………Rn3Rnn18山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文則m×n矩陣R=(r)的關(guān)系矩陣記為×nijmrrr…rrrr…r1（x∈y）iiijR=ijm0rrr…rm1m2m3mn當(dāng)m=nR為n階模糊矩陣。當(dāng)r全為000rijij全為1時(shí)，稱為全知陣，記作E當(dāng)r只在{0，1}中取值時(shí)，稱R為布爾矩陣ijBOOLE)，對(duì)應(yīng)一個(gè)普通關(guān)系。模糊關(guān)系的建立關(guān)鍵是確定r幾.常用的方法有以下幾種ij,a.最大最小法:nnr=[in(uik,ujk)]/[uik,ujk)]（ij≤n）（2—16.iji1i1b.算術(shù)平均最小法nnr=[uik,ujk)]/[(1/2)uik,ujk)]（j≤n）（2—17.iji1i1幾何平均最小法（i，j≤n）（2—18）.d.夾角余弦法19山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文（i，j≤n）（2—19）.（2—20）.距離法歐幾里德距離)當(dāng)j時(shí)相關(guān)系數(shù)法（i，j≤n）（2—21）.絕對(duì)指數(shù)法h.主觀評(píng)分法（2—22）.請(qǐng)專家或有經(jīng)驗(yàn)的人打分，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)平均，最后歸納為[0，1]的數(shù)。本文將采用建立降半梯形函數(shù)的公式確立r。ij2.1.5隸屬函數(shù)的建立常用的隸屬函數(shù)大致有以下六種方式降半矩形分布，如圖2一5所示100≤x≤cx>a降半型分布如圖2一6所示20山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文μ(x)=e-kx）降半正態(tài)分布如圖2一7所示μ(x)=e-kx2）降半梯形分布，如圖2一8所示(a—x)/（a—a）a≤x≤a1211201a＜x20≤x降半凹凸分布，如圖2一9所示0x>a-1/k21山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文降半哥西分布如圖2一10所示μ(x)=1/(1+kx)（k＞1）2.1.6權(quán)重系數(shù)的確定方法模糊綜合評(píng)價(jià)中賦權(quán)方法很多，可以分為標(biāo)準(zhǔn)賦權(quán)法和主因素突出賦0一4”(AHP)等處理復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)宜選用層次分析法):在模糊綜合評(píng)判別中，一般有以下幾種計(jì)算方法無權(quán)重即各污染因子同等重要，而在倍斜率隸屬函數(shù)結(jié)構(gòu)中有隱含的污染權(quán)重，由于左右傾斜不等，加重了高級(jí)別對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，間接體現(xiàn)了主要污染物的重要性。超標(biāo)加權(quán)法超標(biāo)加權(quán)的各因子權(quán)重可用下式計(jì)算:（n為評(píng)價(jià)等級(jí)數(shù)）（2—22）為第i評(píng)價(jià)因子在第k監(jiān)測點(diǎn)上的權(quán)重值;22山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文為第i評(píng)價(jià)因子的各級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)的均值見表4一，其它符號(hào)同前計(jì)算出值進(jìn)行歸一化處理，則可得到各評(píng)價(jià)因子在各監(jiān)測點(diǎn)上的權(quán)重值。灰色聚類法的權(quán)重計(jì)算對(duì)于灰色聚類，其權(quán)重計(jì)算式一般為:（2—23）式中為第i評(píng)價(jià)因子的第j個(gè)級(jí)別的權(quán)重。其它符號(hào)同前。模糊綜合評(píng)判的權(quán)重計(jì)算其權(quán)重計(jì)算一般采用下式（2—24）式中:W為污染物i:X為污染物i;。為污染物i各級(jí)ii標(biāo)準(zhǔn)值的均值。統(tǒng)計(jì)法首先請(qǐng)有關(guān)專家或從事相應(yīng)工作具有豐富經(jīng)驗(yàn)的人對(duì)因素集U={u，1uuu}打23n分。nA=(aaa……a，ij=1（j=1，2，……，m）i1j2j3jnji1然后對(duì)每個(gè)因素u（i=1.2.3…）進(jìn)行單因素統(tǒng)計(jì)，其步驟如下:i①對(duì)因素u(i=12在它的權(quán)數(shù)a(i=12m)中找出最iij大值m，其中M=max{a}m=min{a}1<j<miijiij23山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文②適當(dāng)選取正整數(shù)，利用公式（M=m）/kii計(jì)算權(quán)數(shù)分成k組的組距。并將權(quán)數(shù)由小到大分成K組③計(jì)算結(jié)在每組內(nèi)權(quán)數(shù)的頻數(shù)和頻率。④根據(jù)頻數(shù)和頻率的分布情況，確定u的權(quán)數(shù)a從而得到權(quán)重向量iiA=(aa…a)1,2n2.2模糊綜合評(píng)判法的基本原理時(shí)，我們作出系統(tǒng)特性的精確而有意義的描述能力將相應(yīng)降低，直至達(dá)到由于大氣環(huán)境污染程度由輕到重是逐漸過渡的，沒有明確的界限，因此，對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)宜采用模糊集理論方法。模糊綜合評(píng)判法就是基于上述理論得出的產(chǎn)物，能更客觀地反映事物所處的狀態(tài)。與評(píng)價(jià)事物相關(guān)事物的各個(gè)因素對(duì)其所作的綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)環(huán)境的環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣程度。把環(huán)境系統(tǒng)作為事件，用不同的污染級(jí)別作決策，而最佳的對(duì)策就是被確定的環(huán)境質(zhì)量級(jí)別，從而達(dá)到定量描述環(huán)境系統(tǒng)在各個(gè)污染物共同作用下的環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣程度。設(shè)論域U={xxx}m個(gè)模糊子集AAAA。構(gòu)成了一12n123nXi{123…m}使得A{Xo}=U{Xo}，oiolk則認(rèn)為X相對(duì)隸屬于A。論域U上有一標(biāo)準(zhǔn)模型，待識(shí)別的對(duì)象有n個(gè)即oiokXXX，…X，若某個(gè)X滿足A(X)=u{A(x則優(yōu)先錄取X.也就是說，123nkk1k當(dāng)某一元素相對(duì)于一個(gè)集合的模糊關(guān)系的機(jī)會(huì)大些或頻率多些時(shí)，則此時(shí)24山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文的隸屬度值也相對(duì)大些，那么占的權(quán)重也大些，應(yīng)作為首選的因子考慮，這就是模糊綜合評(píng)判法中最大隸屬度原則。在綜合評(píng)判中各個(gè)因子的權(quán)重不一樣，同時(shí)建立權(quán)重集的依據(jù)和原理也必須合乎實(shí)際。在評(píng)價(jià)某個(gè)事物時(shí)，可以將評(píng)價(jià)結(jié)果分成一定的等級(jí)根據(jù)具體問題，以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來分級(jí)例在大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中，可把評(píng)價(jià)的等級(jí)分為“清設(shè)評(píng)價(jià)因素集合為:U={u，u，…u}12n決擇評(píng)語集合為:V={v，v…v}12m首先對(duì)評(píng)價(jià)因素集u中的單因素u（i=1，2，…，n）作單因素評(píng)判，i從因素u著眼確定該事物對(duì)決擇等級(jí)v（j=1，2，…，m）的隸屬度可能ij性程度)r，這樣就得出第i個(gè)因素u的單因素評(píng)判集ijir（rr…r）ii1i2im它是決擇語語集上的模糊子集。這樣n個(gè)評(píng)價(jià)集就構(gòu)造出一個(gè)總的評(píng)價(jià)矩陣R111221r……22R=n1r……n2nmR即評(píng)價(jià)因素論域到?jīng)Q擇評(píng)語論域v的一個(gè)模糊關(guān)系，μ(uv表示因Rij素u對(duì)決等級(jí)v的隸屬度。ij者小多少，又是一個(gè)模糊擇優(yōu)的問題，因此評(píng)價(jià)的著眼點(diǎn)可看成評(píng)價(jià)因素論域上的模糊子集A，記作:25山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文A=(a/u)+(a/u)+…+(a/u)1122nn或者A=(a，a，…，a)12n其中a（0≤a≤1）為u對(duì)的隸屬函數(shù)。它是單因素u在總評(píng)價(jià)中的影iiji響程度大小的度量，在一定程度上也代表根據(jù)單因素u評(píng)定等級(jí)的能力。ii稱為的因素重要程度模糊子集，a稱為因素u的重要程度系數(shù)。ii于是，當(dāng)模糊向量和模糊關(guān)系矩陣R為已知時(shí)，作模糊變換來進(jìn)行綜合評(píng)判。B=AOR（b，b，…，b）（2—25）12m中的各素b廣義模糊合成運(yùn)算得的運(yùn)算結(jié)其計(jì)算式為jb=(a*r)*(a*r)…*(a*r)(j=1，2，…，m)（2—26）j11j22jnnj稱為決擇評(píng)語集上的等級(jí)模糊子集，b(j=1，2，…，m)為等級(jí)vij對(duì)綜合評(píng)判所得等級(jí)模糊子集最大隸屬度原則選擇最大的b所對(duì)應(yīng)的等級(jí)v作為綜合評(píng)判的結(jié)果。ji2.3模糊綜合評(píng)判法數(shù)學(xué)模型的的建立設(shè)U={X，X…Xn}為n種因素或指標(biāo)，V={V，V，…Vm}為m種1212評(píng)判。由于各種因素所處的地位不同，作用也一不樣，當(dāng)然權(quán)重也不一樣，m是上的一個(gè)子集:B={b，b，…b}b反映了第jV;12mjj在綜合評(píng)判中所占的地位Vj對(duì)模糊集的隸屬度:B(Vj)=bj。綜合評(píng)判依賴上的模糊子集，A={aa，…a}，且=112n即第結(jié)合大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其步驟如下:(l)因素集U={uu，…，u}，這n個(gè)因子反映大氣環(huán)境質(zhì)量，構(gòu)成12n26山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文綜合評(píng)價(jià)因子集。（2）給定m個(gè)判別級(jí)別并由其組成評(píng)判集〔評(píng)價(jià)集或決斷集{v1v…v.}2n（3）單因素評(píng)判f:UUi|Γ(V)（Ui）（r，r，…，rΓ(V)i1iim模糊映射可誘導(dǎo)出模糊關(guān)系Rf∈ΓU×即Rf(u，v（uv=rijijij因此，Rf可由模糊矩陣R∈u×m表示:nrrrr稱R為單因素評(píng)價(jià)矩陣。模糊關(guān)系R可以誘導(dǎo)出到的模糊線性變換Tf稱1、、R)構(gòu)成一個(gè)模糊綜合決策模型，、、R是此模型的三個(gè)要素。（4:對(duì)于權(quán)重A=(aa…a，運(yùn)用模糊矩陣的合成運(yùn)算方法12n來計(jì)算，可得模糊A∈Γ∈ΓΓ若輸入一種權(quán)重A∈Γ(U)，則輸出一個(gè)模糊綜合評(píng)判B=AOR∈Γ(V)。綜合評(píng)判過程圖如圖2一1所示AOR=BR圖2一1綜合評(píng)判過程圖27山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常采用的具體模型有以下四種模型1：m（∧∨）即用∧代替*，∨代替*，有i=1，2，…，m，（2—28）式中∧∨分別為取?。╩in）和取大（max）運(yùn)算，即：b=max[min(armin(ar，…，min(ar)]在此模型中，單j1ij2ijijij因素u的評(píng)價(jià)對(duì)等級(jí)v的隸屬度r被調(diào)整為:ijijr=a*r=a∧r=mina，r）j=1，2.，…，m，（2—29）ijiijiijiij由此可見，模型∧∨)是一種“主因素決定性”的綜合評(píng)判。模型2:M即用·代替*，研代替*，于是:j=1，2，…，m，（2—30）其中“.v”為取大max)運(yùn)算，即:b=maxj（ar，ar…ar）11j22jnnj此模型中用“v*r乘一小于l的系數(shù)來代ij替給rm(v)也是一種“主因素突出型”的綜合評(píng)ij判。模型3:m(︿即用代替*，由代替*，于是j=1，2，…，m，（2—31）這里為取小(min運(yùn)算，αβ=min（1，αβ為對(duì)m個(gè)數(shù)在運(yùn)算下求和，即:nb=min[1，（ai，rij）ji1該模型對(duì)各r作有上界相加以求b。因此a也是在考慮多因素時(shí)rijjiij的調(diào)整系數(shù)。形式上這個(gè)模型是一種對(duì)每一等級(jí)v都同時(shí)考慮各種因素的綜合評(píng)判。j28山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文模型4:M(.，即用．代替*，有界算子代替*，有nb=（ai，rijj=1,2,…m(2—32）ji1其中“.αβ=min（1，αβΣ為對(duì)m個(gè)n數(shù)在。運(yùn)算下求和，即b=min[1，ji1級(jí)v的隸屬度b時(shí)，考慮了所有因素u(j=1，2，…，的影響，而不是像模jji型M(.ˇ那樣只考慮了對(duì)bj到所有因素的影響，所以各a的大小具有刻畫各因素u重要性程度的權(quán)系數(shù)iin的意義，因此a，應(yīng)滿足如下要求：ai=1ii1所以模型M(.，)是一種“加權(quán)平均型”的綜合評(píng)判。在此模型中，模糊向量A=(a，a，…，a具有權(quán)向量的意義。12n3.1武漢市大氣環(huán)境資料的收集根據(jù)本論文的需要，筆者在武漢市環(huán)境監(jiān)測中心站，冶金部安全與環(huán)境保護(hù)研究院，洪山科技館，武漢理工大學(xué)西園圖書館等搜集到在武漢市大氣環(huán)境監(jiān)測資料如下:3.1.1大氣監(jiān)瀏網(wǎng)點(diǎn)1998一2000年武漢市城區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測按國家環(huán)境保護(hù)局驗(yàn)收通過的優(yōu)化布點(diǎn)方案進(jìn)行，以大氣地面自動(dòng)監(jiān)測站的五個(gè)子站即漢陽區(qū)站、江岸區(qū)站，武昌火車站，武冶機(jī)修和東湖監(jiān)測站的監(jiān)測結(jié)果平均值代表武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量的平均水平.目前監(jiān)測的項(xiàng)目為二氧化硫(SO)229山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文(NOx)，總懸浮顆粒物(Tsp)和一氧化碳(CO)(見表3一l)。武漢市大氣優(yōu)化布點(diǎn)表表3—112345東湖監(jiān)測站SO,NOTSPCOX江岸區(qū)站漢陽區(qū)站武昌火車站武冶機(jī)修城區(qū)降塵監(jiān)測共設(shè)17個(gè)點(diǎn)，分在7個(gè)行政區(qū)(江岸區(qū)，江漢區(qū)，橋口區(qū)，漢陽區(qū)，武昌區(qū)，青山區(qū)，洪山區(qū))，三類功能區(qū)(見表3一2):硫酸化速率共設(shè)28個(gè)點(diǎn)，分在7個(gè)行政區(qū)(江岸區(qū)，江漢區(qū)，橋口區(qū)，漢陽區(qū)，武昌區(qū)，)(見表3一43一3)，域區(qū)降水監(jiān)測點(diǎn)共8個(gè)(見表3一4)。武漢市城區(qū)降塵監(jiān)側(cè)網(wǎng)點(diǎn)表3—2行政區(qū)測點(diǎn)名功能序號(hào)行政區(qū)1武昌區(qū)4青山區(qū)武冶機(jī)三修30山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文洪山區(qū)89漢陽區(qū)琴臺(tái)路二翠微路二武漢市城區(qū)硫化速率監(jiān)側(cè)網(wǎng)點(diǎn)表3—3行政區(qū)測點(diǎn)名功能區(qū)序號(hào)稱行政區(qū)測點(diǎn)名功能區(qū)稱115前進(jìn)一二路熱點(diǎn)衛(wèi)三生所31山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文14翠微房二管所3.2武漢市大氣環(huán)境監(jiān)側(cè)資料的分析研究現(xiàn)以1998年武漢市大氣環(huán)境監(jiān)測資料對(duì)武漢市近年大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行主要污染物、污染變化趨勢及大氣功能區(qū)達(dá)標(biāo)預(yù)測。3.2.1主要大氣污染物預(yù)瀏二氧化硫該年度城區(qū)二氧化硫一次值的總有效監(jiān)測次數(shù)為72306率為0.04%0.991毫克/0.98測點(diǎn);0.98%測點(diǎn)的一次值基本不超標(biāo)。該年度城區(qū)二氧化硫年日均值為0.044毫克/:各監(jiān)測點(diǎn)的32山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文年日均值范圍為0.028一0.063毫克/0.05倍，出現(xiàn)在武冶機(jī)修測點(diǎn)，其它測點(diǎn)的年日均值均未超標(biāo)。該年度城區(qū)二氧化硫各季日均值分別為0.0510.0280.0280.063毫克/立方米，均未超標(biāo)，其濃度變化為:四季度一季度>二季度三季度見圖3一l)1234季度圖3一1二氧化硫季節(jié)變化圖氮氧化物該年度城區(qū)氮氧化物一次值的總有效監(jiān)測次數(shù)為73164率為15.5%1.388毫克/8.25測點(diǎn):41.4%它測點(diǎn)的一次值超標(biāo)率均在20%以下。該年度城區(qū)氮氧化物年日均值為0.094毫克/0.88倍:各監(jiān)測點(diǎn)的年日均值范圍為0.050一0.172毫克/立方米。該年度城區(qū)氮氧化物各季日均值分別為0.086，0.068，0.066，0.153毫克/立方米，除四季度超標(biāo)0.5倍外，其它各季度均未超標(biāo)，其濃度變化為:四季度一季度>二季度三季度見圖3一2)33山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文0.080.060.040.0201234季度圖3—2氮氧化物季節(jié)變化圖總懸浮顆粒物該年度城區(qū)總懸浮顆粒物一次值的總有效監(jiān)測數(shù)為1525個(gè)，日均值超標(biāo)率為31.93%0.041一1.158毫克/標(biāo)2.8663.64%，出現(xiàn)在武昌火車站測點(diǎn)，其它測點(diǎn)均在40%以下.該年度城區(qū)總懸浮顆粒物各季日均值分別為0.2790.2340.1690347毫克/立方米，除四季度超標(biāo)外，其它各季度均未超標(biāo)，其濃度變化為:四季度一季度二季度三季度見圖3一3).123434山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文圈3—3總懸浮顆粒物季節(jié)變化圖一氧化碳該年度城區(qū)一氧化碳一次值的總有效監(jiān)測次數(shù)為65491率為1.3%31.503毫克/2.15站測點(diǎn);3.3%該年度城區(qū)一氧化碳年日均值2.449毫克/0.29倍;各監(jiān)測點(diǎn)的年日均值范圍1.672一3.877毫克/立方米。該年月日度城區(qū)一氧化碳各季日均值為:2.264，2.331，1.525，3.093毫克/立方米，均未超標(biāo)，其濃度變化為:四季度二季度一季度三季度見圖3一4)1234季度.圈3—4一氧化碳季節(jié)變化根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可以看出，氮氧化物的一次值、日均值及年均值的超標(biāo)情況最為嚴(yán)重，其次為總懸浮顆粒物。因此，可以預(yù)測出武漢市城區(qū)的主要大氣污染物是氮氧化物和總懸浮粒物。另外，從各季度大氣污染物濃度日均值的變化可知，四季度的污染程度最嚴(yán)重，三季度的污染程度最輕。3.2.2大氣污染變化趨勢預(yù)測35山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文按照speartnan秩序相關(guān)系數(shù)方法，對(duì)1993一1998年大氣污染物進(jìn)行定量趨勢分析，并以此進(jìn)行近幾年武漢市大氣污染的變化趨勢。秩相關(guān)系數(shù)RSn按下式計(jì)算:Rs=1—（6di）/(n—n)23i1式中：dixi與的差值n:年數(shù)xi:結(jié)果從小到大排列序號(hào)年排列序號(hào)比較1993一1998年度變化趨勢時(shí)，n=6，Rs0.05=0.829，Rs0.0l=0.943二氧化硫1993一1998年，城區(qū)二氧化硫總體污染變化呈上升趨勢可信度0.99)，各個(gè)測點(diǎn)，武昌火車站、東湖監(jiān)站呈上升趨勢，其它各測點(diǎn)的污染變化不明顯。表3一61993一1998年二氧化硫污染趨勢分析武冶機(jī)修東湖監(jiān)測站Rs一0.543一0.5430.829上升一0.3710.943—上升結(jié)論——上升圖3一5二氧化硫濃度日均值歷年變化趨勢分析36山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文氮氧化物93一98年，城區(qū)氮氧化物總體污染變化呈上升趨勢可信度0.99)，由93年的0.068毫克泣方米升到98年的0.094毫克/測點(diǎn)的污染呈上升趨勢，其它各點(diǎn)變化不明顯見表3一7，圖3一。表3一7江岸區(qū)1993一1998年氮氧化物污染趨勢分析武昌火車站0.657—武冶機(jī)修東湖監(jiān)測站0.314—Rs0.771—0.600—0.829上升結(jié)論上升圖3一6氮氧化物濃度日均值歷年變化趨勢總懸浮顆粒物93一9893年的0.24毫克/立方米，其中年其污染濃度最小。各監(jiān)測點(diǎn)變化不明顯見表3一8，圖3一7)表3一81993一1998年總懸浮顆粒物污染趨勢分析武冶機(jī)修Rs0.314—0.086——0.543—0.143結(jié)論————37山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文圈3一7總懸浮物濃度日均值歷年趨勢分析大氣污染綜合指數(shù)五年來，城區(qū)大氣污染綜合指數(shù)(502NOxTSP三項(xiàng)呈上升趨勢，各監(jiān)測點(diǎn)中的污綜合指數(shù)均勻無明顯變化見表3一8，圖3一8)表3一91993一1998年大氣污染綜合指效變化趨勢武昌火車站0.657—武冶機(jī)修東湖監(jiān)測站0.086—Rs0.600—0.600—0.429—0.971結(jié)論上升54數(shù)指3合綜21095年度9798圈3一8大氣污染綜合指數(shù)多年變化趨勢分析38山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文由以上知武漢市大氣污染變化趨勢分析可以看出，SO，NOx年日均值2濃度基本處于上升趨勢，大氣污染綜合指數(shù)則處于比較明顯的上升趨勢，據(jù)此可以預(yù)測，武漢市最近幾年的大氣環(huán)境質(zhì)量仍將處于下降趨勢。3.2.3大氣功能區(qū)達(dá)標(biāo)預(yù)瀏每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位按監(jiān)測頻次要求取得全部監(jiān)測數(shù)據(jù)，達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì):功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)見表3一10)。表3一198年度武漢市大氣功能區(qū)達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)表單位:mg/m3達(dá)標(biāo)情況TSP0.151不達(dá)0.243不達(dá)標(biāo)0.236不達(dá)標(biāo)0.359不達(dá)標(biāo)0.0630.06330.303不達(dá)機(jī)修標(biāo)98年度武漢市大氣一類、二類、三類功能區(qū)均不達(dá)標(biāo)。由此可以預(yù)測，隨著武漢市大氣污染程度的加劇，大氣功能區(qū)仍然不能達(dá)標(biāo)。39山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文4.1綜述所謂模型是指用文字、圖表和數(shù)學(xué)式子描述客觀現(xiàn)實(shí)事物外部特征和內(nèi)在聯(lián)系的數(shù)學(xué)模型和地圖等。模型是現(xiàn)實(shí)事物的合理簡化。數(shù)學(xué)模型就是根據(jù)人們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或?qū)陀^系統(tǒng)的觀測結(jié)果歸納出的一套反映系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變化和輸入、輸出數(shù)據(jù)關(guān)系的數(shù)學(xué)公式和計(jì)算方法。數(shù)學(xué)模型可分三大類：第一類是確定性數(shù)學(xué)模型，主要研究事物之間的必然聯(lián)系。第二類是隨機(jī)數(shù)學(xué)模型，主要研究事物之間的偶然聯(lián)系。第三類是模糊數(shù)學(xué)模型，研究事物之間的模糊關(guān)系。本文將采用模糊數(shù)學(xué)模型進(jìn)行大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。數(shù)學(xué)模型的建立是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程。下面將闡述建立數(shù)學(xué)模型的具體過程。4.2數(shù)學(xué)模型的選擇與建立4.2.1數(shù)學(xué)模型類別的選擇與確定根據(jù)量的確定性與不確定性可將數(shù)學(xué)模型分類為:①確定性數(shù)模型。這類模型研究的對(duì)象具有確定性，對(duì)象之間具有必然聯(lián)系。②隨機(jī)數(shù)學(xué)模型。這類模型研究的對(duì)象有隨機(jī)性，對(duì)象之間有隨機(jī)的偶然關(guān)系，如用概率分布方法、以馬氏鏈接建立的數(shù)學(xué)模型。③模糊數(shù)學(xué)模型.這類模型研究對(duì)象之間有模糊性，既沒有明顯界限，也不具有簡單的概率分布。而在大氣環(huán)境污染中同一個(gè)污染因子可能對(duì)不同級(jí)別污染有不確定的因素，而且各個(gè)污染因子對(duì)整個(gè)評(píng)價(jià)論域的貢獻(xiàn)有模糊性，而且大氣污染等級(jí)本身也具有“亦此亦彼”的特性，這樣我們選擇模糊數(shù)學(xué)模型不僅具有嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)，而且符合客觀實(shí)際的需要。40山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文4.2.2模糊數(shù)學(xué)模型的選擇與確定根據(jù)第二章對(duì)五種具體模糊數(shù)學(xué)模型的分析比較以及對(duì)第三章武漢市大氣污染資料的數(shù)據(jù)處理和分析可知，武漢市的大氣污染因子中比較突出的污染因子是氮氧化物和可吸入顆粒物，且這兩者都呈上升趨勢。二氧化硫和一氧化碳的作用比較平緩不作為首要污染物，但對(duì)大氣污染同樣有所貢獻(xiàn)；而臭氧和飄塵則貢獻(xiàn)較小甚至可以不予考慮。這樣在主次分明里均有所“貢獻(xiàn)”的情況下依據(jù)所有因素在大氣污染中“貢獻(xiàn)率”的大小即權(quán)重的大小，按均衡兼顧的原則，決定選取加權(quán)平均型M(.，十模型。從理論上說，這種模型比較適合武漢市的大氣環(huán)境質(zhì)量狀況。下面還將通過幾種模型的具體運(yùn)算證明這點(diǎn)。4.3數(shù)學(xué)模型的建立步驟4.3.1建立評(píng)價(jià)空間確定評(píng)價(jià)因子和評(píng)價(jià)集根據(jù)武漢市5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)種類建立評(píng)價(jià)因子集。μ={μμμμμμ}μ為SO:μ為TsP:μ為NO:μ為CO;μ為O:μ為1234561223X4536GB3095一1996《環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，確立等級(jí)代表值。為了擴(kuò)展為四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。第四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的日均濃度值制訂。這四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別表示:優(yōu)清潔、良輕度污染)、中中度污染、差重度污染。擴(kuò)展后的標(biāo)準(zhǔn)見表4一1。表4一1環(huán)境質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(mg/m)一19963級(jí)級(jí)0—0.050—0.120.05—0.150.15—0.250.25—0.500.2380.12—0.300.30—0.500.50—1.000..48TSP41山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文0.10—0.150.15—0.300.1634.00—6.006.00—6.0010.00PM1020—0.050—0.120.05—0.150.15—0.250.25—0.500.2380.12—0.160.16—0.200.20—0.400.22這樣即可建立評(píng)價(jià)集。，，111，IV}4.3.2確立隸屬函數(shù)根據(jù)分級(jí)系統(tǒng)的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別建立每種評(píng)價(jià)因子相應(yīng)于不同級(jí)別的隸屬函數(shù)。隸屬函數(shù)的確定方法通常可分為模糊統(tǒng)計(jì)方法與指派方法兩種，常用的是指派方法。指派方法普遍認(rèn)為是一種主觀的方法，它可以把人們R成為模糊分布。所謂指派方法就是根據(jù)問題的性質(zhì)套用現(xiàn)成的某些形式的模糊分布，然后根據(jù)測量的數(shù)據(jù)確立分布中包含的參數(shù)。根據(jù)第二章所提供的模糊分布及隸屬函數(shù)形式和前人經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的實(shí)際情況，本文選用較為簡便的降半梯形分布函數(shù)，以確定隸屬度。其隸屬函數(shù)分布圖如圖4一1所示。圖4一1降半梯形隸屬函數(shù)分布圖設(shè)R是從到上的一模糊關(guān)系，nm代表第n個(gè)因子，對(duì)第m級(jí)程度的大小，即第n個(gè)因子對(duì)第m級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度。42山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文當(dāng)j=1時(shí)，即第一級(jí)隸屬函數(shù)為：1xiiaxaa)a）i12i211i10ai1當(dāng)j=2時(shí)，即第二級(jí)隸屬函數(shù)式為:i1211i1）i23i322i30xa或xai1i3當(dāng)j=3時(shí)，即第三級(jí)隸屬函數(shù)式為:i2322i3）i34i433i40xa或xai2i4當(dāng)j=4時(shí)，即第四級(jí)隸屬函數(shù)式為:0i3）i4i3433i41xai443山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文式中xi種因素平均濃度的實(shí)測值。ir—表示第ij級(jí)的隸屬度。ijaaaa級(jí)大氣環(huán)境質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。1234因?yàn)橐陨媳砀裰胁捎玫臉?biāo)準(zhǔn)，對(duì)于TSPCO這兩種因素，級(jí)與級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為同一值，故對(duì)兩者選取如下隸屬函數(shù):1i1）i13i311i30xai3r=ri1i2xa或xai1i4）i3i1311i3axaa)xa4i41i30i3）i4i3433i41xai444山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文根據(jù)以上隸屬函數(shù)式并結(jié)合評(píng)價(jià)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表，可求出評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)各評(píng)定等級(jí)的具體隸屬函數(shù)。.1ir=）ii0xix）iix)）ii0xxiix）iir=x)）ii00xxiixir=x)）ii1xi45山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文1xi）ii0xiiix)）ii0xxii）iir=x)）ii0xx1ii1xir=）i1x1iNO:X46山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文1xix)）ii01xixix)）ii00xixxiir=x)）ii00xixxiir=）iixiCO:47山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文1xix)）ii01xixix)）ii0xi0xxiir=）ii0.25（10—x）ii0xxiir=）i1xi4.3.3建立評(píng)價(jià)因子與評(píng)等級(jí)之間的模糊關(guān)系取和分別為評(píng)價(jià)因子集合與大氣質(zhì)量分級(jí)的集合，將數(shù)據(jù)一一代入各個(gè)具體的隸屬函數(shù)中，可計(jì)算出模糊矩陣R如下:48山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文4.3.4建立評(píng)價(jià)因子間的模糊關(guān)系（賦權(quán)）:(1)指數(shù)賦權(quán)法nW（C/S）/（C/S）iiiiii1其中，C為iS是此指標(biāo)的環(huán)境質(zhì)量的某一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?；騣i將S視為該指標(biāo)的各級(jí)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)取均值。i分級(jí)指數(shù)法當(dāng)某環(huán)境指標(biāo)的實(shí)測值優(yōu)于方法(l)中的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)S。低于環(huán)境i質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)采用同方法的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)賦權(quán)法/si)或W（lgZ）/（nnW=(1/S/iiiii1i1n其中：Z=1/h，h=d/d為第i個(gè)環(huán)境指標(biāo)的實(shí)測值，n為環(huán)境單元iiiiii1個(gè)數(shù)，m為環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)個(gè)數(shù)。本模型雖將采用超標(biāo)指數(shù)賦權(quán)法，但將權(quán)值歸一化，這樣既突出環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中主要污染物的作用，又考慮了不同污染物標(biāo)準(zhǔn)值的差異即毒理學(xué)等方面的差異，計(jì)算亦較簡便。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:a=X/S—24)iii權(quán)值歸一化后有：49山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文W=a/n（4—25）aiiii1式中X—第i種污染物實(shí)測濃度(mg/m，)3is—第矛種污染物環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)均值(mg/m，)3ia—第i種污染物標(biāo)準(zhǔn)指數(shù);iW—?dú)w一化后第i種污染物的權(quán)重值。i根據(jù)表4一1GB3095一1996環(huán)境質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算權(quán)重值見表4一2表4-2超標(biāo)倍數(shù)賦權(quán)法計(jì)算表SO20.220—iWi——————由表4一2可得出各評(píng)價(jià)因子權(quán)重組成的模糊向量A（w,w,w,ww,w）1234,56注:因?qū)嶋H監(jiān)測數(shù)據(jù)中僅有SO，TSP，NO，CO四種污染物的濃度值，2XPMO0值代替，則二者的歸一化103權(quán)重也為0，對(duì)原模型未產(chǎn)生影響。因此，即使在數(shù)據(jù)資料不足的情況下，模型仍然可以成立，對(duì)之后的計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算結(jié)果也沒有任何影響。4.3.5模糊矩陣的符合運(yùn)算在建立兩個(gè)模糊矩陣R和A的基礎(chǔ)上，與已建立的數(shù)據(jù)庫形成連接，將R和A進(jìn)行模糊矩陣的復(fù)合運(yùn)算，B=AOR，可以得出模糊綜合評(píng)判的結(jié)果。因?yàn)椴捎玫氖羌訖?quán)平均模型，則計(jì)算公式為：50山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文b=n(ar)j=(l，2，3，4，5，6)jiiji1B=(w,w,w,ww,w)1234,56=(WR+Wr+Wr+Wr+Wr+Wr，111221331441551661Wr+Wr+Wr+Wr+Wr+Wr，112222332442552662Wr+Wr23+Wr+Wr+Wr+Wr，1132333443553663Wr+Wr+Wr+Wr+Wr+Wr，)114224334444554664=(bbbb)（4—26）12344.3.6評(píng)判結(jié)果b、bbb譯語集中的級(jí)別即為本1234模型對(duì)該地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的模糊綜合評(píng)判結(jié)果。若將隸屬度大小排4.3.7評(píng)價(jià)實(shí)例武漢市的大氣污染主要由人們的生活、生產(chǎn)活動(dòng)所造成，主要污染源包括生活污染源、工業(yè)污染源、交通污染源三個(gè)方面，影響武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量的污染物主要有氮氧化物(N0(TSP)(SO)x2和一氧化碳(CO)及飄塵等五種。武漢市城區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測按國家環(huán)保局驗(yàn)收通過的優(yōu)化布點(diǎn)方案共設(shè)東湖監(jiān)測站、江岸區(qū)站、漢陽區(qū)站、武昌火車站、武漢機(jī)修等五個(gè)站點(diǎn).目前監(jiān)測項(xiàng)目為SO、NO、TsP和四種，2X應(yīng)用以上所選定的模糊評(píng)價(jià)方法，以武漢市1998年度大氣環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)目日均監(jiān)測值為例，對(duì)武漢市大氣質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。任?。?998年度某日均值[SO]=0.044mg/m，[TSP]=0.258mg/m332[N0]=0.094mg/m，[CO]=2.449mg/m，33X51山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文運(yùn)用加權(quán)平均型模型，式（2—33）即bΣar，j=1，2，……mjiij按式一至一23)TSP，各級(jí)別隸屬分別為：r一50x一50×0.258)/9=0.233;211r=(50x一6)/9=(50×0.258一6)/9=0.767，221r=023r=024其模糊關(guān)系集為R=(0.233，0.767，0，0)。其余類同。按式一24)式確定權(quán)值A(chǔ):例如，對(duì)于TSP:a=x/s=0.258/0.480=0.538;2ii權(quán)值歸一化后有:A=aΣa=0.538/[（0.404/0.238）（0.258/0.480）+2ii（0.094/0.163）（2.499/6）]=0.315其余類同為比較起見，還按文獻(xiàn)提出的標(biāo)準(zhǔn)賦權(quán)法即：W（1/S）/Σ[(1/0.238)+(1/0.48)+(1/0.163)+(1/3)]=0.1651i其余類同。計(jì)算結(jié)果如表4一3。再采用式一將A、A分別與隸屬矩陣R進(jìn)行合成，得出計(jì)算結(jié)果B12和B及監(jiān)測境空氣質(zhì)量?！疊=(AAAA)’’’’’’123452山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文00000000（0.334，0.165，0.487，0.013）111101=0.334×1+0.165×0.233+0.487×1+0.013×1，0.334×0+0.165×0.767+0.487×1+0.013×1，0.334×0+0.165×0+0.487×0+0，0.334×0+0.165×0+0.487×0+0.013×0，=（0.872，0.626，0，0）表4—3隸屬矩陣和權(quán)值SOCO02X1R00001100A0.1080.3340.3150.1650.3380.4870.2390.013’表4—4環(huán)境大氣質(zhì)量模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果空氣類別0Ⅰ級(jí)0.6760.8190Ⅱ級(jí)0.8720.6260由表4一4可見，采用本文超標(biāo)倍數(shù)賦權(quán)法所得的模糊綜合評(píng)判結(jié)果Ⅱ53山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文這是由于標(biāo)準(zhǔn)賦權(quán)時(shí)末接納實(shí)測信息，強(qiáng)調(diào)賦權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化所致。下面仍用上述方法取1999年某日五個(gè)監(jiān)測點(diǎn)實(shí)測平均值見表4一體評(píng)價(jià)武漢市區(qū)大氣質(zhì)量，計(jì)算結(jié)果見表4一6、表4一7。表4—5武漢市1999年某日環(huán)境空氣監(jiān)測結(jié)果（mg/m）3東湖站武昌火車站3.5460.3310.22.1040.1190.0260.7260.3070.0663.0480.2580.0812.1020.2010.1172.30520.24320.098TSPX表4—6隸屬矩陣和權(quán)值東湖站1100000100江岸區(qū)1100010010000100武昌火11000武冶機(jī)10.550.6610000.450.6600.3454山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文110000000.31710.68310.2580.3390.403表4—7環(huán)境空氣質(zhì)量模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果主要污染物空氣類0.910.673CO0.4510.9820.5030.029NOXNONOXX排序東湖武冶漢陽江岸武昌火車站采用模糊綜合評(píng)判方法不僅能表達(dá)環(huán)境空氣質(zhì)量實(shí)際上已達(dá)到的級(jí)別，而且能進(jìn)行不同測點(diǎn)空氣質(zhì)量優(yōu)劣比較.它還能解決實(shí)際存在的測值逼近評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)邊界兩側(cè)時(shí)的樣品質(zhì)量分級(jí)歸屬問題。5.1結(jié)論本論文以武漢市環(huán)境監(jiān)測總站提供的武漢市五個(gè)監(jiān)測點(diǎn)所測CO、TSP和NO的實(shí)測值為依據(jù)，對(duì)武漢市大氣環(huán)境監(jiān)測資料進(jìn)行了分析研究，建X立了適合武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，并與大氣污染綜合指數(shù)法進(jìn)行了55山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文比較研究顯示出模糊綜合評(píng)判法的優(yōu)越性。(1)嚴(yán)重，其次為總懸浮顆粒物。據(jù)此可能預(yù)測，武漢市近幾年的大氣環(huán)境質(zhì)量仍將處于下降趨勢。而且隨著武漢市大氣污染程度的加劇，大氣功能區(qū)仍然不能達(dá)標(biāo)。(2)均衡兼顧決定選取加權(quán)平均型M(、模型為宜。(3)大氣污染綜合指數(shù)法是在采用單一標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，加入污染因素最大值信息對(duì)大氣質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。它簡單易算，評(píng)價(jià)幅度較寬，對(duì)單一的標(biāo)準(zhǔn)是很實(shí)用的一種方法。同時(shí)最大值的加入也使污染因子權(quán)重偏向于主要污染物方面。在模糊綜合評(píng)判中采用超標(biāo)倍數(shù)賦權(quán)法即:W=x/s/Σ(xi/si)所得評(píng)判iii結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)賦權(quán)法即:=W=x/s/Σ(xi/si)更符合實(shí)際情況。iii56山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文5.2建議改點(diǎn)，所能收集的資料不十分理想，故驗(yàn)證數(shù)據(jù)僅限于少量因子的平均值。建議有時(shí)間多收集資料并調(diào)用各因子在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)、不同情況下、不同峰值進(jìn)行具體驗(yàn)算，比較模糊綜合評(píng)判法與大氣污染綜合指數(shù)法、模糊聚類法、灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)法的區(qū)別，提高其適應(yīng)性。建議進(jìn)一步研究各污染因子混合存在時(shí)可能出現(xiàn)的協(xié)同作用即加成作用或激化作用或拮抗作用即獨(dú)立作用和抵消作用以便更加客觀準(zhǔn)確地進(jìn)行大氣質(zhì)量環(huán)境監(jiān)測。建議對(duì)模型中的賦權(quán)方法再進(jìn)一步進(jìn)行研究從中地出更加符合實(shí)際的賦權(quán)方法。性。57山東科技大學(xué)本科畢業(yè)生論文1.陸雍森環(huán)境評(píng)價(jià)，同濟(jì)大學(xué)出版社1999年15—31.2.葉文虎、奕勝基環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)學(xué)1994年4月第一版24—65。3.全國氣象部門環(huán)境影響評(píng)價(jià)協(xié)作網(wǎng)大氣環(huán)境和環(huán)境影響評(píng)價(jià)氣象出版社，1998年。4.謝季堅(jiān)、劉承平模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用華中理工大學(xué)出版社，2000年5月。5.賀中雄模糊數(shù)學(xué)及其應(yīng)用天津科學(xué)技術(shù)出版社，1983年1月6.苗東生模糊學(xué)導(dǎo)引中國人民大學(xué)出版社，1987年2月。7.張躍軍模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用煤炭工業(yè)出版社，19