模糊数学评价法在蒲河水环境评价中的应用

2017-05-15

东北水利水电 2017年5期

（辽宁省沈阳水文局，辽宁沈阳110005）

模糊数学评价法在蒲河水环境评价中的应用

何雨曦，吕宝阔

（辽宁省沈阳水文局，辽宁沈阳110005）

文中将2015年7月至2016年6月，蒲河流域9个水功能区的21项指标，分别计算得出平均值，应用模糊数学综合评价法评价了蒲河水域各水功能区水质类别，并与单因子指数法进行了比较。得出了模糊数学综合评价法水质评判结果，更符合蒲河水域水环境情况，分析了蒲河水域主要超标项目为总磷、氨氮。

模糊数学评价法；蒲河；水质评价

蒲河发源于铁岭市横道河子乡想儿山，河道全长205 km，流域面积2 248 km2。[1]蒲河的水质直接影响到沈阳市的环境生态状况和居民的生活健康，因此，对蒲河水质的准确评价对开展蒲河治理有着重要的作用。。

1 蒲河水域各水功能区水质类别

单因子指数法是根据（GB 3838-2002）《地表水环境质量标准》[2]，将各个检测项目的监测数据对照该项目的分类标准限值，确定该项目的水质类别，在各项目中选取最差的水质类别，作为该控制断面的水质类别。

使用单因子指数法，评价出的蒲河流域各水功能区水质类别、目标水质类别、超标项目及超标倍数如下：

棋盘山水库入口水质类别为Ⅱ类，目标水质类别为Ⅱ类。棋盘山水库出口水质类别为Ⅳ类，目标水质类别为Ⅲ类，石油类超标0.05倍。大河泡水质类别为劣Ⅴ类，目标水质类别为Ⅴ类，氨氮超标1.53倍，总磷超标1.88倍。南山里水质类别为劣Ⅴ类，目标水质类别为Ⅲ类，高锰酸盐指数超标0.48倍，化学需氧量超标0.38倍，五日生化需氧量超标0.18倍，氨氮超标2.49倍，总磷超标3.80倍，石油类超标0.20倍。团结水库水质类别为劣Ⅴ类，目标水质类别为Ⅲ类，高锰酸盐指数超标0.93倍，化学需氧量超标0.60倍，五日生化需氧量超标0.42倍，氨氮超标1.22倍，总磷超标2.00倍。蒲河桥水质类别为Ⅴ类，目标水质类别为Ⅴ类。老窝棚水质类别为劣Ⅴ类，目标水质类别为Ⅴ类，氨氮超标1.48倍，总磷超标0.15倍。刘家岗水质类别为劣Ⅴ类，目标水质类别为Ⅴ类，氨氮超标0.62倍，总磷超标0.02倍。前高家水质类别为劣Ⅴ类，目标水质类别为Ⅳ类，氨氮超标2.35倍，总磷超标1.63倍

2 评价各水功能区水质类别

2.1 模糊数学综合评价[3]

模糊数学综合评价法与单因子指数法相比更加全面，能够更加综地合评价流域的水环境情况。

为了能够更完全地体现出各项参评水质因子在总体水环境中所占的比重，模糊评价法通过各因子的浓度ci，除以对应的质量标准中各类别的平均值，得出权重值Wi。再依据各个项目的参评因子在地表水环境质量标准中各级别中的归属，得出隶属度R。最后对矩阵进行复合运算B=a·R，评价综合水环境的水质类别。

2.2 参评因子的隶属度

采用的是降半梯形分步法，计算得出某一参评因子在相对应的各水质类别中的隶属度rij。其中，ci为某一评价因子的实际测量数值，sij为第i项参评因子在相对应的j类水质类别中的标准限值，m为水质类别共有的级数。隶属度函数为：

由以上计算函数得出i因子在各类水质级别中的隶属度rij，建立模糊关系矩阵：

式中水质类别数为n级，参评因子共有m项。

2.3 参评因子的权重

某一参评因子的权重能够体现其在水质污染中作用的相对大小，采用的是污染物浓度超标加权法。参评因子i的权重为Wi，即：

2.4 水质综合评价等级

将前面得出的参评因子权重矩阵和隶属度矩阵进行复合运算，计算得出水质模糊综合评价矩阵B=a·R。根据最大值原则判定综合水环境的水质类别。

3 水质类别判定结果分析讨论

两种方法比较来看，河段总体水质类别判定结果基本一致。棋盘山水库经单指数评价为Ⅳ类水质，主要超标为石油类超地表水环境质量标准Ⅲ类限值，因此判定为Ⅳ类，而在模糊数学综合评价法计算过程中，充分考虑到所有参评因子在各个水质类别中对评价值贡献总和，最终判定棋盘山水库综合评价水质类别为Ⅱ类。单指数法单单从石油类超标导致评价类别为Ⅳ类，而没有其他评判因子的参与，考虑影响面过于局限。而模糊数学综合评价法，充分考虑到石油类超标情况在地表水所有参评因子中的综合影响，所以综合考虑Ⅱ类水质评判结果更符合棋盘山水库实际水环境情况，说明模糊数学综合评价法评价结果符合蒲河水域实际情况，故该方法可用作蒲河流域各个水功能区综合水质评价。