模糊評價在羅河鎮飲用水水質評價中的應用研究

張 千

（安徽農業大學資源與環境學院，安徽 合肥 230036）

1 前言

水是人類的生命之源，是發展經濟不可缺少的自然資源，水資源的開發利用為人類社會進步和國民經濟發展提供了必要的物質保證。然而，人類為了追求經濟利益，總是以犧牲環境為代價，這使得大量的水資源被污染，讓本來已經少得可憐的淡水資源越來越貧乏[1]。因此，做好水質監測與評價工作就顯得尤為重要。到目前為止，在水質評價方法上國內外專家提出了幾十種之多，其中，單因子評價法[2]、模糊綜合評價法[3]、內梅羅指數評價法[4]等水質評價方法較為常用。本文主要運用模糊綜合評價法對飲水水源地水質進行評價。模糊綜合評價法是一種常見而且較為有效的水質評價方法，它運用模糊數學原理，在精準的傳統數學與充滿模糊性的水環境質量之間架起了一座橋梁，將模糊的水質界限，通過構建隸屬函數，實現定量化綜合評價的方法，它的評價結果更為合理，已經受到越來越多的應用[5]。本文選取了廬江縣羅河鎮作為研究對象，羅河鎮位于巢湖流域，地處廬江縣南部，山川秀麗，旅游景點眾多,同時該鎮資源豐富，重工業發達。因此筆者運用模糊綜合評價的方法對廬江縣羅河鎮飲用水水源地水質進行分析和評價，目的為環巢湖地區農村飲用水水源地水質評價提供科學可靠的評價方法，有利于該地區有效的保護水源地和提供高效清潔的集中供水，同時也有利于實現環巢湖地區經濟與環境保護的協調發展。

2 模糊綜合評價法

為了對飲用水水源地水質進行綜合評價，本文確定了影響水質的8個因素，記為評價因子集U={U1，U2，…，Um}；水質級別依據國家《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）劃分為 5級，記為水質評價集V={V1，V2，…，V5}。當水質級別為III級時，即符合國家飲用水水源地水質標準。

為了確定某個評價因子對5個水質級別的隸屬程度，通過確定該因子分級代表值ein，構建線性隸屬函數：

在公式一中，rin為評價因子對于這n類水質標準的隸屬度；Ui為評價因子的實測濃度；ein為各級代表值，其確定方式是：ei1取水質標準第一級的值，ei2取水質標準第一級和第二級的平均值，以此類推[6]。依此隸屬函數，得出該因素對5類水質級別的隸屬度為 R={r1，r2，…，r5}。 同理可得所有因素對水質類別的隸屬度，構成單因子模糊矩陣如公式（2）所示，其中公式（2）中m代表污染因子數，n代表水質類別數[7]。

又由于各影響因子對于水源水水質的重要程度不同，對各因子Ui應賦予一個相應的權數

ai（i=1，2，…，m），這些權數組成了權重集：

A={a1，a2，…，am}。 其中，ai的計算公式為：

公式（3）和公式（4）中：

ci為第i個評價因子的實測濃度；si為第i個評價因子的基點值；pi代表第i個評價因子的分指數；ai代表第i個評價因子的權重值[7]。參照《地表水環境質量標準》（GB3838-2002），水質標準有5級，基點值si取地表水III級的標準限值[7]。

最后將權重集與單因子模糊評價矩陣相乘，得到模糊綜合評價矩陣， 即 B=（bj）=A·R，（j=1，…，n），B集合中最大值所對應的級數為該水樣的水質評價結果[8]。

3 羅河自來水廠水源水水質模糊綜合評價法評價示例

3.1 因子集及評價集的建立

本文選取了具有代表性的8項指標組成因子集，即U=｛高錳酸鹽指數，氨氮，總氮，銅，鋅，氟化物，砷，六價鉻｝。參照《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）和確立分級代表值（表1），建立評價集V=｛I，II，III，IV，V｝，將水質級別分為 5 類。

表1 分級代表值和基點值

3.2 模糊綜合評價法計算步驟

以羅河自來水廠水源水水質為例，運用上文評價方法中模糊評價法評價步驟進行評價。

首先計算出權重集：A=（0.252，0.011，0.404，0.112，0.028，0.112，0.036，0.045）；

再由隸屬函數計算得出模糊矩陣R：

最 后 由 B=A·R 可 以 得 到 B=（bj）=（0.377，0.250，0.374，0，0），b1=0.377 為最大值。因此，羅河自來水廠水源水綜合評價水質級別為I類。同理，可以得出其它四個水廠水源水的水質級別。

4 水源水水質評價結果分析與比較

運用上述評價方法評價出5處水廠水源水水質級別（見表2）。

表2 模糊綜合評價與內梅羅指數法評價結果對比

由表2可知：在內梅羅指數評價法下這五家自來水廠水源水水質均為I級，而在模糊綜合評價法下，羅河自來水廠與對照組的萬山和長崗自來水廠水源水水質均為I級，而羅河自來水二廠水源水水質級別為III級、羅河自來水三廠水源水水質級別為II級。對表2進行分析發現羅河鎮三處水廠水源水水質情況稍劣于對照組的兩處水廠，其原因為對照組兩處水廠水源水為深山中的水庫水，水質情況相對較好。模糊評價法與內梅羅指數評價法評價結果有一定差異。其中內梅羅指數評價法在考慮影響水質情況最大的污染因子的同時對其它各污染因子進行等同影響程度的考慮，有一定的綜合性，但評價過程相對簡單；而模糊綜合評價法引入了權重值，綜合考慮了各污染因子對水樣水質評價結果影響的大小不同，對每個污染因子的影響程度進行了細化分析計算，從而能夠更合理的評價出該水樣的水質情況。因此，模糊評價法與內梅羅指數評價法評價結果有一定差異。其中模糊評價法更適用于水質評價。

5 結論

羅河鎮飲用水水源地水質情況總體良好，羅河自來水廠水源水水質優良，為I級，羅河鎮其它兩處水廠水源水水質也均在III級標準以內，滿足 《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）對飲用水水源地水質的要求。研究過程中發現羅河鎮水源地水質情況相對樂觀，可以放心飲用。其中極少數指標的實測值相對較高，主要是因為生活污水的排放不當等原因造成的。因此，有關部門要進一步做好羅河鎮生活污水清潔處理的工作，同時加強對于重點污染源污水排放的監控和治理，進一步完善水源地水質的規劃和管理工作，努力實現環巢湖地區經濟與環境保護的協調發展。

[1] 張千.廬江縣農村飲用水水質評價研究[D].合肥：安徽農業大學，2012：1.

[2] 尹海龍,徐祖信.我國單因子水質評級方法改進探討[J].凈水技術，2008，（2）：1-3.

[3] 沈時興，王國明.模糊綜合指數法評價巢湖原水水質及其應用研究[J].嘉興學院學報，2004，（6）：70-72.

[4] 申銳莉，鮑征宇.洞庭湖水質評價（2002-2004 年）[J].湖泊科學，2006，（3）：243-249.

[5] 宋廷山.應用統計學[M].北京：清華大學出版社，2012：352.

[6] 孫寶權，董少杰，邵作玖.探討模糊評價法在水質評價中的應用[J].水利與建筑工程學報，2009，（3）：127-128.

[7] 傅振鵬，陶濤，孫世群.模糊評價在巢湖市飲用水水源地水質評價中的應用[J].安徽農業科學，2011，（9）：5235.

[8] 楊昆，孫世群.淮南市大氣環境質量的模糊綜合評價[J].合肥學院學報（自然科學版），2007，（2）：90-93.