基于模糊概率綜合評價數學模型的長江口水質評價與分析

葛躍浩 陳佳佳

(1.國家海洋局南通海洋環境監測中心站，江蘇 南通 226002；2.江蘇正丹化學工業股份有限公司，江蘇 鎮江 212000)

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基于模糊概率綜合評價數學模型的長江口水質評價與分析

葛躍浩1陳佳佳2

(1.國家海洋局南通海洋環境監測中心站，江蘇 南通 226002；2.江蘇正丹化學工業股份有限公司，江蘇 鎮江 212000)

對長江口水質進行合理的綜合評價具有重要的科學意義和應用價值。本文根據長江口2012年5月和8月的監測數據，在長江口5個不同區域，選擇6個污染因子為參數，采用模糊概率綜合評價數學模型對長江口水質進行評價與分析。結果表明：屬于第四類海水水質模糊概率由大到小排序為南港>北槽>南槽>北港>口外，概率為86.2%，8月長江口水質要略好于5月，長江口內水質好于口外。

水質評價；模糊概率綜合評價法；長江口

1 引 言

近年來，隨著沿江經濟的快速發展以及人們對環境保護的忽視，導致長江的污染情況日趨嚴重，現已引起社會各界的廣泛關注。為此，國內外很多學者對長江口水質狀況進行了研究，并提出了不同的構想。吳新華等對長江口南支河段污染的分析結果表明，水質污染因子主要包括氨氮，活性磷酸鹽，懸浮物等[1]。2009年陳希等利用BP網絡方法對長江水質進行分析評價，發現長江水質已逐年惡化[2]。李伯昌等對長江口的水環境評價結果顯示長江下游水質比上游要差很多[3]。當下對于長江口主流的水質評價方法主要有四大類：BP模型；Hopfield模型；模糊指數法；灰色聚類法等[4]。這些方法具有一定的理論基礎，但是模型多數都局限于理想河段上，對水污染強度的隨機性等因素考慮不夠。鑒于此，本文將采用現在最主流的水質評價方法—模糊概率綜合評價數學模型對長江口不同區域水質情況進行分析研究。同其他方法相比，模糊概率綜合評價方法用概率統計的方法建立污染物隨時間的趨勢圖，同時在綜合評價中采用模糊邏輯推理方法，避免主觀判斷不足，使得評價結果更接近于客觀實際[5]。

2 模糊概率綜合評價數學模型的應用

模糊數學是1965年提出的，在水質評價中也有較好的研究成果[6-9]。模糊概率綜合評價數學模型是在模糊數學綜合評價的基礎上結合概率統計學來對水質進行評價。模型的構建主要分為如下幾步：①污染物濃度值水質等級統計概率分析；②隸屬度刻劃水質分級界限；③權重計算；④單指標模糊概率評價；⑤多指標模糊概率綜合評價[9]。本文選擇長江口2012年5月和8月的監測數據資料，用模糊概率綜合評價法對水質進行評價。

2.1 評價標準

選擇《海水水質標準》(GB3097-1997)作為評價標準。

2.2 評價區域和評價因子

根據長江口多年的監測結果，以單因子指數評價法評價得知，在長江口水域，主要超標污染物為無機氮、活性磷酸鹽、化學需氧量、鉛、石油類、汞等。本文選擇6個因子進行模糊概率綜合評價。以2012年長江口監測的北港海域為例說明模糊概率綜合評價的過程。我們將監測水域分為長江口南港、北港、南槽、北槽和長江口外5個區域分別進行評價，同時與整個長江口監測的全區域的評價結果進行比較。

2.3 評價參數計算結果

2.3.1 污染物水質等級統計概率分析

對6個因子的測值進行等級統計概率分析，計算6個污染因子測值分級均值，見表1。

表1 污染物測值分級均值表

2.3.2 多指標模糊概率綜合評價

由隸屬度的計算公式，我們可以求出zi，j分別屬于第j級水質和第j-1級水質的隸屬度ri，j，j和ri，j，j-1，在求得水質等級統計概率及隸屬度后，對各指標分別進行模糊概率評價。根據單指標模糊概率和各指標的權重，即可求得2012年長江口海域模糊概率綜合評價結果，具體見表2。

表2 2012年5月和8月長江口海域多指標模糊綜合評價結果匯總表

3 結論與討論

開展長江口水質進綜合評價具有重要的科學意義和應用價值。本文根據長江口2012年5月和8月的監測數據，在長江口5個不同區域，選擇6個污染因子為參數，采用模糊概率綜合評價數學模型對長江口水質進行評價與分析。多指標模糊綜合評價結果表明：

(1)以監測區域全區域為評價對象，從表中可以看出 2012年8月長江口水質略好于5月。

(2)根據長江口地理特性，將監測區域分區(北港、南港、北槽、南槽和長江口外)進行評價。結果表明口內水質好于口外，北港水質好于南港，與人類開發活動的頻繁程度一致。

(3)比較監測全區域和分區域模糊概率評價結果，可以看出各區域的評價結果更能反映實際情況，建議在今后的監測評價中，采用分區域評價，這樣可更好地反映客觀事實。

[1] 吳新華.長江口南支河段水質狀況及變化趨勢分析[J].水文水資源，2001，(3)：21-23.

[2]陳希，劉花璐.基于BP網絡方法的長江水質綜合評價[J].黃石理工學院學報，2009，(4)：15-19.

[3]李伯昌，施慧燕.長江口河段水環境現狀分析[J].水資源保護，2005，(1)：42-47.

[4]郭勁松，龍騰銳，霍國友，王紅.四種水質綜合評價方法的比較[J].重慶建筑大學學報，2000，(4)：8-14.

[5]馬建華，季凡.水質評價的模糊概率綜合評價法[J].水文，1994，(6)：21-24.

[6]姜莉莉，薛文平，孫輝，等.模糊數學評價法在青龍河水質現狀評價中的應用[J].大連輕工業學院學報，2007，26(1)：56-59.

[7]鄒海明，李粉茹.基于實例的水質模糊綜合評價[J].安徽農學通報，2005，11(4)：154-155.

[8]周貴忠，張金恒.利用模糊數學評價大沽河干流水質的研究[J].農業環境科學學報，2010，29(2)：191-195.

[9]張婷，焦樹林，易旭敏，林凱.基于模糊數學法的清水河水質評價[J].2011，(5)：61-64.

Water Quality Assessment and Analysis of Yangtze River Estuary Based on Fuzzy Probability Comprehensive Evaluation Mathematical Model

GE Yuehao1CHEN Jiajia2

(1.Nantong Marine Environmental Monitoring Center of the State Oceanic Administration，Jiangsu Nantong，226002；2.Jiangsu Zhengdan Chemical Industry Co.，Ltd，Jiangsu Zhenjiang，212000)

Reasonable and comprehensive water quality assessment of Yangtze River estuary has important scientific significance and application value.For Yangtze River estuary，from the monitoring data collected in May and August at 5 different regions，six pollution factors were chosen as parameters，based on comprehensive water quality assessment which was conducted with fuzzy probability comprehensive evaluation mathematical model.The results show that：The fuzzy probability of seawater quality belonging to the fourth class is sorted from south port>north slot>south slot>north port>Outside，the probability is 86.2%.Yangtze River estuary water quality in August is slightly better than in May，inside water quality is better than outside.

water quality evaluation；fuzzy probability comprehensive evaluation；Yangtze River Estuary

葛躍浩，助理工程師，本科，主要從事海洋環境監測工作

X21

A

1673-288X(2016)06-0205-02

引用文獻格式：葛躍浩 等.基于模糊概率綜合評價數學模型的長江口水質評價與分析[J].環境與可持續發展，2016，41(6)：205-206.