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水质模糊综合评价系统 水质模糊综合评价系统 水质模糊综合评价系统

    (一)水污染模糊评价的意义
    水污染程度的判别在污染源调查中具有一定的实际意义，
但是由于多种因素的影响和制约，往往较难作出定量的描述。
污染程度的判别常常带有一定程度的模糊性和随机性，首先
评判的结果若按优、良、中、差来分，它们本身就没有精确
的定义，相互之间也缺乏严格的界限；其次同时考虑多种因
素时，不易确切地判断出它们对污染程度最后评判结果中的
影响大小，特别是在污染因素比较多时,困难更大。一般来
说，污染程度与各种污染物质存在一定相关性，同一污染程
度往往有多种不同属性，不同因素对污染程度影响的大小反
映了它们不同特征，所以在评判污染程度时，很难用一个简
单的数值来客观地表征，必须综合考虑造成污染的各个方面，
尤其是对于污染成分比较复杂的情形更应如此。
    (二)污染程度模糊综合评判的数学模型
    污染综合评判的因素集和评判集的构造:
　　该因素集U＝{u1 u2…um}，其中：元素ui(i=1,2,…,m) 
为影响评判对象的各种污染因素， 例如石油类、悬浮物SS、
挥发酚Ar-OH、硫化物S2-、氰化物CN-、化学需氧量(铬法)CODcr
六种污染物质等的属性，即为不同情况的参数指标或质量指标，
它们将综合反映出水体的污染状况。评判集V={v1,v2,…,vn}，
其元素vj(j=1,2,…，n)为各种可能污染因素的总评价结果，
可以是模糊的或随机的，但它们对V的关系是明确的。本系统
用污染程度的不同等级构成评判集。
    由单因素模糊评价集，构成单因素评价矩阵。从一个因
素如某一污染物ui 出发进行评价，以确定评判对象对评判集
元素vj的隶属度rij。
    (三)在污染程度评定中的应用
    在受污染的水体中，常常含有多种污染物质，它们对水
体的污染各不相同，因而用单一指标来评价水质污染是不够
全面的，对不同的污染水域也很难对比， 且其本身也缺少数
量概念。国家颁布的各类水质标准，虽然包括了多项指标，但
只便于做各种水质或污染情况分类之用，在相互比较上不明确
亦不方便，具有相当的模糊性和随机性。
    水污染指数的主要特点是用各种污染物质的相对污染值，
进行数学上的归纳与统计，得出一个比较简单的数值来，用
它来代表水的污染程度，并以此作为水污染分级和分类的依据。
    对污水总排口的水质进行了监测，每一季度三次，共计128
套数据，每套数据均包含有石油类、SS、Ar－OH、S2－、CN－、
CODcr六种污染物质，由此构成影响水质污染的因素集论域
U={石油类、SS、Ar-OH、S2－、CN- 、CODcr}
＝{u1,u2,u3,u4,u5,u6}。
    以石油炼制工业水污染物排放标准GB3551-83 第二级Ⅰ类
(以下简称国家排污标准）为参照，根据污染物浓度超过水质
标准的倍数，并结合水污染指数值的大小对污染程度进行分级，
见表1。
    表1　污染程度级别划分
           污染指数	  级别	    分级依据
            ＜0.5	  清洁	    检出值远离标准值
          0．5－1．0	  轻污染    检出值接近标准值
          1．0－2．0	  中污染    检出值超过标准值
            ＞2.0	  重污染    检出值超过标准值数倍或几十倍
  由此构成污染程度的评判集论域V={清洁、轻污染、中污染、重污染}
＝{V1， V2，V3，V4}。
  将现场调查测试的128套数据在分级标准范围内出现的频数
进行统计，其结果列于表2。 
  表2　现场测试数据统计结果
             　	 清洁V1	     轻污染V2	   中污染V3	重污染V4
         石油类	    6	      13	     90	            19
         SS	    24	      62	     27	            15
         Ar-OH	    23	      79	     15	            11
         S2-	    37	      65	     19	             6
         CN-	    93	      22	     13	             0
         CODcr	     5	      19	     78	            26

    设评价项目测定的总次数为n，将某一因素评为j级的频数为nj,
则定义μj=(nj/n) ×100％为该因素对j的隶属度，
于是得U→V的模糊映射 ， 即模糊关系（见表3所示）。 
表3　U→V模糊映射

 	V1	V2	V3	V4
u1	0.05	0.10	0.70	0.15
u2	0.19	0.48	0.21	0.12
u3	0.18	0.62	0.12	0.08
u4	0.29	0.51	0.15	0.05
u5	0.73	0.17	0.10	0.00
u6	0.04	0.15	0.61	0.20
   综合评判中六项污染物在总体中权重的确定。本文根据测试值超过
国家排污标准的频率来描述六项污染物质对污染程度影响的权重。 

   表4　污染物权重值
      　	       石油类	SS	Ar-OH	S2-	CN-	CODcr
国家排污标准C（mg/L)	10	200	0.5	1.0	0.5	120
测定值超过C值的次数	109	42	26	25	13	104
污染物权重	        0.85	0.33	0.20	0.19	0.10	0.81

于是得模糊向量
 A~=(0.85　0.33　0.20　0.19　0.10　0.81)
作归一化处理得
 A~ =(0.34　0.13　0.08　0.08　0.04　0.33)
 进行模糊变换，得到对该厂污水总排口水环境污染程度的综合评判为
 A~*R~ ＝(0.34 　0.13 　0.08 　0.08 　0.04 　0.33) * R~

        0.05	0.10	0.70	0.15
	0.19	0.48	0.21	0.12
R~ =	0.18	0.62	0.12	0.08
	0.29	0.51	0.15	0.05
	0.73	0.17	0.10	0.00
	0.04	0.15	0.61	0.20

得 A~*R~=(0.1217 0.2431 0.4922 0.1430)
    ∵MAX{0.1217 0.2431 0.4922 0.1430}=0.4922
　　∴水污染程度为中污染（V3）。
    根据上述水污染模糊综合评价方法，用窗体“水污染数据统计”实现了对多种污染物在分级标准范围内出现的频数的统计从而可计算机出该污染物对不同污染程度级别的隶属度的功能；用窗体“水污染程度模糊综合评价”实现根据用户输入的隶属度值和权重评价出水的污染程度的功能。