基于模糊數(shù)學在地表水質(zhì)評價中的應(yīng)用

符明俊

摘要：使用模糊數(shù)學將其與地表水質(zhì)評價結(jié)合，是近些年進行水質(zhì)數(shù)據(jù)分析的重要方式是以。這種基于模糊數(shù)學的評價分析方式能夠保證數(shù)據(jù)的準確性，具有良好的適應(yīng)性。本次研究是在環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測的基礎(chǔ)上綜合性評價海南省?？谑谐顷I地表水質(zhì)量現(xiàn)狀，在進行評價的過程中重點分析主因子以及權(quán)重值，最終目的是為實際的水質(zhì)污染處理以及未來規(guī)劃提供切合實際的理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：模糊數(shù)學；地表水質(zhì)評價；應(yīng)用1591

引言：地表水質(zhì)評價屬于環(huán)境質(zhì)量評價的一種，環(huán)境質(zhì)量評價作為環(huán)境管理中一個重要的組成部分，只有得到了合理客觀的環(huán)境評價結(jié)果才能夠為環(huán)境管理工作提供決策性的參考。環(huán)境高質(zhì)量評價作為環(huán)境保護工作的重點，同時也是分析人類與環(huán)境之間價值關(guān)系改變的一種方式，對我國治理合理的環(huán)境管理對策有著積極意義。在實際過程中進行地表水質(zhì)評價因水質(zhì)結(jié)語國家標準值的中間，評價者難以將其歸為哪一類水質(zhì)，因此引用模糊數(shù)學的方式能夠很好的解決這個問題。

1.模糊數(shù)學概述

模糊數(shù)學是在集合論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興學科。該方法是一種能夠處理不肯定性與不精確性問題的新方式，其在實際中的應(yīng)用越來越廣泛。在基于集合論發(fā)展起來的模糊數(shù)學能夠?qū)?shù)學的抽象延伸到人們認識過程的領(lǐng)域中。在自然科學以及社會科學中很多概念以及食物都是具有定義不明確、界定不清晰的特點，因此就出現(xiàn)了模糊數(shù)學，經(jīng)過幾十年的發(fā)展模糊數(shù)學已經(jīng)具備了十分完善的模糊數(shù)學理論體系，被應(yīng)用于機械、家電、通訊、生物學等多個領(lǐng)域。借助完善的理論支撐本文將模糊數(shù)學與地表水質(zhì)評價結(jié)合。

2.基于模糊數(shù)學在地表水質(zhì)評價中的應(yīng)用

2.1建立評論語集

根據(jù)國家環(huán)境保護總局以及國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布的《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中對地表水環(huán)境質(zhì)量的等級分類，6個級別就是可能出現(xiàn)的污染等級的集合。級別玉簫，說明水質(zhì)越好。

2.2建立指標集

在頒布的《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中，建立水環(huán)境要素的指標集常見的有化學需氧量、總磷、氨氮，將其作為監(jiān)測指標進行分析。

2.3確定各個評價因子的權(quán)重

在模糊數(shù)學的綜合評價中，權(quán)重直接反映出不同因素在綜合評價過程中的作用。也正是由于在總污染中的作用不同，因此在評價過程中可以采用倒數(shù)法確定不同評價因子的權(quán)重。

2.4建立隸屬度矩陣

利用模糊數(shù)學進行地表水水質(zhì)評價是整個評價過程中最重要的一部分，由于水質(zhì)污染是一個模糊的概念，使用隸屬度進行界線劃分更加合理。具體的過程為，將環(huán)境要素的監(jiān)測數(shù)據(jù)與評價標準中的數(shù)據(jù)進行歸一化，得到環(huán)境要素的歸一化矩陣和環(huán)境評價標準的歸一化矩陣，設(shè)定監(jiān)測值。根據(jù)歸一化后的評價標準數(shù)據(jù)得到每一個監(jiān)測資料的歸一化權(quán)值矩陣。計算得到化學需氧量、總磷、氨氮三個指標的隸屬度，建立隸屬度矩陣，再根據(jù)建立好的評價以及指標集，將指標集中的指標對應(yīng)平預計中的每一個評語得到隸屬度。隸屬度是根據(jù)化學需氧量、總磷、氨氮三個指標的數(shù)據(jù)以及對應(yīng)6個評價標準，結(jié)合隸屬度函數(shù)計算得到。常見的隸屬函數(shù)有三角形隸屬度函數(shù)、梯形隸屬度函數(shù)，本次研究采用降半階隸屬度函數(shù)進行計算，在進行了歸一化后的評價標準數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)后得到一個分段函數(shù)，通過上述計算就能夠得到化學需氧量、總磷、氨氮針對6個不同評價標注對應(yīng)的隸屬度矩陣。隸屬度函數(shù)屬于模糊綜合評價的基礎(chǔ)，在完成了歸一化的評價標準數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)就能夠得到隸屬度計算公式，針對得到的評價標準以及對應(yīng)的隸屬度，如果監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)值比最差等級的評價標準的數(shù)值要大，得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)與最高級別的評價標準的隸屬度則為0、如果得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)值要比最高級別的評價標準的數(shù)值大，而且比最差級別評價標準的數(shù)值小，根據(jù)上述公式進行隸屬度計算。如果監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)值比最高級別評價標準的數(shù)值小，得到監(jiān)測數(shù)據(jù)與最高級別的評價標準的隸屬度則為1。通過計算模糊評價結(jié)果矩陣從而確定環(huán)境質(zhì)量等級，在完成了監(jiān)測指標的歸一化權(quán)值矩陣和隸屬度矩陣進行模糊矩陣運算，最終得到的模糊評價結(jié)果矩陣確定為環(huán)境質(zhì)量等級。

2.5進行模糊評價結(jié)果矩陣

對檢測指標的歸一化權(quán)值矩陣以及隸屬度進行模糊矩陣復合運算?；蛘卟捎弥匦姆?。通過上述兩種方法就可以得到模糊評價結(jié)果矩陣，再取最大值所對應(yīng)的評價等級。在進行權(quán)重分析方面，首先對各個評價指標的初始權(quán)重進行計算，再利用模糊數(shù)學的原理對各個評價指標的濃度進行處理，得到每一個指標的信息權(quán)重。雖然得到的結(jié)果不能夠在決策或者評估中具有重要意義，但是能夠反映出在被評價對象集后各種評價指標值確定的情況下各指標在競爭意義上的相對激烈程度系數(shù)。從信息的角度而言，這個結(jié)果還能夠代表在這個問題上體用有效信息的多寡程度。

結(jié)語：通過采用模糊數(shù)學的方式能夠體現(xiàn)出不同污染物的作用，得到的最終評價結(jié)果不是簡單的平均化結(jié)果，而是能夠較好的反映出地表水地質(zhì)情況，同時這種方式簡單靈活，應(yīng)用關(guān)于環(huán)境監(jiān)測具有良好的價值。然而在實際的使用過程中還需要根據(jù)評價的目的以及對象進行確定，最好是能夠使用監(jiān)測數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值作為評價的基礎(chǔ)，隸屬函數(shù)采用降半梯形的方式更加合理，這是因為這種方法在評價因子，監(jiān)測點位、隸屬函數(shù)等方面存在一定的不確定性。endprint