大连市农村地下水水质状况综合评价

0
x ij = M
rij =
x ij - y ic M - y ic
y ic < x ij M ; M< x ij < y ic ( 8)
1
x ij ∃ yic ; x ij #y i1
sih =
y ic - y ih y ic - M
yic< yih < M ;
或 yic> yih > M ;
( 9)
28
0 009 0 02 0 08
85
8 62
46
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
54 00
20
78
1 52
36 5
29
05
8 89
0 2 0 003 0 01 0 57
88
7 28
33
90
21
77
1 51
33 0
1
0 14
0
26
0
0 01 0 49
72
6 60
1 10
92 00
22
78
1 21
27 5
1
0 44 0 44
2 2 0 009
k= 1
1
m
% ( w ij | r ij - sih | ) p
i= 1 m
% ( w ij | r ij - siK | ) p
2 p
i= 1
( 12)
式 ( 12) 称为水体污染模糊模式识别评价模
型。
若指标 i 落入 S i 区间内的最小级别为 a j 最 大级别为 b j , aj 、bj 即为 k 的取值范围。显然应 有: 1 ∃ aj ∃ bj ∃ c。
%
k= aj
1
m
% ( w ij | r ij - sih | ) p
i= 1 m
% ( w ij | r ij - sik | ) p
2 p
i= 1
aj < h< bj
uhj = 0
h< aj h> bj
uhj = 1
r ij = sik
( 14)
式中 j = 1, 2, & &, n; 1 ∃ aj < c; h= aj , aj + 1, &&, bj 。
到破坏 为研究出发点, 根据大连地区地下水监测井点的水质数据, 对水质状况进行综合评价; 进而揭示在经济、 文化、
科学技术比较发达的大连, 如何去解决局部地区地下水环 境趋于恶化问题? 其 目的在于保护 人类的自然 环境, 科学利 用
水资源, 造福子孙后代。
[ 关键词] 地下水资源; 水质污染; 环境质量模糊识别模式; 可持续发展; 防治措施
( u)
( 15)
在文 [ 3] 中已研究了模糊概念在分级条件
下最大隶属度原则的不适用性。显然, 对于水体
质量级别的综合评价, 最大隶属度原则同样不适
用。级别变量特征值:
c
H
( u0 )
=% h= 1
Ah
( u0)
∋h
( 16)
H ( u0 ) 表达了 h 与 Ah ( u0 ) 分布列的整 体特征, 因此, H ( u0 ) 可以作 为样本 u0 对模
[ 中图分类号] P641 12
[ 文献标识码] B
1 数据来源
的 22 项指标的监测平均值 ( 见表 1 ) , 作为综合 评价大连市农村地下水水质的基础依据。
取用 200x 年大连市 ( 县) 区 24 个监测井点
表1
200x 年大连市农村地下水主要监测项目统计表
单位: mg/ l
井 pH
点
氯 化 物
2 18
77 6
15
0 25
0
57
0
0
0 06
286 1180
28
33 0
17
74
3 29
78 1
14
0 22
0
70
004 0 05 0 06
101 1334
50
54 00
18
72
2 98
42 5
12
0 35
0
17 5 0 005 0 02 0 28
75
9 00
99
50
19
74
1 98
36 0
17
0 29 2 13
, n; m 项指标按污染程度分为 c 级, 评价指标 i 的第 h 级标准浓度值为, 则有 c 级环境污染指标 i 标准浓度矩阵:
ymxc = ( yih )
( 2)
式中 h = 1 , 2 ,
, c ; x ij 为样本 j 指
标 i 的实测值; yih 为 h 级标准指标 i 的标准值。
环境污染的污染程度是模糊概念, 可用模糊
总
高锰
氟
硬
酸盐
化
度
指数
物
氨 氮
硝 酸 亚硝酸 总
盐
盐氮
锌
氮
总 铁
硫
溶解 细菌 总大肠
酸
性总 总数 菌群
盐
固体 ( 个/ 升) ( 个/ 升)
1
73
38 6
30 0
12
0 23 0 43 20 1
0
0 03 0 06
64
4 08
1
49 0
2
72
2 03
60 9
23
0 28 0 15
56
0 015 0 03
属度。
类似地, 可用公式 ( 6) 将矩阵 ( 2) 变换为
对于污染程度的标准浓度相对隶属度矩阵:
Smxc= ( sih )
( 7)
对于个别环境指标 i, 存在某一 中介值 M,
随着 M 的减小或增大, 环境状态都要变差 例
如水环境中的指标 pH , M = 7 0- 7 5 显然参
照式 ( 3) 、( 4) 、( 6) , 有:
第 2 期 ( 第 309 期)
[ 文章编号] 1009 2846 ( 2008) 02 0005 05
吉林水利
2008 年 2 月
大连市农村地下水水质状况综合评价
王 涛, 李 晶 ( 辽宁省水文水资源勘测局大连分局, 辽宁 大连 116023)
[ 摘要] 随着可持续思维模式的深入, 水资源可持续利用已成为人们关注的焦点之一。为此本文主要 以 水资源是 否受
3 数据计算
计算 距 离 参 数 p = 1, p = 2 时, 大 连 市 ( 县) 区 24 个井点对 各级别的相对 隶属度矩阵
( 编制程序) :
1 U5 ( 24 = ( 1 uhj )
式 ( 12) 中 h 的取 值范围与 k 相同, 显然
有:
吉林水利
大连市农村地下水水质状况综合评价
王 涛等 2008 年 2 月
uhj = 0
( 当 h< aj 或 h > bj )
bj
%= 1
h= aj
( 13)
综上所述, 则可得到水体污染模糊模式识别
评价理论模型的完整形式为:
p uhj =
bj
根据模糊 集合论可将相 对隶属度定 义为权
重, 在文 [ 1] [ 2] 提出了超标矩阵的概念, 即
取按列归一化以后的隶属 度矩阵 Rmxn 为样本集 在不同指标情况下的权重矩阵, 并且称此权重矩
阵为超标权重矩阵, 记以
W mx n =
( w ij ) =
rij
m
% r ij
i= 1
( 10)
给样本 j 与第 h 级标准之间的差异用考虑样
糊子集 A 隶属级别的判断指 标。它利用了级别 ~
变量 h 的全部相对隶属度信息, 使 u0 隶属于何
种级别更为全面与客观。
n 个水体样本归属于各个级别的级别特征值
向量:
H = ( 1, 2, & &, c ) ∋
u11 u12 & u1n
u21 u22 & u2n & &&
= ( H1, H2 &
66 1
16
02
0
52
0 009 0 01 0 15
11 5
1 08 8
4
21 0
10
7
54
21 5
12
01
0
16
0 005 0 02
0
99
3 68
9
13 0
11
69
1 46
36 3
12
02
0
53
0 006 0 03 0 27
82
8 22
5
35 00
12
73
1 53
61 6
17
0 37
0
31 5 0 006 0 02 0 09
界面的论点, 拓展到一般的环境系统, 建立以因 子综合权重矩阵和动态分级的环境质量系统模糊
识别模式。
设 X 为 n 个污染样本组成的集合, 每一个 样本有 m 项环境污染指标, 则有 mn 阶环境污 染实测指标矩阵:
Xmxn = ( xij) 式中 i = 1 , 2 ,
( 1) , m; j= 1, 2,
01
140 1010
3
1 60 00
3
74
91 5
27 8
15
0 18 0 34
34
0 036 0 02 0 33
10 0
5 40
8
49 0
4
72
82 2
37 0
12
0 18 0 13
9
0
0 02 0 15
37
4 40
2 40
22 00
5
75
60 7
20 3
18
0 44 1 16
5
0 005 0 01 0 31
y i1 - x ij y i1 - y ic
yic < x ij < y i1
( 4)
0
x ij #y i1
根据规定, 可用公式 ( 3) ( 4) 将矩阵 ( 1)
变换为对于污染程度的实测浓度隶属度矩阵:
Rmxn = ( rij)
( 5)
对于指标标准矩阵: 规定指标 i 的 1 级标准
值环境污染的相对隶属度为 0, 指标 i 的 c 级标
0
0 33
27
4 22
3
0
23
71
16 2
10 0
13
0 15 0 21 5 69 0 003 0 01 2 51
20
1 42
8
1 60 00
24
75
1 23
23 0
34
0 32 0 43
3 2 0 008 0 01 0 67
58
4 30
13 16000
pH 、氯化物、总硬度、高锰酸盐指数、氟 化物、挥发酚、氰化物 、氨氮、硝酸 盐氮、亚 硝酸盐氮、砷、汞、铅、镉、六价铬、锌、铜、 铁、硫酸盐、 溶解 性总固 体、 细菌总 数 ( 个 /
本 j 指标 i 的权重 w ij 之广义权距离
D ( r j , sk ) = ukj | w j ( r j - sh ) | =
m
% ( w ij | r ij - sih | ) p
1 p
i= 1
( 11)
表示。P 为距离参数, p = 1 为海明距离, p
= 2 为欧氏距离。
uhj =
c
%
ml) 、总大肠菌群 ( 个 / l) ; 其中有 8 项, 均为 未检出或监测值远低于 ! 级地下水水质标准, 虽 未列入, 但仍参加评价。后两项细菌学指标不参 加整体评价, 其评价 类别被标注在 级别定名之
[ 收稿日期] 2007- 10- 12 [ 作者简介] 王涛 ( 1964- ) , 男, 工程硕士, 高级工程师。
则两种距离参数 p 的样本集对级 别 h 的平
均相对隶属度矩阵:
Ucxn
=
1 2
*
1 u 11 + 2 u11 1 u12 + 2 u 12 & 1 u1n + 2 u 1n
1 u 21 + 2 u21 1 u22 + 2 u 22 & 1 u2n + 2 u 2n
=
&
&
&&
1 u c1 + 2 uc1 1 u c2 + 2 u c2 & 1 ucn + 2 u cn
集合中的隶属度表示。
用于浓度值越大环境污染越重的指标 i 隶属 度公式:
1
x ij #y ic
rij =
x ij - y il y ic - y il
y il < x ij < y ic
( 3)
0
x ij ∃ y il
用于浓度值越小环境污染越重的指标 i 隶属
度公式:
1
x ij 4 ∃ y ic
rij =
17 1
1 04 4
2
11 0
13
75
2 16
56 1
12
0 16
0
12 5 0 003 0 02 0 26
89
6 26
10
41 0
14
77
48 8
29 8
07
0 18
0
14 1
0
0 04 0 18
52
3 68
3
12 0
15
71
95 1
33 0
08
0 26
0
16 5
0
0 09
0
67
4 62
3
0
16
7
∀ 5∀
吉林水利
大连市农村地下水水质状况综合评价
王 涛等 2008 年 2 月
后。 地下水水质污染评价指标各级标准浓度值依
据国家地下水水质标准 ( GB/ T 14848 ∀ 93) 。
2 环境质量模糊模式识别综合评价理论 与模型
具有模糊性质的事物或现象、概念在环境系
统领域中是大量存在着的 。因此, 模糊性不是 由于人的主观认识达不到客观实际而造成的, 而 是事物的一种客观属性, 是事物的差异之间存在 着中间过渡过程的结果。在模糊水文学研究中, 将环境系统中对立概念在划分过程中不存在明确
uc1 uc2 & ucn
&&, H n )
( 17)
根据样本的级别特征值, 对水体污染程度归
属的级别作出综合评价。以加权广义距离来表示
评价样本与环境质量标准之间的差异, 建立了环
境质量综合评价的模糊识别理论模式。应用有关
权重理论和定权方法, 提出了切合实际的超标权 重和因子综合权重矩阵等新概念和确定方法, 评 价过程充分利用实际数据所包含的信息, 使评价 结果更能够符合实际情况, 具有理论性、实质性 的意义。
41
3 00
0
50
6
7
2 07
53 9
18
0 29 0 34 13 5
0
0 06 0 14
22 0
8 76
2 40
60
7
73
1 16
49 0
14
0 19 0 41 12 6
0
0 02
0
11 4
6 22
100 16000
8
75
1 88
41 0
12
01
0
12 8
0
0 02
0
89
7 60
0
50
9
72
2 86
∀ 6∀
准值环境污染的相对隶属度为 1。介于 1 级与 c
级之间指标 i 的 h 级标准浓度值的环境污染相对
隶属度 Sih 按线性内插公式 ( 6) 确定。
sih =
yih yic-
yi1 yi1
( 6)
式中 y ih ∀ ∀ ∀ 指标 i 的第 h 级标准浓度值;
sih ∀ ∀ ∀ 指标 i 的第 h 级标准浓度对污染的隶