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模糊综合评价地下水水质的研究

作者:未知

  摘要:随着煤炭资源的开发和利用,由于不合理的开采造成水质污染严重。未能对矿区水资源进行合理的水质评价,是导致水资源污染且利用率低的一个原因。为了更好地了解地下水水质状况、提高水资源利用率,本文用模糊集理论进行水质评价对地下水环境质量进行正确的综合评价,客观地反映水质的实际状况。
  关键词:综合评价;地下水水质;水资源污染
  1引言
  随着煤炭资源的开发和利用,发展了国民经济,但也引起了一系列的水质污染问题,其中由于不合理的开采造成水质严重污染。为了更好地了解地下水水质状况、减轻矿区地下水质污染,提高水资源利用率,首先要对地下水环境质量进行正确的综合评价,精准反应水质状况。因此用模糊集理论进行水质评价,更能 客观地反映水质的实际状况。
  根据水质污染程度、水质类别都是一些客观存在的模糊概念和模糊现象,为了更客观真实地反映水质实际情况,本文采用模糊集理论进行水质评价。
  2模糊综合评价
  考虑到样品数量和特征,本文采用模糊评价法。其中模糊综合评价法建立在严谨的数学模型上,强调“主因素”的影响,并考虑水质界限的模糊性,从而从整体上对地下水质量类别做出判断,评价结果可比性强且较具有合理性。
  3建立模糊综合评价法进行水质评价
  3.1评价指标选择
  由于矿区地下水的污染主要由煤矿开采造成,同时还有农业生产和居民生活等方面因素影响,为全面反映矿区地下水的污染基本情况,对其矿区实测的4个水样点进行毒理学评价,选取锰,三氮,氟,总硬度,氯,Ph,矿化度,COD,8个评因子组成评价因子集合,建立因子集U=﹛锰,三氮,氟,总硬度,氯,pH,矿化度,COD﹜。
  查阅相关资料后,在考虑区域本底浓度值的基础上将该矿区地下水分为5个级别,评价等级分5个等级,组成水质分级集合V={Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ}。Ⅰ级主要反映地下水化学组分的天然背景含量,适用于各种用途;Ⅱ级主要反映地下水 化学组分的天然背景含量,适用于各种用途;Ⅲ级以人体健康基准值为依据,主要适用于集中式生饮用水水源及工业、农业用水;Ⅳ级以农业和工业用水要求为依据,除适用于农业和部分工业用水 外,适当处理后可作生活饮用水;Ⅴ级不宜饮用,其他用水可根据使用目的选用。
  3.2建立单项因子的隶属函数
  根据水质模糊综合评价是种多因子的评价,建立单项因子的隶属函数,确定隶属关系,得出对应的隶属度,是进行多因子模糊综合评价的基础。
  隶属函數的建立过程为,根据水质用途划分水质等级,如分为 m 级,其中,xi为第i个数的实测值,Sij为参数uj第j 级水质的评价标准值。
  3.3建立模糊关系矩阵
  按分类组成的单因素评价矩阵,即
  3.4建立评价因子的权重矩阵
  各水样中参数含量高低不同,在进行水质模糊综合评价时所起的作用也有所差别。因此,在进行评价时,应对各因子赋予权重。为了更客观的选择权重,采用国家饮用水标准和主观分析相结合的方法来确定权重。
  为了更客观的选择权重,采用国家饮用水标准和主观分析相结合的方法,即根据水质指数Ci Coi (C i 为实测值,Co i 国家饮用水标准)的大小来确定权重,因为采用饮用水标准已经考虑了各评价参数对人体的危害程度。氰化物不稳定,在酸性条件下容易挥发,在剂量不大的情况下,都是毒性很强的物质,其致害作用长且具有可逆性;地下水中氟含量过高,长期饮用可引起氟病的发生;硬度和矿化度,ph是综合指标,其值过大对人体的危害是很大的。COD、三氮及氯长期过量摄入对人体健康具有潜在的危害。
  3.5综合评判结果
  求评价结果是通过W与R复合运算W·R完成的,这实际上是对各评价因子进行加权的过程。模糊矩阵复合运算非常类似普通矩阵的乘法,所不同的是,复合运算在模糊数学里是通过模糊算子进行的,这里采用的模糊算子是
  对于1号水样点B1=[0.4089,0.0367,0.3846,0.1698,0.0],隶属度0.48089对应Ⅰ级水,根据最大的隶属度原则确定1号水样点水质为Ⅰ级。若在评价结果中出现两个最大值,采取靠近次大值的那个最大值来确定级别。同样的方法可得到2,3,4号水样的级别。
  4结束语
  在模糊综合评判在矿区地下水水质评价中的应用中,矿区地下水质优劣的边界并不十分明显,评价时很难将其归于某个类别,于是我们先选择出评价水质优劣的指标,再单个因素进行评价,然后对所有因素进行综合模糊评价,防止遗漏任何统计信息和信息的中途损失,更加客观真实。从模糊综合评判方法在矿区地下水水质评价中的应用得评价结果合理、可信。该方法减少了人为因素的干扰,取得了满意的效果。在模糊综合评判在矿区地下水水质评价中的应用中可见,关键在于评价因子的选择,主观性很强,对操作者的专业素质要求很高。
  作者简介:林楠力(1998-),四川人,本科生;
  蒋伟(1982-),重庆人,副教授,研究方向:数学建模与图像处理。
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