水质模糊综合评价法与单因子指数评价法比较

【水资源】 水质模糊综合评价法与单因子指数评价法比较 曾　永 ,樊引琴 ,王丽伟 ,刁立芳 ,李　婳 (黄河流域水环境监测中心 ,河南 郑州 450004) 摘 　要 :以黄河三门峡 —花园口河段水质监测资料为基础 ,对模糊综合评价法与单因子指数评价法的水质评价结果进行 了对比分析。研究表明 :模糊综合评价法体现各个评价因子对水质的综合影响 ,适用于各评价因子超标接近的情况 ;单 因子指数评价法体现单因子否决权 ,适用于个别评价因子超标过大 ,严重影响水环境质量的情况。在实际应用中 ,应根 据具体的监测数据和评价目的选择合适的评价方法 ,使评价结果满足管理需要 ,反映水体的实际情况。 关 　键 　词 : 水质评价 ; 模糊综合评价法 ; 单因子指数评价法 中图分类号 : X131. 2　　　文献标识码 : A　　　文章编号 : 1000 1379 (2007) 02 0045 01 　　水质评价是对某一水环境区域进行环境要素分析 ,对水质 优劣进行定量评价的过程。通过水质评价 ,可以了解和掌握水 质变化趋势 ,准确地反映水体污染状况和程度 ,为水资源利用、 保护、规划和管理提供科学依据。 水质评价结果的可靠程度一方面取决于监测数据的准确 性 ,另一方面依赖于评价方法的科学性。实际工作中 ,大都采 用单因子指数法进行水质评价。由于水环境中存在大量不确 定性因素 ,水质类别、分类 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 都是一些模糊概念 ,因此模糊数 学在水质综合评价中得到了广泛应用 [ 1 ]。笔者以黄河三门 峡 —花园口河段水质监测资料为基础 ,对模糊综合评价法和单 因子指数评价法的评价结果进行了对比分析。 1　方法简介 1. 1　模糊综合评价法 模糊综合评价法的基本思路 :由监测数据确立各因子指标 对各级标准的隶属度集 ,形成隶属度矩阵 ,再把因子的权重集 与隶属度矩阵相乘 ,得到综合评判集 ,表明评价水体水质对各 级标准水质的隶属程度 ,其中值最大的元素所对应的类别即为 水体评价类别。具体步骤如下 : ①建立水质评价因子集合及等 级集合 ; ②建立单因子评价矩阵 ; ③确定各因素的权重 ; ④建立 水质评价模型 ,计算评价结果。 1. 2　单因子指数评价法 单因子评价法就是用水质最差的单项指标所属类别来确 定水体综合水质类别 ,即用水体各监测项目的监测结果对照该 项目的分类标准 ,确定其水质类别 ;在所有项目的水质类别中 选取水质最差类别作为水体的水质类别。水质指数 Ii 的计算 公式为 Ii = C i /L ij 式中 : C i为第 i类污染物测定值 ; L ij为第 i类污染物评价标准。 当 Ii ≤1时 ,表示水体未污染 ;当 Ii > 1时 ,表示水体污染。 具体数值直接反映污染物超标程度。 2　评价结果及比较 以黄河三门峡 —花园口河段 2006年 1～8月水质监测资 料为基础 ,运用模糊综合评价法和单因子指数评价法对三门 峡、小浪底、花园口断面的水质进行评价 ,评价因子为溶解氧、 高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、铜、锌、氟化物、砷、汞、镉、六 价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类 ,评价标准采用《地表水环境 质量标准 》( GB3838—2002) ,评价结果分别见表 1和表 2。 表 1　模糊综合评价法水质评价结果 (水质类别 ) 断面 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 三门峡 Ⅰ Ⅴ Ⅰ Ⅰ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ 小浪底 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 花园口 Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 表 2　单因子指数评价法水质评价结果 (水质类别 ) 断面 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 三门峡 Ⅴ 劣Ⅴ 劣Ⅴ Ⅲ Ⅴ Ⅴ Ⅴ Ⅳ 小浪底 Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ 花园口 Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅲ 　　由表 1和表 2可以看出 :两种方法评价结果存在较大差 异 ,使用模糊综合评价法得到的水质类别要优于单因子指数评 价法得到的水质类别 ,这主要是两种评价方法出发点不同造成 的。单因子指数评价法 ,实际上只考虑了最突出的因子即污染 状况最严重的评价因子对整个评价结果的影响 ,充分显示超标 最严重的评价因子对整个评价结果的决定性作用 ,其他因子的 作用被弱化。而模糊综合评价法则充分考虑了每个因子对综 合评价结果的贡献 ,并把贡献按权重进行分配 ,其评价结果是 各个参评指标综合作用的产物 [ 2 ]。 (下转第 65页 ) 　收稿日期 : 2006 08 12 　作者简介 :曾永 (1963—) ,男 ,河南郑州人 ,高级工程师。 第 29卷第 2期　　　　　　　　　　　　　　　　　　人 　民 　黄 　河 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　Vol. 29 , No. 2 　　2007年 2月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　YELLOW　R IVER　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　Feb. , 2007　　 2. 2　坝前、坝尾淤积泥沙粒径对比分析 (1)泥沙颗粒级配对比。泥沙的落淤与泥沙粒径组成有 关 ,由于缺乏进入淤地坝洪水泥沙的观测资料 ,因此以坝尾淤 积泥沙平均粒径 ( d) 来区分来沙粒径情况。本次钻探取样的泥 沙粒径在 0. 04 ～0. 551 mm之间 ,其中 d > 0. 4 mm的淤地坝只 有 1座。图 3是 d ≤ 0. 05 mm、d = 0. 05 ～ 0. 1 mm、d = 0. 1 ～ 0. 2 mm、d ≥ 0. 3 mm的坝前、坝尾泥沙颗粒级配曲线。对比可 以看出 :在 d ≥0. 3 mm的情况下 ,坝前、坝尾泥沙颗粒级配差别 较大 ,坝前泥沙粒径明显小于坝尾泥沙粒径 ;随着 d的减小 ,坝 前、坝尾泥沙颗粒级配差别越来越小 ;当 d ≤0. 05 mm时 ,两条 级配曲线几乎重叠 ,说明坝前、坝尾泥沙粒径无明显差别。 图 3　泥沙粒径级配曲线 (2)泥沙中数粒径和平均粒径对比。从表 1可以看出 ,对 于不同的淤地坝 ,随着坝地泥沙粒径的变细 ,坝前、坝尾泥沙中 数粒径和平均粒径的差别均明显减小。 表 1　坝前、坝尾泥沙中数粒径和平均粒径对比 坝地泥沙粒径 / mm 中数粒径 /mm 坝尾 坝前 平均粒径 /mm 坝尾 坝前 ≥0. 3 0. 234 0. 123 0. 381 0. 210 0. 2～0. 3 0. 089 0. 070 0. 234 0. 093 0. 1～0. 2 0. 052 0. 041 0. 127 0. 053 0. 05～0. 1 0. 044 0. 039 0. 065 0. 047 ≤0. 05 0. 035 0. 034 0. 043 0. 040 3　结 　论 (1)淤地坝对泥沙具有分选作用。坝前泥沙粒径小于坝尾 泥沙粒径 ,泥沙粒径越粗这种分选作用越明显。 (2)淤地坝有一定的淤粗排细功能。在淤地坝对泥沙的分 选作用下 ,到达坝前的泥沙粒径小于坝尾泥沙粒径 ,对于排洪 运用的淤地坝 ,排出的泥沙粒径相对较细 ,从而起到了淤粗排 细的作用。 (3)在粗泥沙产沙区 ,淤地坝能够起到更好的淤粗排细作 用。因此 ,加快淤地坝建设 ,特别是在粗泥沙集中来源区建设 淤地坝 ,对有效减少入黄粗泥沙、实现黄河下游河床不抬高将 起到一定的积极作用。 参考文献 : [ 1 ]　徐建华 ,吕光圻 ,张胜利 ,等. 黄河中游多沙粗沙区区域界 定及产沙输沙规律研究 [M ]. 郑州 :黄河水利出版社 , 2000. 【责任编辑 　张智民 】 (上接第 45页 ) 3　结 　语 模糊综合评价法和单因子指数评价法在评价出发点、评价 原理等方面各有特色。单因子指数评价法适用于个别评价参 数超标过大 ,严重影响水环境质量的情况 ,评价出发点是为了 体现单因子否决权。而模糊综合评价法则主要适用于各个评 价因子超标情况接近 ,即不存在单因子否决的情况 ,评价出发 点是为了体现不同评价因子对水质的综合影响。单因子指数 评价法采用某一项污染项目超标就断定整个水体超标的一票 否决制 ,具有一定的片面性 ,但计算简单、方便 ,安全性高。模 糊综合评价法避免了单因子指数评价的片面性 ,但计算复杂 , 不易操作 ,不能确定主要污染因子 ,有可能掩盖有毒有机物、重 金属等对人体健康和生态环境威胁较大的污染物的影响。因 此在实际应用中 ,应根据具体的监测数据和评价目的选择合适 的评价方法 ,使评价结果满足管理需要 ,反映水体的实际情况。 参考文献 : [ 1 ]　凌敏华 ,左其亭 .水质评价的模糊数学方法及其应用研究 [ J ]. 人民黄河 , 2006, 28 (1). [ 2 ]　朱青 ,周生路 ,孙兆金 ,等 .两种模糊数学模型在土壤重金 属综合评价中的应用与比较 [ J ]. 环境保护科学 , 2004, 123 (30). 【责任编辑 　张华岩 】 ·56·　第 2期 　　　　　　　　　　　　　左仲国等 :黄河中游多沙粗沙区淤地坝对泥沙的分选作用