模糊评价在罗河镇饮用水水质评价中的应用研究

张 千

（安徽农业大学资源与环境学院，安徽 合肥 230036）

1 前言

水是人类的生命之源，是发展经济不可缺少的自然资源，水资源的开发利用为人类社会进步和国民经济发展提供了必要的物质保证。然而，人类为了追求经济利益，总是以牺牲环境为代价，这使得大量的水资源被污染，让本来已经少得可怜的淡水资源越来越贫乏[1]。因此，做好水质监测与评价工作就显得尤为重要。到目前为止，在水质评价方法上国内外专家提出了几十种之多，其中，单因子评价法[2]、模糊综合评价法[3]、内梅罗指数评价法[4]等水质评价方法较为常用。本文主要运用模糊综合评价法对饮水水源地水质进行评价。模糊综合评价法是一种常见而且较为有效的水质评价方法，它运用模糊数学原理，在精准的传统数学与充满模糊性的水环境质量之间架起了一座桥梁，将模糊的水质界限，通过构建隶属函数，实现定量化综合评价的方法，它的评价结果更为合理，已经受到越来越多的应用[5]。本文选取了庐江县罗河镇作为研究对象，罗河镇位于巢湖流域，地处庐江县南部，山川秀丽，旅游景点众多,同时该镇资源丰富，重工业发达。因此笔者运用模糊综合评价的方法对庐江县罗河镇饮用水水源地水质进行分析和评价，目的为环巢湖地区农村饮用水水源地水质评价提供科学可靠的评价方法，有利于该地区有效的保护水源地和提供高效清洁的集中供水，同时也有利于实现环巢湖地区经济与环境保护的协调发展。

2 模糊综合评价法

为了对饮用水水源地水质进行综合评价，本文确定了影响水质的8个因素，记为评价因子集U={U1，U2，…，Um}；水质级别依据国家《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）划分为 5级，记为水质评价集V={V1，V2，…，V5}。当水质级别为III级时，即符合国家饮用水水源地水质标准。

为了确定某个评价因子对5个水质级别的隶属程度，通过确定该因子分级代表值ein，构建线性隶属函数：

在公式一中，rin为评价因子对于这n类水质标准的隶属度；Ui为评价因子的实测浓度；ein为各级代表值，其确定方式是：ei1取水质标准第一级的值，ei2取水质标准第一级和第二级的平均值，以此类推[6]。依此隶属函数，得出该因素对5类水质级别的隶属度为 R={r1，r2，…，r5}。 同理可得所有因素对水质类别的隶属度，构成单因子模糊矩阵如公式（2）所示，其中公式（2）中m代表污染因子数，n代表水质类别数[7]。

又由于各影响因子对于水源水水质的重要程度不同，对各因子Ui应赋予一个相应的权数

ai（i=1，2，…，m），这些权数组成了权重集：

A={a1，a2，…，am}。 其中，ai的计算公式为：

公式（3）和公式（4）中：

ci为第i个评价因子的实测浓度；si为第i个评价因子的基点值；pi代表第i个评价因子的分指数；ai代表第i个评价因子的权重值[7]。参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），水质标准有5级，基点值si取地表水III级的标准限值[7]。

最后将权重集与单因子模糊评价矩阵相乘，得到模糊综合评价矩阵， 即 B=（bj）=A·R，（j=1，…，n），B集合中最大值所对应的级数为该水样的水质评价结果[8]。

3 罗河自来水厂水源水水质模糊综合评价法评价示例

3.1 因子集及评价集的建立

本文选取了具有代表性的8项指标组成因子集，即U=｛高锰酸盐指数，氨氮，总氮，铜，锌，氟化物，砷，六价铬｝。参照《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）和确立分级代表值（表1），建立评价集V=｛I，II，III，IV，V｝，将水质级别分为 5 类。

表1 分级代表值和基点值

3.2 模糊综合评价法计算步骤

以罗河自来水厂水源水水质为例，运用上文评价方法中模糊评价法评价步骤进行评价。

首先计算出权重集：A=（0.252，0.011，0.404，0.112，0.028，0.112，0.036，0.045）；

再由隶属函数计算得出模糊矩阵R：

最 后 由 B=A·R 可 以 得 到 B=（bj）=（0.377，0.250，0.374，0，0），b1=0.377 为最大值。因此，罗河自来水厂水源水综合评价水质级别为I类。同理，可以得出其它四个水厂水源水的水质级别。

4 水源水水质评价结果分析与比较

运用上述评价方法评价出5处水厂水源水水质级别（见表2）。

表2 模糊综合评价与内梅罗指数法评价结果对比

由表2可知：在内梅罗指数评价法下这五家自来水厂水源水水质均为I级，而在模糊综合评价法下，罗河自来水厂与对照组的万山和长岗自来水厂水源水水质均为I级，而罗河自来水二厂水源水水质级别为III级、罗河自来水三厂水源水水质级别为II级。对表2进行分析发现罗河镇三处水厂水源水水质情况稍劣于对照组的两处水厂，其原因为对照组两处水厂水源水为深山中的水库水，水质情况相对较好。模糊评价法与内梅罗指数评价法评价结果有一定差异。其中内梅罗指数评价法在考虑影响水质情况最大的污染因子的同时对其它各污染因子进行等同影响程度的考虑，有一定的综合性，但评价过程相对简单；而模糊综合评价法引入了权重值，综合考虑了各污染因子对水样水质评价结果影响的大小不同，对每个污染因子的影响程度进行了细化分析计算，从而能够更合理的评价出该水样的水质情况。因此，模糊评价法与内梅罗指数评价法评价结果有一定差异。其中模糊评价法更适用于水质评价。

5 结论

罗河镇饮用水水源地水质情况总体良好，罗河自来水厂水源水水质优良，为I级，罗河镇其它两处水厂水源水水质也均在III级标准以内，满足 《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）对饮用水水源地水质的要求。研究过程中发现罗河镇水源地水质情况相对乐观，可以放心饮用。其中极少数指标的实测值相对较高，主要是因为生活污水的排放不当等原因造成的。因此，有关部门要进一步做好罗河镇生活污水清洁处理的工作，同时加强对于重点污染源污水排放的监控和治理，进一步完善水源地水质的规划和管理工作，努力实现环巢湖地区经济与环境保护的协调发展。

[1] 张千.庐江县农村饮用水水质评价研究[D].合肥：安徽农业大学，2012：1.

[2] 尹海龙,徐祖信.我国单因子水质评级方法改进探讨[J].净水技术，2008，（2）：1-3.

[3] 沈时兴，王国明.模糊综合指数法评价巢湖原水水质及其应用研究[J].嘉兴学院学报，2004，（6）：70-72.

[4] 申锐莉，鲍征宇.洞庭湖水质评价（2002-2004 年）[J].湖泊科学，2006，（3）：243-249.

[5] 宋廷山.应用统计学[M].北京：清华大学出版社，2012：352.

[6] 孙宝权，董少杰，邵作玖.探讨模糊评价法在水质评价中的应用[J].水利与建筑工程学报，2009，（3）：127-128.

[7] 傅振鹏，陶涛，孙世群.模糊评价在巢湖市饮用水水源地水质评价中的应用[J].安徽农业科学，2011，（9）：5235.

[8] 杨昆，孙世群.淮南市大气环境质量的模糊综合评价[J].合肥学院学报（自然科学版），2007，（2）：90-93.