水環境質量評價的模糊貼近度方法水環境系統是一個受眾多因素影響的開放系統，人類活動產生的污染物進入水環境系統后，使水環境質量發生變化，進而危害人類的健康，因而客觀地對水環境質量進行評價，為水污染防治和管理提供科學依據，顯得尤為重要。水環境質量評價是指通過對水體的一些物理、化學、生物指標的監測、調查，根據不同的目的和要求，依據一定的方法對水環境質量優劣程度作出的定量描述[1]。縱觀關于水環境質量評價方面的文獻可知，水環境質量綜合評價，實際就是依據水污染物濃度的分級標準，判斷某個地區某一時間內的水環境綜合質量與哪級標準最接近，則它就被視為符合該級水環境質量。本文嘗試采用一種新的評價模型—模糊貼近度模式（本文采用四種模式），將其應用于寧夏回族自治區水環境質量的綜合評價中,并對四種模式的評價結果進行比照，從數學角度闡明各模式在水質評價中的可靠性、實用性。1基于模糊貼近度的水環境質量評價的基本步驟1.1單項指標隸屬函數的建立設每個采樣點含有個評價的單項因素（指標），每個因素（指標）分為個不同等級，各等級項因素（指標）標準限值矩陣表示為，待評價的每個采樣點各項實測指標值矩陣表示為：取各評價因素的第一級（起始等級）或最末等級的標準限值為評價標準，建立各單項指標的隸屬函數，其公式和圖形如下所示：a.對于數值愈大污染愈重的指標（如酚、亞硝氮等），隸屬函數采用降半正態分布，如圖1所示。（1）b.對于數值愈大污染愈輕的指標（如溶解氧DO等），隸屬函數采用升半正態分布，如圖2所示。（2）式中，為第采樣點評價指標的實測值；為評價指標的起始和最末兩個等級限值。1.2確定分項隸屬度由單項指標隸屬函數公式分別計算出第采樣點分項指標隸屬度，記為：，其中（3）個等級標準作為特殊采樣點計算其分項指標隸屬度，記為：，其中（4）1.3確定各評價指標的權重由于各采樣點評價指標共有m個，每個指標的重要性可能相同，也可能不相同。因此，需要考慮評價指標權重w，w1,w2,…,wm，其中wi>0，。權重實質上是評價因子對采樣點水質所作貢獻大小的相對值，在同一評價指標下,各采樣點的隸屬度相差愈大,則反映該指標在綜合評價中愈重要,指標傳輸給決策者的信息也愈多。因此,可以根據各指標傳輸給決策者信息量的大小來確定指標的權重。本文采用反映評價指標特征值之間差異性的參數——變異系數作為評價指標的權重[2]，其計算公式如下：（5）（6）（7）（8）1.4計算模糊貼近度【3】（a）Hamming貼近度（9）（b）Euclid貼近度（10）（c）最大最小貼近度（11）（d）算術平均最小貼近度（12）1.5確定評價等級若，則判決第采樣點相對地屬于類，這就是最大隸屬原則。當時，按最大隸屬原則作判決時有時不太合理。實用上常把最大隸屬原則與閥值原則聯合起來使用。即若（13）則拒識，若（14）則按最大隸屬原則判決。2模糊貼近度方法在水環境質量評價中的應用現以寧夏回族自治區地表水水環境質量評價為例，闡明模糊貼近度方法與應用。寧夏1996年對以下9個采樣點的11項污染指標進行了監測，各個采樣點各項污染指標的實測值列于表１。表11996年寧夏地表水環境監測結果統計單位：mg/L采樣點溶解氧懸浮物總硬度CODBOD氨氮揮發酚六價鉻總磷氟化物大腸DOSSHdCODmnBOD5NH3-NФ-OHCr+6P-F-菌群黃河6.983596.04138.944.83.480.7440.0050.0211.480.706357清水河6.72119.73202.5865.9234.470.3630.0050.00201.06518425茹河7.69786.52220.853.061.370.2240.0010.01201.04220217四二干溝3.43541.85140.414.7417.8918.60.040.0130.610.962369.25銀新干溝4.4872.97156.134.6141.2315.260.0230.0190.881.671181.67第三排水溝4.2273.09261.0720.69.848.4180.0590.02101.7020第五排水溝5.15429256.1519.649.330.710.0120.01500.70吳忠清水溝2.177008.83295.21032123.964.6480.4580.211000靈武入黃口4.383753.11274.03184.550.532.1680.0650.0470002.1標準選擇與水質等級的劃分評價標準以GB3838-2002《地面水環境質量標準》為主要依據，將水環境質量分為5類（k=Ⅰ,Ⅱ,…,Ⅴ），對GB3838-2002中未列入的項目，根據有關文獻建議和資料分析進行補充（如表2所示）。表2地面水環境質量標準單位：mg/L項目名稱項目代碼Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類Ⅳ類Ⅴ類溶解氧DO≥86532懸浮物SS≤304070100150總硬度(以碳酸鈣計)Hd≤120150180220250化學需氧量CODmn≤246810五日生化需氧量BOD5≤234610氨氮NH3-N≤0.40.50.60.81.0揮發酚Ф-OH≤0.0010.0020.0050.010.1六價鉻Cr+6≤0.010.020.030.050.1總磷P-≤0.020.050.10.150.2氟化物F-≤0.60.811.41.5大腸菌群（個/L）≤0101001000100002.2隸屬函數的確定隸屬函數的確定，參考上述式（1）～（2），可寫出各單項污染指標的隸屬函數。現以溶解氧（DO）和懸浮物（SS）為例：（15）（16）2.3各采樣點評價指標權重的確定由式（5）～（8）計算寧夏各采樣點評價指標的權重如表3所示。表31996年寧夏各采樣點評價指標的權重（歸一化后）權重溶解氧懸浮物總硬度CODBOD氨氮揮發酚六價鉻總磷氟化物大腸DOSSHdCODmnBOD5NH3-NФ-OHCr+6P-F-菌群0.05770.07240.03290.06110.07330.04230.21050.09840.08140.04210.22792.4模糊貼近度的計算及各采樣點水質評價根據式（9）～（12）計算不同的貼近度，并取，得寧夏1996年地表水水環境質量評價結果如表4所示。表41996年寧夏地表水水環境質量評價結果模糊貼近度評判法采樣點不同貼近度評價模型評價結果Hamming貼近度Euclid貼近度最大最小貼近度算術平均最小貼近度黃河Ⅲ類Ⅲ類Ⅲ類Ⅲ類清水河Ⅲ類Ⅲ類Ⅲ類Ⅲ類茹河Ⅱ類Ⅱ類Ⅱ類Ⅱ類四二干溝Ⅲ類Ⅳ類Ⅲ類Ⅲ類銀新干溝Ⅲ類Ⅳ類Ⅲ類Ⅲ類第三排水溝Ⅲ類Ⅲ類Ⅰ類Ⅰ類第五排水溝Ⅲ類Ⅲ類Ⅰ類Ⅰ類吳忠清水溝Ⅴ類Ⅴ類Ⅰ類Ⅰ類靈武入黃口Ⅲ類Ⅲ類Ⅰ類Ⅰ類2.5結果分析對比各種貼近度評價模型的評價結果，前3個采樣點，即黃河、清水河、茹河的評價結果是完全相同的，且符合實際；對于四二干溝、銀新干溝2個采樣點，四種貼近度評價模型的評價結果中，Hamming貼近度、最大最小貼近度、算術平均最小貼近度的評價結果一致，Euclid貼近度的評價結果有較小的差別，經對表1中四二干溝、銀新干溝2個采樣點11項評價指標實測資料的具體分析，筆者認為，Hamming貼近度、最大最小貼近度、算術平均最小貼近度的評價結果是符合實際的；對于后4個采樣點，Hamming貼近度、Euclid貼近度的評價結果一致，而最大最小貼近度、算術平均最小貼近度的評價結果一致，但它們的評價結果相差較大，下面利用表5所列出的這4個采樣點11項評價指標的實測資料對其水質進行具體分析。從表5可見，這4個采樣點均有8項（或8項以上）評價指標的實測值全部超出Ⅰ類水質標準限值。因此，最大最小貼近度、算術平均最小貼近度的評價結果是不符合實際的，應采取Hamming貼近度、Euclid貼近度的評價結果。表51996年寧夏部分地表水環境監測結果統計單位：mg/L采樣點溶解氧懸浮物總硬度CODBOD氨氮揮發酚六價鉻總磷氟化物大腸菌DOSSHdCODmnBOD5NH3-NФ-OHCr+6P-F-群/個L-1第三排水溝4.2273.09261.0720.69.848.4180.0590.02101.7020第五排水溝5.15429256.1519.649.330.710.0120.01500.70吳忠清水溝2.177008.83295.21032123.964.6480.4580.211000靈武入黃口4.383753.11274.03184.550.532.1680.0650.047000Ⅰ類標準限值≥8≤30≤120≤2≤2≤0.4≤0.001≤0.01≤0.02≤0.6≤0綜上分析，1996年寧夏地表水水環境質量綜合評價結果如表6所示。表61996年寧夏地表水水環境質量評價結果采樣點黃河清水河茹河四二干溝銀新干溝第三排水溝第五排水溝吳忠清水溝靈武入黃口評價結果Ⅲ類Ⅲ類Ⅱ類Ⅲ類Ⅲ類Ⅲ類Ⅲ類Ⅴ類Ⅲ類3結語根據地表水環境質量的模糊性特征，本文分析