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        灰色聚類法在閩江沙溪段水環(huán)境評價中的應(yīng)用*

        2012-05-18 06:18:08鄭育毅張江山
        海峽科學(xué) 2012年10期
        關(guān)鍵詞:水質(zhì)評價

        游 武 鄭育毅 張江山

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        灰色聚類法在閩江沙溪段水環(huán)境評價中的應(yīng)用*

        游 武 鄭育毅 張江山

        福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

        該文根據(jù)2007年6月閩江沙溪支流中11個典型斷面中5個污染因子的監(jiān)測數(shù)據(jù),應(yīng)用灰色類聚法建立水質(zhì)模型并進(jìn)行綜合評價。評價結(jié)果表明,2007年6月閩江沙溪段河流水質(zhì)狀況總體尚可。相比之下,溪后村后、蔣家村、水浮蓮地斷面水質(zhì)狀況相對較差,起始斷面安曹下、果園地、水稻田、溪后村前斷面水質(zhì)相對較好。

        灰色聚類法 閩江 水質(zhì)評價

        0 前言

        閩江是福建省第一大河流,其水質(zhì)的優(yōu)劣對流域周圍居民的日常生活和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展都有重大關(guān)系,運用科學(xué)方法對閩江水質(zhì)進(jìn)行評價,對于閩江流域的水資源保護具有重要的現(xiàn)實意義。目前,綜合污染指數(shù)評價法、模糊綜合評價法已被廣泛運用在環(huán)境質(zhì)量綜合評價中,灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)度分析法、灰色聚類分析法、灰色局勢決策法等也屢次成功地運用于環(huán)境質(zhì)量綜合評價[1]。根據(jù)水體污染狀況的實際,水質(zhì)現(xiàn)狀除了具有一定的隨機性和模糊性的特點外,還具有系統(tǒng)的灰色性[2]。本文嘗試使用灰色系統(tǒng)理論中的灰色類聚法對2007年閩江在沙溪段的11個斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,能夠客觀反映該區(qū)域水環(huán)境的污染現(xiàn)狀,為相關(guān)部門的科學(xué)決策提供科學(xué)的依據(jù)。

        1 數(shù)據(jù)與分析方法

        1.1 數(shù)據(jù)來源

        根據(jù)福建省亞熱帶資源與環(huán)境重點實驗室2007年6月對閩江流域沙溪段流經(jīng)南平市王臺鎮(zhèn)的支流設(shè)置11個水質(zhì)斷面進(jìn)行監(jiān)測,得到監(jiān)測數(shù)據(jù),具體見表1[3]。

        1.2 水質(zhì)評價方法

        運用灰色聚類法對閩江沙溪段水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評價。

        1.3 主要評價步驟

        表1 2007年6月閩江沙溪段支流水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)(單位:mg/L)

        2 評價結(jié)果與分析

        2.1 評價樣本及標(biāo)準(zhǔn)

        評價因子是按照流域內(nèi)水環(huán)境危險較大、影響較密切的污染物作為評價因子,結(jié)合在閩江沙溪段水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查的監(jiān)測指標(biāo),選取TN、TP、NH3-N、CODMn、DO作為評價指標(biāo)[4]。評價標(biāo)準(zhǔn)采用《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002),根據(jù)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的Ⅰ~Ⅴ類相應(yīng)的設(shè)置灰色類別??芍垲悩颖緮?shù)n=11(n=l,2,. . .,11),即n個環(huán)境監(jiān)測點位;聚類指標(biāo)數(shù)m=5(m=1,2,. . .,5),即m個環(huán)境監(jiān)測指標(biāo);灰類別數(shù)p=5(k=1,2,. . .,5),即P個環(huán)境質(zhì)量等級。

        2.2 白化函數(shù)的建立與推求

        分別建立5項評價指標(biāo)的白化函數(shù)關(guān)系式,并按照表1所給出的閩江沙溪段支流各監(jiān)測點各指標(biāo)的監(jiān)測數(shù)據(jù)代入后求得白化函數(shù)值,具體得出的白化數(shù)值見表2。

        表2 閩江沙溪段各點位、各指標(biāo)白化函數(shù)值(單位:mg/L)

        2.3 聚類權(quán)

        表3 灰類無量綱化處理

        表4 各指標(biāo)各灰類權(quán)重

        表5 聚類權(quán)

        2.4 聚類系數(shù)

        表6 灰色聚類系數(shù)

        2.5 構(gòu)造聚類向量

        具體如下:

        根據(jù)以上11個監(jiān)測點的聚類系數(shù)最大值的結(jié)果可以得出,2007年6月閩江沙溪段河流水質(zhì)總體較好。相比之下,5#斷面溪后村后、10#斷面蔣家村、9#斷面水浮蓮地水質(zhì)狀況相對較差,而起始斷面1#斷面安曹下、2#斷面果園地、3#斷面水稻田、4#斷面溪后村前相對水質(zhì)較好。

        3 結(jié)論

        本文使用灰色聚類法來綜合評價閩江沙溪段2007年6月的水環(huán)境質(zhì)量,通過選取數(shù)據(jù)、計算分析得出最終評價結(jié)果,說明該評級方法能夠較為客觀地反映了閩江沙溪段河流水環(huán)境質(zhì)量狀況。該方法在實際應(yīng)用中具有科學(xué)性與合理性,既兼顧到了水體污染程度系統(tǒng)的灰色性,同時也能兼顧系統(tǒng)的白化程度[6]。評價結(jié)果不僅為了解閩江流域水環(huán)境現(xiàn)狀評價提供了科學(xué)的依據(jù),同時也為相關(guān)政府管理部門對閩江流域沙溪段水資源的合理規(guī)劃、綜合管理提供重要參考。

        [1] 趙光影,華德尊.灰色聚類法在地表水環(huán)境質(zhì)量評價中的應(yīng)用[J] .北方環(huán)境,2005,30(2):84-86.

        [2] 魏穎,陳慶華,張江山.灰色聚類法在閩江閩清段水質(zhì)評價中的應(yīng)用[J] .安全與環(huán)境工程,2011,18(5) :53-56.

        [3] 汪偉,錢偉,袁一丁,等. 屬性識別理論在閩江沙溪段水質(zhì)評價中的應(yīng)用[J] .水土保持通報,2008,28(3):152-155.

        [4] 鄧旋,陳慶華,張江山. 灰色聚類法在福建晉江水系水質(zhì)評價中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理, 2010,35(9) :187-191.

        [5] 葉巧文, 張新政. 基于灰色聚類的水質(zhì)評價方法[J]. 五邑大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2003,17(4) :4-7.

        [6] 鄧聚龍. 灰色系統(tǒng)基本方法[M] .武漢:華中理工大學(xué)出版社,1992.

        基金項目:教育部人文社會科學(xué)項目(08JA790019)

        張江山,E-mail:jszhang@fjnu.edu.cn。

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