武 婧

（山西省水文水資源勘測(cè)局，山西 太原 030001）

1 引言

水資源質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)是水資源綜合評(píng)價(jià)的主要組成部分。目前水質(zhì)評(píng)價(jià)的方法主要包括單指數(shù)法、函數(shù)評(píng)價(jià)法、分級(jí)評(píng)分法、綜合指數(shù)法、概率統(tǒng)計(jì)法等。權(quán)重的計(jì)算在水質(zhì)評(píng)價(jià)中尤為關(guān)鍵，計(jì)算權(quán)重的方法不同，其水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果也各有差異。目前，關(guān)于確定指標(biāo)權(quán)重的方法很多，包括拉開檔次法、熵值法等客觀賦權(quán)法以及層次分析法、專家評(píng)分法、灰色關(guān)聯(lián)法等主觀賦權(quán)法。主客觀方法確定權(quán)重，提高了綜合評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)結(jié)果的適用性和合理性，但這些方法各有不足，有時(shí)得到的評(píng)價(jià)結(jié)果還可能與客觀實(shí)際相反。自粗集理論提出以來，該方法基于基本數(shù)據(jù)和事實(shí)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，不需要太多的樣本數(shù)據(jù)，可很好地解決冗余性問題和權(quán)重確定過程中的主觀隨意性問題，且允許同時(shí)使用定性和定量數(shù)據(jù)?；诖?，在前人研究的基礎(chǔ)上，利用粗糙集理論確定權(quán)重，采用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)汾河監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行水質(zhì)評(píng)判，以為汾河水環(huán)境治理提供指導(dǎo)。

2 粗集權(quán)重構(gòu)造

粗集又稱為粗糙集，是由波蘭華沙理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授Zdzislaw Pawlak和波蘭的其他一些科學(xué)家和邏輯學(xué)家，于20世紀(jì)70年代，在研究信息系統(tǒng)邏輯特性的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

確定權(quán)重的主要步驟為：首先求得重要度并進(jìn)行歸一化，然后求得屬性的重要度并進(jìn)行歸一化，最后確定權(quán)重。

3 評(píng)價(jià)步驟

鑒于水質(zhì)分級(jí)的模糊性，采用模糊數(shù)學(xué)方法，用模糊隸屬度來描述水質(zhì)分級(jí)界限。假定有n種因素（或指標(biāo)）和m種評(píng)判，由于人們對(duì)m種評(píng)判的認(rèn)識(shí)具有一定的模糊性和不確定性，所以得出的評(píng)判結(jié)果并不是絕對(duì)地肯定或否定，即綜合評(píng)判是V上的一個(gè)模糊子集。

模糊綜合評(píng)判模型的步驟為：建立因素集，給出評(píng)判集，建立隸屬函數(shù)，結(jié)合粗集理論構(gòu)造屬性權(quán)重并根據(jù)所選用的方法進(jìn)行綜合評(píng)判。

4 汾河流域水質(zhì)分析

山西省汾河流域東西寬188 km，南北長(zhǎng)412.5 km，呈帶狀分布，總面積39471 km2，占全省國(guó)土面積的25.3%，包括全省6個(gè)地市的44個(gè)市（縣、區(qū)）。按自然縱坡可分為四段：河源至蘭村段、靈石至洪洞趙城河段，河水穿行于山峽之間，縱坡較大，約2.5‰～4.4‰；蘭村至介休義棠、趙城以下至河口兩段，流經(jīng)太原、臨汾盆地，縱坡平緩，約0.3‰～0.5‰。

4.1 確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)因子

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，結(jié)合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》以及《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)汾河實(shí)際，選用6個(gè)斷面的11個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)，包括溶解氧、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、砷、汞、銅、鋅、鎘、氟化物和鉛，根據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定建立的因素集，并把河流的水質(zhì)劃分為優(yōu)、良、中、差、劣五級(jí)，確定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。

4.2 建立隸屬函數(shù)及隸屬度矩陣

水質(zhì)污染程度是一個(gè)模糊概念，水質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)也是模糊的，因此用隸屬度來劃分界限較為合理，按照Ⅰ級(jí)、Ⅱ～Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)，根據(jù)各個(gè)因素的標(biāo)準(zhǔn)作出相應(yīng)的隸屬函數(shù)，進(jìn)而確定各水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的隸屬度矩陣。由于DO值越大越好，因此其隸屬函數(shù)與其他因素正好相反。

4.3 各斷面因子權(quán)重及綜合評(píng)判

根據(jù)Rosetta軟件計(jì)算可得到整個(gè)信息系統(tǒng)的約簡(jiǎn)集。依據(jù)所求得的約簡(jiǎn)集和相關(guān)定義，劃分核心集、相對(duì)必要屬性集、不必要屬性集。然后計(jì)算出各監(jiān)測(cè)斷面的初始權(quán)重。經(jīng)歸一化處理后可得到各監(jiān)測(cè)斷面的權(quán)重集如下：

利用模型計(jì)算，根據(jù)隸屬度的大小判斷各監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)類別，其結(jié)果為：

5 結(jié)論

通過對(duì)上述計(jì)算結(jié)果分析可知：靜樂監(jiān)測(cè)斷面對(duì)Ⅲ級(jí)水的隸屬度0.4288為最大，因此靜樂監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)級(jí)別為Ⅲ級(jí)，水質(zhì)狀況為中。其他各監(jiān)測(cè)斷面的評(píng)價(jià)結(jié)果為：寨上監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)級(jí)別為Ⅲ級(jí)，蘭村監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)級(jí)別為Ⅱ級(jí)，小店橋、義棠和柴莊監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)級(jí)別為Ⅳ級(jí)，屬重污染。

上述各斷面模糊綜合評(píng)判結(jié)果表明：汾河上游雖然受黃河南干引水的影響，但水質(zhì)較好，經(jīng)過凈化稀釋后在蘭村斷面可達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；在汾河經(jīng)過太原市區(qū)域污水排放后，河流水體明顯遭到污染，導(dǎo)致小店橋、義棠和柴莊監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)均不符合水功能區(qū)的水質(zhì)要求。