模糊綜合評價方法在空氣環(huán)境質(zhì)量評價中的應用

模糊綜合評價方法在空氣環(huán)境質(zhì)量評價中的應用

1通過對該地區(qū)空氣環(huán)境條件數(shù)據(jù)的分析研究1.12空氣環(huán)境質(zhì)量變化圖表1顯示了區(qū)域污染的狀況。根據(jù)表1可繪制出對應的2000-2006年空氣環(huán)境質(zhì)量變化圖,如圖1所示。從圖1中可以看出該地區(qū)二氧化硫、氮氧化物在2005年最低,總懸浮顆粒物呈下降趨勢。1.2產(chǎn)污水質(zhì)、顆粒物超標根據(jù)表2可繪制出2002年度空氣環(huán)境質(zhì)量變化圖,如圖2所示。從圖2中可看出,該地區(qū)空氣污染狀況冬季污染最為嚴重,其次為秋季。其中二氧化硫、氮氧化物均符合國家二類空氣環(huán)境質(zhì)量標準,總懸浮顆粒物超過國家二類空氣環(huán)境質(zhì)量標準。超標率冬季69.03%,秋季63.86%,春季37.21%,夏季21.74%。主要污染物是總懸浮顆粒物。2采用模糊綜合評價法評估監(jiān)測數(shù)據(jù)2.1模糊控制原理模糊綜合評價是通過建立等級模糊子集把反映被評事物的模糊指標進行量化,然后利用模糊變換原理對各指標綜合。模糊綜合評價就是應用模糊變換原理和最大隸屬度原則,考慮與評價事物的各個因素對其所做的綜合評價,模糊綜合評價的著眼點是所考慮的各個相關(guān)的因素。(1)確定評估對象的要素集設(shè)n個評價指標,u={u1,u2,…un}(2)選擇評估集v={v1,v2,…vn}(3)生成單因子模糊評價集從一個因子出發(fā)進行評價,以確定評價對象對評價集元素vij的隸屬程度,vij(j=1,2,…m)對第個i因子評價的結(jié)果稱為單因子模糊評價集,R={ri1,ri2,…rim},它是v上的一個模糊子集,于是可得到相應于每個因子的單因子模糊評價集,將單因子評價集的隸屬行組成單因子評價矩陣:R=|r11r12?r1mr21r22?r2m????rn1rn2?rnm|R=∣∣∣∣∣∣r11r21?rn1r12r22?rn2????r1mr2m?rnm∣∣∣∣∣∣(4)因素ui對模糊算子的隸屬度對模糊評價中,權(quán)重集A中的元素ai是因素ui對模糊子集的隸屬度,因而一般用模糊方法來確定,且在合成之前要歸一化。即∑ai=1,ai≥0i=1,2,…n(5)vj分級模糊復雜點綜合評價集B是v上的模糊子集,表示為:B=A?R={b1?b2???bn}={a1?a2???an}?|r11r12?r1mr21r22?r2m????rn1rn2?rnm|B=A?R={b1?b2???bn}={a1?a2???an}?∣∣∣∣∣∣r11r21?rn1r12r22?rn2????r1mr2m?rnm∣∣∣∣∣∣其中bj是由A與R的第j列運算得到的,它表示被評事物從整體上看對vj等級模糊子集的隸屬度。2.2環(huán)境質(zhì)量評價2.2.1建立對比實驗指標評價指標根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-1996)中的二級標準及主要大氣污染物設(shè)置的,選擇影響大氣的指標有二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物,設(shè)評價因子集為u={u1,u2,…un}2.2.2原三級污染狀況根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量標準確定等級代表值,為了更準確地描述污染狀況,便于與指數(shù)更好地協(xié)調(diào),將原三級擴為四級,第四級標準參照二級標準的日均濃度值制定,優(yōu)(清潔)、良(輕度污染)、中(中度污染)、差(重度污染),污染指標見表3。2.2.3評價因子分級的隸屬函數(shù)根據(jù)各指標的四級標準,以降半梯形分布建立隸屬函數(shù)j=1時ri1={1xi≤a1(a2-xi)/(a2-a1)a1＜xi≤a20xi≥a2j=2時j=1時ri1=?????1(a2?xi)/(a2?a1)0xi≤a1a1＜xi≤a2xi≥a2j=2時ri2={(xi-a1)/(a2-a1)a1<xi<a2(a3-xi)/(a3-a3)a2<xi<a30xi≤a1或xi≥a3j=3時ri2=?????(xi?a1)/(a2?a1)(a3?xi)/(a3?a3)0a1<xi<a2a2<xi<a3xi≤a1或xi≥a3j=3時ri3={(xi-a2)/(a3-a2)a2<xi<a3(a2-xi)/(a2-a1)a3<xi<a40xi≤a2或xi≥a4ri3=?????(xi?a2)/(a3?a2)(a2?xi)/(a2?a1)0a2<xi<a3a3<xi<a4xi≤a2或xi≥a4j=4時ri4={0xi≤a3(xi-a3)/(a4-a3)a3<xi<a41xi≥a4ri4=?????0(xi?a3)/(a4?a3)1xi≤a3a3<xi<a4xi≥a4式中:xi——表示第i種因素平均濃度的實測值;rij——表示第i種因素對第j級的隸屬度;a1、a2、a3、a4——表示第Ⅰ級、第Ⅱ級、第Ⅲ級、第Ⅳ級空氣環(huán)境質(zhì)量分級標準。根據(jù)以上隸屬函數(shù)式并結(jié)合評價因子分級標準表,可求出評價參數(shù)對各評定等級的具體隸屬函數(shù)。例如:二氧化硫Ⅰ級r11={1xi≤0.0510(0.15-xi)0.05<xi≤0.150xi≥0.15r11=?????110(0.15?xi)0xi≤0.050.05<xi≤0.15xi≥0.15Ⅱ級r12={10(xi-0.05)0.05<xi<0.1510(0.25-xi)0.15<xi<0.250xi≤0.05或xi≥0.25Ⅲ級r13={10(xi-0.15)0.15<xi<0.254(0.50-xi)0.25<xi≤0.500xi≤0.25或xi≥0.50Ⅳ級r14={0xi≤0.254(xi-0.25)0.25<xi<0.501xi≥0.50同理,其余各評價指標采用降半梯形分布建立函數(shù),可得到各評價指標與級標準的隸屬函數(shù)。有了各評價指標的隸屬函數(shù),就可以進行單因素評價,建立模糊關(guān)系矩陣R和權(quán)值,如表4和表5。2.2.4空氣指數(shù)加權(quán)的確定加權(quán)平均原則是將等級看作一種相對的位置,使其連續(xù)化,為了能定量處理,用“1,2,…m”依次表示各等級,并稱為各等級的秩,然后用B中相對應的量將各等級的秩加權(quán)求積得到被評事物的相對位置,可表示為:B*=m∑j=1bkj?jm∑j=1bkjbj—為隸屬于第等j級的隸屬度k——為待定系數(shù)(k=1,或k=2)采用加權(quán)平均原則對空氣質(zhì)量狀況進行模糊綜合評價,結(jié)果進行處理后得到2000-2006年的B*(k=1)如表6。3各年度參與評價的指標權(quán)重從模糊綜合評價結(jié)果和隸屬度加權(quán)平均處理結(jié)果可看出2000-2006年中,2003年、2005年、2006年略偏于一級外,其他均趨于二級,七年由好到差排序為2006年,2005年,2003年,2004年,2001年,2002年,2000年。從不同年度評價因素的權(quán)重可看出,參與評價的指標七年的變化趨勢為總懸浮顆粒物有所下降,二氧化硫、氮氧化物2000—2003年基本持平,2004年二氧化硫、氮氧化物下降較為明顯。從評價結(jié)果可以看出,研究地區(qū)空氣的主要污染物仍是總懸浮顆粒物。4燃煤鍋爐污染物排放情況近年來,該地區(qū)政府從控制燃煤鍋爐推廣清潔燃料,機動車尾氣排放、建筑工地揚塵和增大綠地面積等方面進行治理,尤其是在2002年以后,加大燃煤鍋爐改造力度,城市區(qū)域內(nèi)6蒸噸以下的燃煤鍋爐已經(jīng)全部拆除,從2004年以后某地區(qū)二氧化硫、氮氧化物有明顯下降,該地區(qū)空氣主要污染物總懸浮顆粒物已得到有效的控制,空氣環(huán)境質(zhì)量不斷好轉(zhuǎn)。但是,2006年某地區(qū)市區(qū)二氧化硫,二氧化氮和可吸入顆粒物的年均濃度分別比2005年上升25.0%、31.2%和2.3%,其源于社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,工業(yè)發(fā)展步伐的加快,如耗煤量、機動車尾氣、餐飲業(yè)油煙等空氣污染物的無序排放,使環(huán)境污染反彈時有發(fā)生,因此應認識到環(huán)境空氣污染的嚴峻性,進一步健全空氣質(zhì)量管理機制,促進大氣污染控制,保證經(jīng)濟發(fā)展同時維護空氣環(huán)境質(zhì)量。5理論與實踐對比通過對某地區(qū)空氣質(zhì)量的模糊綜合評價,得出模糊綜合評價方法簡單,結(jié)論客觀