模糊数学在地表水水质评价中的应用

水科学与工程技术２００8年第5期

〔收稿日期〕2008—04—25

〔作者简介〕朱红玉（1983-），女（汉族），山西大同人，硕士研究生，主要从事水资源规划与管理方面的研究工作，（Tel ）136********。

石家庄高新技术产业开发区污水处理厂日处理污水10万t ，采用欧洲UNITANKTMIM 工艺。该污水处理厂进水水质指标为

BOD 5≤400mg/L ，SS ≤400mg/L ，COD ≤600mg/L ；出水水质要求BOD 5≤30mg/L ，SS ≤30mg/L ，COD ≤120mg/L 。

该污水处理厂主要设备均由比利时等欧洲国家引进，其主要设备包括：专用设备如表面曝气机、潜水推进器、格栅清污机、刮砂机、刮泥机、污泥浓缩机、药液搅拌机、污泥脱水机；通用设备如污水泵、污泥泵、空气压缩机、桥式起重机、电动闸阀、蝶阀、闸门起闭机等；电器设备如交直流电动机、变速电机、启动开关设备、变配电设备等；仪器仪表设备如化验室各类分析仪器、流量针、液位计等。和国内污水处理厂相比，其机械设备有如下特点：结构复杂紧凑，零件的测绘加工难度大；有设备使用说明书，但没有设备总装配图和零件图；国外进口配套零部件时，周期较长。

支持过程的策划和确定

3.1

过程应达到的目标和要求

设备完好率99%以上，保证污水处理设备运行状态良好，

监视测量设备准确有效，能够及时为生产、检验提供设备维修服务（包括规定具体的定性或量化目标），确保污水处理工艺过程正常进行。

3.2过程的资源

严格按照UNITANKTMIM 工艺设置污水处理工艺（包括设施、设备、技术、信息等），管理人员和技术骨干去欧洲考察、去澳门学习培训，配备足够的维护设施设备，明确有关技术标准。

3.3过程的活动及相互关系

制定设备操作规程和设备保养条例：①按时间要求对设

备进行清洁、调整、紧固、润滑、防腐，并作好记录；②按季和月安排设备维修计划，进行设备大、中、小修，并对设备的维修进行检查验收；③设备购置、安置、调试、验收、使用、保养、检修、报废及更新全过程管理并建立完善设备档案。

对一个污水处理厂来说，当污水处理工艺及其设施、设备确定之后，机械设备能否正常运转是保证污水处理流程正常运行的关键。因此，对机械设备的维护过程，选择适宜的项目和方法进行监视，并在适当时进行测量，以确认或证实该过程是否具有实现此策划结果的能力，是非常必要的。参考文献：

［1］GB/T19000-2000，ISO9000：2000质量管理体系基础和术语［S ］.［2］GB/T19001-2000，ISO9001：2000质量管理体系要求［S ］.［3］张富山.检测分析［M ］.北京:中国计划出版社,2001.

［4］伍小秦.“过程监视和测量”及十个问题［J ］.中国质量认证,2002,10.

≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤

水资源是人类生存环境中非常重要的一部分，对水质作出科学的、客观的评价是社会发展的需要，也是人类身体健康

的需要，更重要的是通过评价可以对某些关键的污染因子进行防范和控制。

≤≤≤≤≤≤≤

≤≤

≤≤≤≤≤≤≤

≤≤

污水处理

模糊数学在地表水水质评价中的应用

朱红玉1，杜少少2，谷媛媛1，王晓燕1

（1.河北工程大学，河北邯郸056038；2.陕西省地质调查院，西安710016）

摘要：采用模糊数学理论中模糊综合评价的方法对滏阳河邯郸市区段的水质进行了评价，得到滏阳河在邯郸市区的入境断面（张

庄桥）和出境断面（苏里）的水质类别均为V 类，说明滏阳河水体已受到严重污染，治理势在必行。关键词：模糊数学法；隶属度；权重中图分类号：TV211

文献标识码：A

文献编号：1672-9900（2008）05-0077-03

Fuzzy mathematics in the appraisal of the quality of surface water

ZHU Hong-yu 1,DU Shao-shao 2,GU Yuan-yuan 1,WANG Xiao-yan 1

（1.Hebei University of Engineering,Handan 056038,China ；

2.Geological Investigation Institute of Shanxi Province,Xi 蒺an 710016,China ）

Abstract ：This article used the fuzzy quality synthetic evaluation method in the fuzzy mathematics theory to carry on the ap -praisal to the water quality of the Fuyang river in Handan sector,obtained that the water quality category of the Fuyang riv -er in the Handan urban district entry cross section (the Zhangzhuang Bridge)was V kind,and the water quality category of the leaving country cross section (in Suli)was V kind too,this explained that the Fuyang river water body has received the serious pollution,and it should be governed imperatively.Key words ：fuzzy mathematics ；membership ；weight

·77

水科学与工程技术２００8年第5期

水中各种污染因子关系复杂，具有明显的随机性和模糊

性。因此，本文提出用模糊数学方法中的隶属度描述评价等

级，确定各种污染因子的权重，进而定性的得到水质类别。最

终，为生产、生活用水提供技术依据。

1原理

模糊数学理论是利用污染物因子的实测浓度与其评价标

准相比较，建立线性函数关系式，计算出各污染因子对各级水

的隶属度组成模糊矩阵，再通过计算得出各单项因子的权重

值，由其组成权系数矩阵，最后将隶属度矩阵与权系数矩阵相

乘，即可得出综合评价结果。

1.1隶属度函数的确定

（1）建立因子集。根据GB3838-2002《中华人民共和国地

表水环境质量标准》的有关规定，结合本地区特点和监测条

件，选择了10个主要因素：u={高锰酸盐指数，COD，氨氮，氰化

物，砷，挥发酚，六价铬，汞，镉，铅}

（2）建立评价集。根据GB3838-2002《中华人民共和国地

表水环境质量标准》把水质分为五级，评价集={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，

Ⅴ}。

根据有关的水资源评价资料，隶属度矩阵的确定采用以

下公式：

U（x）=

10≤x≤a1

a2-x

a1≤x≤a2 0a2≤x

≤

式中x——

—样本中评价因子的实测值

a1，a2——

—相邻两水质等级的标准值

U（x）——

—某种元素的隶属度

通过隶属函数，求出m个单项指标对n级水的隶属程度。得出m，n矩阵R。

1.2参数加权值计算

计算权重值公式W i=C i/S i，其中：W i为第i种污染物的权重；

C i为第i种污染物的实测浓度；S i为第i种污染物某种用途水各级标准值的算术平均值。进行模糊运算，对各单项权重值进行归一化计算，得出综合评价结果。

2应用实例

滏阳河发源于太行山东麓邯郸市峰峰矿区，是邯郸的母亲河。由于城市的发展和人类活动的影响，该河流已成为邯郸市的一条主要的纳污河流，其水质的日益恶化严重影响了水环境。本文根据2005年滏阳河进入邯郸市区的张庄桥断面和邯郸市下游的苏里断面的水质资料，利用模糊数学综合评价方法，对其水质进行了综合评价。具体计算过程及成果见表1。

经计算得出权重矩阵A和隶属度矩阵R，按模糊变换原理求综合评价结果B，B=A·R。得到各级水质级别的隶属度，按最大隶属度原则评判出水质级别。以张庄桥为例：A=（0.061，0.035，0.725，0.017，0.049，0.015，0.012，0.013，0.066，0.008）

000.8750.1250

10000

00001

0.40.6000

10000

00100

10000

00100

01000

00100

B=A·R=（0.103，0.076，0.670，0.008，0.725）

计算结果表明，整个断面对Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ级水隶属度V级水的隶属度0.725最大，所以张庄桥断面水质应属于V类水。同理可得苏里断面的综合评价结果B=A·R=（0.734，0.042，0.036，0.004，0.898），由此可见，滏阳河苏里断面的水质类别也为V类水。

由此看出，滏阳河由于在进入邯郸市区前受上游厂矿和生活污水的污染，到了张庄桥断面（即滏阳河入邯郸市区处）已经属V类水。到了邯郸市下游苏里断面，由于大型企业如邯郸电厂、邯钢、铁西化工区及印染、纺织等企业污水的大量汇入，已纳入了市内的所有污水，水体污染严重，水质评价结果表1张庄桥断面污染项目隶属度及归一化权重表单位：mg/L 项目

级别监测

值

平均

浓度

权重

归一化

权重V

ⅠⅡⅢⅣⅤ

高锰酸盐指数000.8750.1250 6.57.400.880.061 COD1000012.024.000.500.035氨氮0000110.8 1.0310.490.725氰化物0.40.60000.0320.130.240.017砷100000.050.070.710.049挥发酚001000.0050.020.210.015六价铬100000.0090.050.170.012汞001000.000080.000.180.013镉010000.0050.010.960.066铅001000.0050.040.110.008表2苏里断面污染项目隶属度及归一化权重表单位：mg/L 项目

级别

监测

值

平均

浓度

权重

归一化

权重V

ⅠⅡⅢⅣⅤ

高锰酸盐指数000.8750.1250 6.57.400.880.034 COD0000199.724.00 4.150.161氨氮0000119.6 1.0319.030.737氰化物0.980.020000.010.130.050.002砷100000.010.070.140.006挥发酚00.670.33000.010.020.210.008六价铬100000.010.050.150.006汞100000.000050.000.110.004镉010000.010.010.960.037铅001000.010.040.110.004

朱红玉，杜少少，谷媛媛，等：模糊数学在地表水水质评价中的应用·78·

水科学与工程技术２００8年第5期

也为Ⅴ类。与滏阳河实际水质情况相符。

3结语

水质污染程度是一个模糊的概念，因而将模糊数学的方

法引用到水质评价中来，它是用隶属度来描绘模糊的水质分级界限，避免了以往水质分级不连续的缺点，不至于因某项参数超标而影响综合各指标的评价偏高，使评价结果更具有可靠性。由本文评价结果可知，滏阳河在邯郸市区段的水质类别为Ⅴ类，已受到严重污染，治理滏阳河刻不容缓。参考文献：

［1］贺仲雄.模糊数学及其应用［M ］.天津：天津科技出版社，1998，1：

37～42.

［2］王树谦，陈南祥.水资源评价与管理［M ］.北京：水利水电出版社，

1996，2：139～140.

［3］王淑文，刘臣.水环境评价的模糊数学法［J ］.吉林水利，2001，1：

20～22.

［4］杨伦标，高英仪.模糊数学原理及应用［M ］.广州：华南理工大学出

版社，1995：52～66.

［5］张媛，王世真，朱秀华.模糊数学用于地表水的综合评价［J ］.大连

铁道学院学报，2004，25（1）：7～11.

［6］汤玉福.应用模糊数学方法评价双台子河水质［J ］.东北水利水电，

2003，21（5）：35～36.

［7］杨林，李小玲.模糊数学在湟水流域水质综合评价中的应用［J ］，中

国环境监测，2000，16（6）：49～52.

［8］张敏.模糊数学在地面水质综合评价中的作用［J ］.山东环境，

2000，1：92～93.

［9］徐大伟，杨扬.模糊数学发法在河流水质综合评价中的应用［J ］.沈

阳大学学报，2000，9（2）：59～62.

［10］李敬峰，李铁庆.利用模糊数学理论评价辽河铁岭段水质［J ］，辽

宁城乡环境科技，2001，2（1）：40～42.

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农田水利

迁安市位于河北省东北部，全区地下水储量小且埋藏深，属水资源短缺地区，共辖12个镇7个乡1个城区办534个行政村，总人口69.2万人，其中农村人口57.8万人。为彻底改善农民生产生活条件、加快社会主义新农村建设步伐，迁安市于2005年底提出“到2010年完成重点发展的小城市和特色给排水体系建设，实现村村通自来水的构想，于2006年1月至

2007年12月期间，共完成78处村村通自来水工程，使8.76万

人吃上了洁净、安全的自来水。在工程实施过程中，共安装变频恒压供水系统123套，对变频恒压供水技术的应用进行了

探索研究。

变频恒压供水系统工作机理及特点

1.1

工作机理

变频恒压供水系统是采用变频调速技术，对水泵电机进行无级调速的供水设备，它由压力传感器将用水管网信号传输给控制器，经控制器处理后，控制变频器改变水泵电机的转速，以达到恒压变量供水的目的。

〔收稿日期〕2008—05—27

〔作者简介〕肖雪梅（1972-），女（汉族），辽宁省沈阳市人，工程师，主要从事农田水利工程设计与施工，（Tel ）139********。

变频恒压供水系统在村村通自来水工程中的应用

肖雪梅，郑连合，杨德宝

（迁安市水务局，河北迁安064400）

摘要：随着农村经济的快速发展，传统的供水方式已不能满足农村供水需求，要求使用更先进的供水系统。在实施村村通自来水

工程过程中，迁安市广泛使用了变频恒压供水系统，以满足社会主义新农村建设要求。关键词：变频恒压供水系统；“村村通”自来水；应用中图分类号：TV93

文献标识码：A

文献编号：1672-9900（2008）05-0079-02

The frequency conversion constant pressure water supply system of the village passes tap water project to apply

XIAO Xue-mei ，ZHENG Lian-he ，YANG De-bao

（Qian 蒺an Water Conservancy Bureau ，Qian 蒺an 064400，China ）

Abstract:Along with rural economy 蒺s fast development ，the trad itional water supply way had not been able to meet the countryside water supply need ，the request used the more advanced water supply system.In the implementation of the village passes tap water project process ，Qian 蒺an city had used the frequency conversion constant pressure water supply system ，satisfied the socialism new rural reconstruction request.

Key words:Frequency conversion constant pressure water supply system ；the village passes tap water ；using

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