模糊數(shù)學(xué)在丹河水環(huán)境綜合評價中的應(yīng)用

1、模糊數(shù)學(xué)在丹河水環(huán)境綜合評價中的應(yīng)用侯素霞1，劉新銘2，3，鐘秦21. 邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院資源與環(huán)境工程系，河北 邢臺 054035；2. 南京理工大學(xué)化工學(xué)院，江蘇 第 210094；題 下列表述不正確的是 ( 。 A. 目前我國已經(jīng)建設(shè)高鐵客運(yùn)專線8358公里，這標(biāo)志著高速鐵路運(yùn)營總里程已位居世界第一B. 2010年7月103. 廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所，廣東 2010年上海世博會志愿者主題日”，也是世博歷史上首次設(shè)立的“志愿者主題日”C. 在2010年全球貨物吞吐量排行榜中，中國穩(wěn)占8席，深圳港繼續(xù)保持全球第一大港的位置D. 我國“天河一號”高性能計算機(jī)位列第三十六屆世界超級計算機(jī)500

2、強(qiáng)排行榜首位【正確答案】：C第 6 題 科技創(chuàng)新與民生問題密切相關(guān)。下列表述不正確的是 ( 。 A. 蒸汽機(jī)車、蒸汽輪船的出現(xiàn)，使交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)生了革命性改變摘要：根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的方法，將隸屬函數(shù)和隸屬度等概念引入丹河水環(huán)境評價中，用矩陣分析的方法建立模糊綜合評價模式。建立評價因子的因子集、評價集、隸屬函數(shù)和權(quán)重集等模糊集合，對丹河進(jìn)行了分類和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的劃分，根據(jù)各污染因子對水質(zhì)的影響差異確定其權(quán)重，對丹河流域水環(huán)境模糊綜合評價，采用了最大隸屬度原則和加權(quán)平均原則相結(jié)合。結(jié)果表明評價結(jié)果與實(shí)際情況有較好的吻合。 B. 電冰箱、洗衣機(jī)、吸塵器的使用，大大減輕了繁重的家務(wù)勞動 C. 互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，標(biāo)志

3、著人類從信息封閉時代進(jìn)入大眾傳播時代D. “南優(yōu)二號”雜交水稻的培育，有助于解決未來世界性饑餓問題【正確答案】：C第7題從行政監(jiān)督的實(shí)施時間看，可以將行政監(jiān)督劃分為( 。 A. 縱向監(jiān)督、橫向監(jiān)督與雙向監(jiān)督B. 合法性監(jiān)督與合理性監(jiān)督C. 事前監(jiān)督、事中監(jiān)督與事后監(jiān)督D. 內(nèi)部監(jiān)督與外部監(jiān)督A 文章編號：1672-2175（2008）【正確答案】：C第8題下列關(guān)于諸子百家的代表人物，闡述錯誤的是(。水環(huán)境是人類生存環(huán)境中非常重要的一部分，為了社會的持續(xù)發(fā)展，人類身體的健康，迫切需要對所處的水環(huán)境質(zhì)量做出客觀、貼切的評價。應(yīng)用模糊關(guān)系合成原理，將一些邊界不清，不易定量的水環(huán)境因素定量化，進(jìn)行綜合

4、評價，更能得到符合實(shí)際情況的結(jié)論1A. 儒家的代表人物是孔子、孟子、荀子B. 道家的代表人物是老子、莊子在水環(huán)境科學(xué)中，模糊概念、模糊數(shù)和模糊性問題是普遍存在的，因而模糊數(shù)學(xué)有很大的應(yīng)用前景。實(shí)踐證明，模糊數(shù)學(xué)中的綜合評判、聚類分析、模式識別和近似推理等方法的實(shí)用意義是肯定的。在定義水環(huán)境質(zhì)量中未污染、污染較重和污染嚴(yán)重等時很難找出一個分明的界線，是一些模糊的概念，模糊集合就是用來刻畫這些外延不明確的概念。模糊綜合評判在水環(huán)境評價中的運(yùn)用近些年得到了很大的發(fā)展，各種不同的模糊綜合評判方法在不同水環(huán)境評價中得到應(yīng)用，有最大隸屬度法則、絕對(C. 法家的代表人物是墨子、商鞅D. 特征值等3。潘峰等

5、將模糊綜合評價應(yīng)用到水環(huán)境綜合評價中，通過建立評價的因子集、評價集、隸屬函數(shù)和權(quán)重集，實(shí)現(xiàn)對各種水體的質(zhì)量等級綜合評價與排序【正確答案】：C模糊綜合評價模型的建立9題下列各項中，哪些是郭守敬的事跡?(當(dāng)評價因子很多時，其權(quán)值錯綜復(fù)雜，對于評價因子確定其權(quán)值的標(biāo)準(zhǔn)有2個：一是確定單個評價因子在總污染中所作的貢獻(xiàn)；二是各因子之間的相互作用與關(guān)系5-9。因此在評價過程中，根據(jù)實(shí)際情況以及評價的目的將整體評價因子分成若干相關(guān)因子集，再分析各因子集中的權(quán)重，然后進(jìn)行綜合評價。其步驟如下：1.1 建立評價對象的因素集因素是參與評價的評價指標(biāo)。在環(huán)境質(zhì)量評價中，因素集就是參與評價的個污染因子的實(shí)際測定濃度組

6、成的模糊子集，即。寫成夢溪筆談算出一年的時長為365.2425天編成授時歷主持全國范圍內(nèi)的天文測量1.2 建立評價集評價集是與因素集中評價因子相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)集合。在環(huán)境質(zhì)量評價中，評價集是各個污染因子相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等級的集合，即。B. C. D. 【正確答案】：D第10題王某持有政府債券、公司債券和股票，同時在銀行有若干儲蓄，其中不屬于目前我國證券法調(diào)整的“證券”的是(。A. 股票B. 銀行存單C. 政府債券D. 公司債券【正確答案】：1.3 權(quán)重系數(shù)的確定第11題我國的京劇臉譜色彩含義豐富，紅色一般表示忠勇俠義，白色一般表示陰險奸詐。而黑色一般表示的則是(。A. 忠耿正直B. 剛愎自用C

7、. 大公無私D. 兇暴殘忍【正確答案】：A第12題關(guān)于緩刑，下列哪一選項是錯誤的?(A. 對于累犯不適用緩刑B. 對于危害國家安全的犯罪分子，不適用緩刑C. 對于數(shù)罪并罰但宣告刑為3年以下有期徒刑的犯罪分子，可以適用緩刑D. 雖然故意殺人罪的法定最低刑為3年有期徒刑，但只要符合緩刑條件，仍然可以適用緩刑【正確答案】：B第13題中國歷史上儒家思想經(jīng)過2000多年的不斷發(fā)展形成了較完整的理論體系，其中荀子對儒家思想的改造主要表現(xiàn)為在模糊綜合評判中，權(quán)重系數(shù)的確定是很重要的。它反映了各個因素在綜合決策中所占有的地位或所起的作用。它可以直接影響到綜合評判的結(jié)果2，10-11。通常各因子的重要程度不一樣

8、，因此對每個因子ui賦于一個相應(yīng)的權(quán)重值ai（i=12，”A=(a1，a2，an。根據(jù)污染物對水質(zhì)的污染大權(quán)重應(yīng)大和污染小權(quán)重應(yīng)小的原則，確定各指標(biāo)權(quán)重的大小，采用“超標(biāo)倍數(shù)法”來確定權(quán)重，其公式為：“天人感應(yīng) B 式中，Ci14i因子的監(jiān)測值，mg/LSij。i第jA. ；m為級別數(shù)；為因子i各級標(biāo)準(zhǔn)平均值，mg/L；Wi第i0，13.7區(qū)間上取值，所以要對權(quán)重Wi【正確答案】：C第15題某公司向計算機(jī)個人用戶提供免費(fèi)的安全和殺毒服務(wù)，占據(jù)了國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全軟件市場的半壁江山。該公司之所以免費(fèi)提供產(chǎn)品和服務(wù)，是因?yàn)槠涮峁┑漠a(chǎn)品與服務(wù)(。 A. 屬于公共物品B. 個因子指標(biāo)分別計算權(quán)重后得到一個1

9、×n階的權(quán)重集：A=(a1，a2，an題屬于佛教經(jīng)典著作的是(。A. 古蘭經(jīng)B. 三玄C. 華嚴(yán)經(jīng)D. 偽經(jīng)【正確答案】：C第17題關(guān)于宋詞，下列說法不正確的是(。A. “人比黃花瘦”模糊集合是用隸屬函數(shù)描述的，以隸屬函數(shù)為基礎(chǔ)建立了模糊集合論，因此隸屬函數(shù)在模糊數(shù)學(xué)中占有極為重要的地位。隸屬函數(shù)的確立方法是比較多的。根據(jù)不同的研究和處理對象，采取不同的方法。目前已經(jīng)提出和應(yīng)用的方法主要有主觀評分法、模糊統(tǒng)計法、蘊(yùn)含解析定義法，可變模型法，相對選擇法，濾波函數(shù)法及二元對比排序法等多種12-14。常用的隸屬函數(shù)大致有降半矩形分布、降半型分布、降半正態(tài)分布、降半梯形分布、降半凹（凸）分布

10、和降半哥西分布6C. “檣櫓灰飛煙滅”說的是官渡之戰(zhàn)D. 辛棄疾是“豪放派”代表詞人之一用隸屬度來刻畫環(huán)境質(zhì)量的分級界線。這里用降半梯形分布來刻畫隸屬度： 式中，ij為因子ui對j級水質(zhì)的隸屬度；Ci第18題王某因不服區(qū)公安分局行政拘留Uij為因子ui第A. 決定受理此案B. 要求原告將區(qū)公安分局列為共同被告C. 要求原告將被告變更為區(qū)公安分局D. 以被告不適格為由裁定不予受理【正確答案】：A第19題;要繼續(xù)集中力量完成國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的編制，確定未來對第i個因子(評價的結(jié)果組成單因素模糊評價集Ri=（深化科技體制和教育體制改革B. 加大對科技和教育的投入1，C. ，rim）。根據(jù)

11、以上計算過程，若共有n級水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，將各單因素模糊評價集Ri的隸屬度為行組成單因素評價矩陣，則可寫出下列n×m階的模糊矩陣R。A. 政府具有宏觀調(diào)控的職能B. 政府為人民服務(wù)的宗旨C. 市場具有自身克服不了的缺陷D. 人民當(dāng)家做主的主人翁地位【正確答案】：D第1題艾滋病被稱為“20世紀(jì)的瘟疫”，艾滋病病毒將人體內(nèi)的(作為攻擊目標(biāo)。A. 紅細(xì)胞B. 血紅蛋白C. 淋巴細(xì)胞D. 神經(jīng)系統(tǒng)【正確答案】：C第2題下列標(biāo)志性建筑中，不屬于世博會會場展館的是(。A. 法國巴黎埃菲爾鐵塔B. 比利時布魯塞爾原子球博物館C. 意大利比薩城比薩斜塔D. 美國西雅圖太空針?biāo)菊_答案】：C第3題關(guān)于資治通

12、鑒，下列敘述不正確的是(。A. 資治通鑒是中國第一部官修編年體通史，是“正史”的代表作，其成書規(guī)模僅次于史記B. 資治通鑒書名的由來，是北宋神宗認(rèn)為該書“鑒于往事，有資于治道”，而欽賜此名的C. 資治通鑒全書294卷，共記載了16個朝代1362年的歷史，歷經(jīng)19年編輯完成D. 資治通鑒的內(nèi)容以政治、軍事和民族關(guān)系為主，兼及經(jīng)濟(jì)、文化和歷史人物評價，編者總結(jié)出許多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，供統(tǒng)治者借鑒，是一部名副其實(shí)的“皇家”參考資料【正確答案】：A第4題降低大氣中二氧化碳的含量，植樹造林是比較好的措施。因?yàn)橹参镌诠夂献饔脮r可大量地吸收二氧化碳，釋放出氧氣，植物吸收的這些二氧化碳在細(xì)胞內(nèi)的哪個部位被合成了有機(jī)物

13、?A. 線粒體B. 葉綠體C. 中心體D. 高爾基體【正確答案】：B第5題房價上漲過快的原因是多方面的。鋼材、水泥等價格上漲;土地價格上漲;城鎮(zhèn)化建設(shè)速度加快;居民收入提高，改善住房條件的要求強(qiáng)烈;游資炒作;一些地區(qū)對房地產(chǎn)的調(diào)控力度不夠等等。據(jù)此。下列說法錯誤的是(。A. 供求關(guān)系不平衡必然導(dǎo)致商品價格的上漲B. 居民消費(fèi)水平受收入水平的影響C. 市場具有其自身無法克服的弱點(diǎn)和缺陷D. 商品價格由價值決定，并受供求關(guān)系的影響【正確答案】：A第6題被譽(yù)為“中國最美洗腳妹”的廈門市外來務(wù)工人員劉麗，10多年來用布滿老繭的雙手資助了上百個貧困學(xué)生，被評為第三屆全國道德模范。這說明了實(shí)現(xiàn)人的價值的根

14、本途徑在于(。1.5 綜合評價顯然，單因素模糊評價僅反映一個因子對評價對象的影響，而未反映所有因子的綜合影響，也就不能得出綜合評價結(jié)果。模糊綜合評價考慮所有因子的影響，將模糊權(quán)向量A與單因素模糊評價矩陣R復(fù)合，得到各被評價對象的模糊綜合評價向量B，即：B=A·Rb1，b2，bm=a1，a2，an·式中，bj為評價指標(biāo)，它是綜合考慮所有因子的影響時，評價對象對評價集中第級等級的隸屬程度。顯然R的第i行表示第i個因子對各個評價等級的隸屬程度；第列表示所有因子取第j個評價等級的隸屬程度。因此，每列元素再乘以相應(yīng)的因子權(quán)數(shù)ai，得出的結(jié)果就更能合理的反映所有因素的綜合影響。2 丹河

15、水質(zhì)綜合評價丹河是晉城市最重要的地面水體之一，它縱貫晉城市的東部，是沁河最大的支流。地理位置介于東經(jīng)112°42113°25，北緯35°1635°58之間。它發(fā)源于高平趙莊鄉(xiāng)丹株嶺，于兩谷坨附近出境，在河南沁陽的北金村入沁河。丹河在山西省境內(nèi)干流全長128.3 km，流域面積為2931 km2河道平均縱坡6.4，河流落差約875 m，河道糙度在0.05左右。2.1 評價因子的確定在參考GB38382002評價標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)丹河流域各水環(huán)境功能區(qū)劃的需要，選取高平河西、水東橋、白水河、后寨作為參評斷面，以COD、氨氮、揮發(fā)酚、石油類和氰化物5項指標(biāo)作為

16、評價因子。各斷面分析數(shù)據(jù)如表1所示。表1 各參評斷面水質(zhì)的分析數(shù)據(jù)Table 1 The analysis dates of each evaluation section mgL-1斷面COD氨氮揮發(fā)酚石油類氰化物高平河西54.34.10.0040.2860.004水東橋20217.550.0370.0700.045白水河98.1571.40.0040.0030.007后寨18.51.10.0320.0250.0242.2 評價集合的確定評價集是與因素集中評價因子相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)集合。各參數(shù)的評價標(biāo)準(zhǔn)選用根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB38382002，分為5級水，其標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。表

17、2 水質(zhì)綜合評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Comprehensive evaluation standard of water quality水質(zhì)參數(shù)水質(zhì)級別氨氮(NH3-N0.150.511.52化學(xué)需氧量（COD）1515203040氰化物0.0050.050.20.20.2揮發(fā)酚0.0020.0020.0050.010.1石油類0.050.050.050.512.3 計算權(quán)重建立輸入根據(jù)污染物對水質(zhì)的污染大權(quán)重應(yīng)大和污染小權(quán)重應(yīng)小的原則，確定各指標(biāo)權(quán)重的大小，采用“超標(biāo)倍數(shù)法”來確定權(quán)重，計算出各個斷面各項目的權(quán)重，如表3所示。2.4 建立隸屬度函數(shù)樣本對于各級水質(zhì)的隸屬程度是用隸屬度來刻畫的

18、，隸屬度是用隸屬函數(shù)U(x來表示，它只能在0，1區(qū)間連續(xù)取值，即0U(x1，以隸屬度表達(dá)隸屬資格時，隸屬度數(shù)值愈大，隸屬資格愈高。利用據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)公式可計算出高平河西段的氨氮的隸屬度為0 0 0 0 1，建立模糊矩陣R，如下所示：2.5 綜合評判在進(jìn)行模糊綜合運(yùn)算對水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評價時，由于評價指標(biāo)較多，為了減少復(fù)合運(yùn)算時丟失過多信息，采用加權(quán)平均型模糊合成算子進(jìn)行運(yùn)算，即相乘相加法進(jìn)行運(yùn)算，評價效果較好。因此可得其斷面的綜合評價結(jié)果如表4所示。3 結(jié)論表4 模糊綜合評價向量B及評價結(jié)果Table 4 The conclusion and vector B of fuzzy compr

19、ehensive evaluation河流斷面評價結(jié)果高平河西0.0040.0080.0170.0000.971水東橋0.0010.0110.0070.0390.936白水河0.0010.0010.0020.0000.996后寨0.0520.0880.3980.3510.092（1）由表4分析可以得出，丹河干流在高平河西和水東橋段污染比較嚴(yán)重，屬于類水質(zhì)；主要的支流白水河污染情況也不容樂觀屬于類水，而在出省境的后寨段水質(zhì)較好為類水。從各個斷面各項目的權(quán)重中分析，我們可以得到在高平河西和水東橋段COD、氨氮的權(quán)重較大分別為0.309、0.546，與這兩段河流接納較多的眾多化工廠的廢水有關(guān)，尤其時

20、大量的化肥廠的氨氮廢水；白水河氨氮的權(quán)重占絕對優(yōu)勢為0.941，這與其是晉城市區(qū)主要的生活廢水受納體有關(guān)。表3 各斷面項目的權(quán)重集Table 3 The objective weight sets of each evaluation section段面氰化物COD氨氮揮發(fā)酚石油類高平河西0.0040.3090.5460.0230.118水東橋0.0120.3040.6200.0560.008白水河0.0010.0560.9410.0020.000后寨0.0530.2240.3110.3890.022（2）丹河流域水質(zhì)污染加劇的原因，總的來說是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長，每年排入河流中的城市工

21、業(yè)廢水、生活污水日益增多。雖然部分工業(yè)廢水得到了處理，但是由于工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)大大高于地面水標(biāo)準(zhǔn)，而且即使處理后的工業(yè)廢水也未能達(dá)標(biāo)。流域內(nèi)的支流都是一些源頭性小河，水源較少，河流本身實(shí)際成了城市工業(yè)和生活廢污水的排污渠，其中以有機(jī)污染物為主。晉城市還沒有污水處理廠，難以對全市的污水、廢水進(jìn)行綜合處理。正是上述原因造成了丹河流域的水質(zhì)惡化。因此模糊綜合評價是就不同的污染因子對總體環(huán)境影響結(jié)果進(jìn)行了討論，從評價結(jié)果來看，與丹河污染現(xiàn)狀較吻合，比較客觀地反應(yīng)了水環(huán)境質(zhì)量的狀況。參考文獻(xiàn)：1 丁桑嵐. 環(huán)境評價概論M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2001: 45-53.Ding Sanglan.

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