模糊層次綜合分析模型應(yīng)用

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1、模糊層次綜評(píng)模型及應(yīng)用實(shí)例摘要：介紹了模糊層次法評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量的基本原理和方法步驟，建立了水環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模型。利用該評(píng)價(jià)方法就無(wú)錫市主要河流上控制斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了具體分析計(jì)算，確定水質(zhì)優(yōu)劣等級(jí)，為后續(xù)污染優(yōu)先防控治理工作奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：水環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模糊AHPMATLAB1建立水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系1.1水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的基本思路是用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重，在此基礎(chǔ)上用模糊綜合評(píng)測(cè)理論進(jìn)行單指標(biāo)和綜合評(píng)價(jià)。1.2水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立進(jìn)行水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)首先要設(shè)立相應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。一般應(yīng)遵循完全性、簡(jiǎn)單性、客觀性等幾項(xiàng)原則。據(jù)此建立能全面

2、反映水質(zhì)狀況的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，歸納如下表1水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系項(xiàng)目?jī)?nèi)容PH值（無(wú)量綱）6～9感官性因素色、味、嗅、透明度、渾濁度、懸浮物、總固體氧平衡因子類溶解氧、化學(xué)耗氧量、生化需氧量營(yíng)養(yǎng)鹽因子類硝酸鹽、氨鹽、硫酸鹽毒物因子類揮發(fā)酸、氰化物、汞、鉻、砷、鎘、鉛、有機(jī)氯微生物因子類大腸桿菌2模糊層次綜合評(píng)價(jià)的方法原理模糊評(píng)價(jià)即在評(píng)價(jià)過(guò)程中引入模糊性概念，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理水質(zhì)評(píng)價(jià)的一些問(wèn)題，以反映水質(zhì)質(zhì)量狀況或水體污染程度的不確定性；層次分析法是將要評(píng)價(jià)系統(tǒng)的各種要素進(jìn)行兩兩比較，并計(jì)算出各要素的權(quán)重，根據(jù)綜合權(quán)重按最大權(quán)重原則確定最優(yōu)方案。將這兩種方法相結(jié)合

3、對(duì)水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法稱為模糊層次綜合評(píng)價(jià)。2.1建立評(píng)價(jià)因素集建立影響評(píng)價(jià)對(duì)象的n個(gè)因素組成的集合，稱因素集2.2建立決策集建立有m個(gè)評(píng)語(yǔ)結(jié)果組成的評(píng)價(jià)集，亦稱決策集2.3建立隸屬函數(shù)確定單因素評(píng)價(jià)矩陣R應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的基本概念，評(píng)價(jià)因素集中每一個(gè)指標(biāo)隸屬于評(píng)語(yǔ)集中不同評(píng)語(yǔ)分級(jí)的程度，稱為隸屬度。隸屬函數(shù)一般以u(píng)V(x)表示，其含義是：因素集U中的某一指標(biāo)隸屬于模糊集合的程度，其取值在[0，1]區(qū)間，并以rji表示。此值即為uj的隸屬度。評(píng)價(jià)因素集U中全部指標(biāo)隸屬度的合成，即為單因素評(píng)價(jià)矩陣。（1）根據(jù)各指標(biāo)的特征，擬定各隸屬函數(shù)為線性函數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（

4、1）將實(shí)測(cè)的各指標(biāo)值帶入隸屬函數(shù)，即可求得第j個(gè)因素的單因素模糊評(píng)價(jià)為V上的模糊子集（2）于是單因素評(píng)價(jià)矩陣R為（3）2.4用層次分析法建立權(quán)重集2.4.1兩兩比較構(gòu)造判斷矩陣根據(jù)上面建立的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣（4）表示相對(duì)于水質(zhì)狀況而言，指標(biāo)與的比較，采用1～9的標(biāo)度得到的比重要的程度。2.4.2計(jì)算重要性排序借助MATLAB軟件計(jì)算判斷矩陣的最大特征值及與之相對(duì)應(yīng)特征向量。2.4.3一致性檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)指標(biāo)為（5）其中；——判斷矩陣的隨機(jī)一致性指標(biāo)，如下表2隨機(jī)一致性指標(biāo)n1234567RI000.580.91.121.

5、241.32n891011121314RI1.411.451.491.511.541.561.58當(dāng)時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，則對(duì)應(yīng)的特征向量可以作為排序的權(quán)重向量。2.4.4模糊層次綜合評(píng)價(jià)由模糊評(píng)判綜合原理得：（6）對(duì)的所得結(jié)果進(jìn)行歸一化，并取，即得綜合評(píng)判結(jié)果。3水環(huán)境模糊層次綜合評(píng)價(jià)實(shí)例將上述模型應(yīng)用于對(duì)無(wú)錫市周邊數(shù)條河流的水環(huán)境評(píng)價(jià)。3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)及基本數(shù)據(jù)對(duì)無(wú)錫市周邊數(shù)條河流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容和結(jié)果（數(shù)據(jù)來(lái)源于《太湖水資源水環(huán)境研究》第133頁(yè)）如下表3無(wú)錫市主要河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果（單位：mg/L）河流斷面揮發(fā)酚CODTP石油類NH3-NC

6、r6+轉(zhuǎn)水河W10.00731.60.620.2111.40.002W20.2142.00.280.494.410.002新興塘W30.78438.30.270.575.600九里河W40.43227.40.210.414.500W50.00412.55.510.093.830北興塘W60.01434.60.300.168.230.002W70.00430.20.580.393.980.002東亭港W80.02540.20.620.6410.10.002吼山港W90.00426.10.240.156.100.025三壩港W100.00423.90.220.155

7、.450.0023.2評(píng)價(jià)指標(biāo)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)表4據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）（單位：mg/L）指標(biāo)一類二類三類四類五類揮發(fā)酚0.0020.0020.0050.010.1COD1515203040TP0.020.10.20.30.4石油類0.050.050.050.51.0NH3-N0.150.51.01.52.0Cr6+0.010.050.050.050.13.3建立決策集依《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》建立決策集3.4建立單因素評(píng)價(jià)矩陣將斷面W1的各實(shí)測(cè)值代入公式（1）得該斷面的單因素評(píng)價(jià)矩陣R1同理，可得其他各斷面的單因素評(píng)價(jià)矩陣。3.5確定各因素

8、的權(quán)重3.5.1通過(guò)對(duì)該