模糊層次綜合分析模型應(yīng)用

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1、模糊層次綜評模型及應(yīng)用實(shí)例摘要：介紹了模糊層次法評價水環(huán)境質(zhì)量的基本原理和方法步驟，建立了水環(huán)境質(zhì)量綜合評價模型。利用該評價方法就無錫市主要河流上控制斷面的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行了具體分析計算，確定水質(zhì)優(yōu)劣等級，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)量綜合評價模糊AHPMATLAB1建立水質(zhì)綜合評價的指標(biāo)體系1.1水質(zhì)綜合評價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)上用模糊綜合評測理論進(jìn)行單指標(biāo)和綜合評價。1.2水質(zhì)綜合評價指標(biāo)體系的建立進(jìn)行水質(zhì)綜合評價首先要設(shè)立相應(yīng)的綜合評價指標(biāo)體系。一般應(yīng)遵循完全性、簡單性、客觀性等幾項原則。據(jù)此建立能全面

2、反映水質(zhì)狀況的綜合評價指標(biāo)體系，歸納如下表1水質(zhì)綜合評價指標(biāo)體系項目內(nèi)容PH值（無量綱）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模糊層次綜合評價的方法原理模糊評價即在評價過程中引入模糊性概念，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)來處理水質(zhì)評價的一些問題，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價系統(tǒng)的各種要素進(jìn)行兩兩比較，并計算出各要素的權(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、對水質(zhì)進(jìn)行綜合評價的方法稱為模糊層次綜合評價。2.1建立評價因素集建立影響評價對象的n個因素組成的集合，稱因素集2.2建立決策集建立有m個評語結(jié)果組成的評價集，亦稱決策集2.3建立隸屬函數(shù)確定單因素評價矩陣R應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的基本概念，評價因素集中每一個指標(biāo)隸屬于評語集中不同評語分級的程度，稱為隸屬度。隸屬函數(shù)一般以uV(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。評價因素集U中全部指標(biāo)隸屬度的合成，即為單因素評價矩陣。（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)測的各指標(biāo)值帶入隸屬函數(shù)，即可求得第j個因素的單因素模糊評價為V上的模糊子集（2）于是單因素評價矩陣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)綜合評價指標(biāo)體系，通過兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣（4）表示相對于水質(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計算重要性排序借助MATLAB軟件計算判斷矩陣的最大特征值及與之相對應(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，認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，則對應(yīng)的特征向量可以作為排序的權(quán)重向量。2.4.4模糊層次綜合評價由模糊評判綜合原理得：（6）對的所得結(jié)果進(jìn)行歸一化，并取，即得綜合評判結(jié)果。3水環(huán)境模糊層次綜合評價實(shí)例將上述模型應(yīng)用于對無錫市周邊數(shù)條河流的水環(huán)境評價。3.1評價指標(biāo)及基本數(shù)據(jù)對無錫市周邊數(shù)條河流進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容和結(jié)果（數(shù)據(jù)來源于《太湖水資源水環(huán)境研究》第133頁）如下表3無錫市主要河流水質(zhì)監(jiān)測結(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評價指標(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建立單因素評價矩陣將斷面W1的各實(shí)測值代入公式（1）得該斷面的單因素評價矩陣R1同理，可得其他各斷面的單因素評價矩陣。3.5確定各因素

8、的權(quán)重3.5.1通過對該