大连市区近岸海域水质状况综合评价(网易水利).docx

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1、大连市区近岸海域水质状况综合评价I摘要 本文在模糊水文学研究中，将环境系统中对立概念之间在划分过程中不存在明确的界面的论点，拓展到一般 的环境系统，运用了超标权重矩阵和动态分级的环境质量系统模糊识别模式，对大连市区近岸海域水质状况进行了综合 评价。关键词海水资源 水质污染 环境质量模糊识别模式1 .数据来源取用200x年大连市区10个近岸海域及5个海水浴场水体污染的8项指标（1.化学需氧量2.悬浮 物3.无机氮4.活性磷酸盐5.石油类6.挥发酚7.弱化物8.铅；其中后3项，均为未检出或监测值低 于I级海水水质标准，故未列入。）的监测平均值（列入表1）,作为综合评价大连市区近岸海域水质的 基础依

2、据。Table 1 200x年大连市区近岸海域及海水浴场主要监测项目统计表单位：mg/1给出海水水质污染评价指标各级标准浓度值。见表2序号海域化学 需氧量悬浮物无机氮活性 磷酸盐石油类1金州湾2. 9216.70. 0430. 0220. 0282旅顺海域0. 77100. 1470. 0300. 0973普兰店湾1.8674.60. 1630. 0230. 0274复洲湾2. 5012.50. 1960. 0210. 0405红土堆子湾1. 7228.70. 2090. 0440. 0286大连湾1.675.31. 100.0160. 0517大窑湾0. 643.60. 0630.0100.

3、0188南部沿海0. 864.20. 1050.0120. 0279黄海北部0.517.80. 0310.0100. 05010庄河河口0. 994.40.0150. 003011棒趣岛0. 922.70. 0740. 0060.01512傅家庄0. 873.50. 1340. 0080. 02313星海湾1. 142.50. 1880.0140. 02314星海公园2. 104.70. 1310.0150. 04915凌水湾1.284. 10. 1060.0140. 032Table 2海水水质标准(GB30971997)指标IIImIV化学需氧量2345悬浮物1010100150无机氮0.

4、20.30.40.5活性磷酸盐0.0150. 0300. 0300. 045石油类0. 050. 050. 300. 50挥发酚0. 0050. 0050.010. 05氯化物0. 0050. 0050. 100. 20铅0. 0010. 0050.0100. 0502 .环境质量模糊模式识别综合评价理论与模型同根据表1、表2情况可知：大窑湾、南部沿海、黄海北部、庄河河口及5个海水浴场等地水质监测项目完全符合海水水质污染评价各项指标I级标准浓度值。因此，作有如下的金州湾、旅顺海域、普兰 店湾、复洲湾、红土堆子湾、大连泄，6个近岸海域水质污染评价分析：实测指标矩阵：-2.92 0.771.862

5、.501.72 1.67-16.71()74.612.528.75.35x6 =0.043 0.147 0.163 0.1960.209 1.10二（与）（1）0.022 0.030 0.023 0.0210.044 0.0160.028 0.097 0.027 0.0400.028 0.051水质标准矩阵：23451010100150Y5x4=0.20.30.40.5=（%）(2)0.015 0.030 0.030 0.0450.05 0.05 0.30 0.50式中i=1, 2,，5; j = 1, 2,，5; h = 1,2,4。用于浓度值越大环境污染越重的指标i隶属度公式:1勺之以Xi

6、j %小rij =1- %/纭人-为/三为用于浓度值越小环境污染越重的指标i隶属度公式：1Xg W yicy.t - x.rij = P-y,c yu根据规定，可用公式（3）将矩阵（1）变换为对于污染程度的实测浓度隶属度矩阵:-0.307000.167000.04800.4610.0180.1340&x6 =00000.031=(5 )(5)0.2330.50.2670.200.9670.03300.1040000.002标准浓度隶属度矩阵确定公式:(6)式中丫出一指标i的第h级标准浓度值；5由指标i的第h级标准浓度对污染的隶属度。类似地,可用公式(6)将矩阵(2)变换为对于污染程度的标准浓度

7、隶属度矩阵:-0 0.333 0.667000.643 1S5x4 =0 0.333 0.667 1=($巾) 0 0.50.51000.556 1将矩阵及5,6按列归一化得超标权重矩阵:-0.522000.434000.08200.6330.0470.1180叫蛀=00000.0270.966二(Wu )(8)0.3960.8280.3670.5190.8550.03200.1720000.002距离参数p采用2。对不同的样本j,k的上限值与和下限值aj不一定相同。现以j=l的金州湾海域为例简述与 和a 的确定。当上1时，由矩阵x6可知：rj=1 = (rn r21 r31 r41 r51)

8、T = ( 0.307, 0.048, 0, 0.233, 0 )T (9)将向量Ki中的r“=0.307与矩阵S5x4第一行的元素值作以比较，可知7=0. 307介于0与0. 333之间，即落入I级、II级之间。2尸048与矩阵Ssz第二行的元素值作以比较，可知J尸()48介于0与 0. 643之间，即落入II级、IH级之间。类似地，可知卬、小落入I级，g落入11级、山级之间。综合 起来可知k的上限值0=3,下限值al。对于j=l,由矩阵W5X5可知:w .tl = (wu w21 w3l w4I w51)T=( 0. 522, 0. 082, 0, 0. 396, 0 ) (10) 由p

9、= 2, j = 1 , c = 3 ,m=5最优模糊分级矩阵元素的公式为(11)CZ/t=iZ（得1% -邑力忙 1=1(%, f |) =i式中的 h =ap Hj+1,c; bj= 1, 2, 3O将有关数据代入式（ID中（编制程序）得到：包OoOo= 0. 212 , 22i = 0.639 ,。霜=0. 149 ,根据 V uh- = 1 有 2%ih=Uj对j = 2 , 3 , 4 , 5 , 6。进行计算，得到p =2大连市区6个海域对各级别的相对隶属度矩阵:0.2120.002().1510.5660.015().0010.6390.9480.1550.3080.0640.0

10、020.1490.050.6940.1260.0630.00900000.8580.988（2%）（12）再采用距离参数p = 1 ,应用公式:u. -=hj(13)mEk=lih2, 3,4, 6o进行类似计算，得到p二l大连市区6个海域对各级别的相对隶属度矩阵:-0.1700.0020.1710.5570.0270.00 r0.7350.0950.9480.0500.1830.6460.3350.1080.1070.0840.0020.009=（人）（M）00000.7820.988E(wuHjsik|)p对j = i14x6Z(Wij|% - i=lm根据矩阵it/.、24x6得到P=1

11、，2。的样本集对各级别的平均相对隶属度矩阵:-0.1910.0020.1610.5620.0200.00 f0.6870.9480.1690.3220.0860.002U 4x6 =0.1220.0500.6700.1160.0740.009(15)00000.8200.988由级别特征值向量公式:Mil 12. Win一 (1,2, c) ll2 U 22. U2n=（乩凡,，凡）（16） W cl II c2 U cn得到大连市区6个海域的级别特征值向量:0.191 0.002 0.161 0.562 0.020 0.0010.687 0.948 0.169 0.322 0.086 0.0

12、02H :(1, 2, 3, 4) 0.122 0.050 0.670 0.116 0.074 0.00900000.820 0.988=(1.931, 2.048,2.509, 1,554, 3.694, 3.984)3.结果分析根据级别特征值向量H及如上的计算过程，大连市区近岸海域水质污染状况分析如下：200x年大连市近岸海域，主要污染物为无机氮，其次是石油类和活性磷酸盐。污染相对较重的海域 为大连湾，尤其是无机氮呈上升趋势，活性磷酸盐略有升高，石油类明显下降；红土堆子湾活性磷酸盐 略有偏高相对污染较重；南部沿海石油类、无机氮和活性磷酸盐均呈下降趋势；大窑湾海域水质保持良 好。1 .大连湾

13、大连湾海域主要污染物为无机氮，年均值1.012 mg/1超H级海水水质标准2. 4倍，超IV级海水水 质标准i.o倍，其它监测项目年均值均符合n级水水质标准，综合评价结果为w级海水水质。2 .大窑湾、南部沿海、黄海北部、庄河河口海域大窑湾、南部沿海、黄海北部、庄河河口海域水质监测项目年均值均符合海水水质污染评价各项指 标I级标准浓度值，故为I级海水水质。3 .海水浴场（棒槌岛、傅家庄、星海湾、星海公园、凌水湾）棒槌岛、傅家庄、星海湾、星海公园、凌水湾水质监测项目年均值均符合海水水质污染评价各项指 标I级标准浓度值，故为I级海水水质。（如果作大肠菌群分析，那么星海湾、星海公园水质相对较差 些。）

14、4 .金州湾金州湾海域主要污染物为悬浮物，年均值16.7mg/l超H级海水水质标准（）.67倍，其它监测项目年 均值均符合海水水质污染评价各项指标I级标准浓度值，水质综合评价结果为I级至H级海水。5 .旅顺海域旅顺海域主要污染物为石油类、活性磷酸盐，石油类年均值0. 097mg/l超n级海水水质标准1. 0倍, 活性磷酸盐均值0. 030mg/l在I级至III级水之间，其它监测项目年均值均符合海水水质污染评价各项指 标I级标准浓度值，水质综合评价结果为n级海水。6 .普兰店湾普兰店湾海域主要污染物为悬浮物，年均值74.6mg/l超II级海水水质标准6. 5倍，活性磷酸盐年 均值0. 023mg

15、/l在I级至H级水之间，其它监测项目年均值均符合海水水质污染评价各项指标I级标准 浓度值，水质综合评价结果为n级至m级海水。7 .复洲湾复洲湾海域主要污染物为悬浮物，年均值12. 5mg/l超n级海水水质标准0.2倍，活性磷酸盐年均 值0. 021mg/l在I级至H级水之间，其它监测项目年均值均符合海水水质污染评价各项指标I级标准浓 度值，水质综合评价结果属于I级至n级海水。8 .红土堆子湾红土堆子湾海域主要污染物为悬浮物，年均值28.7mg/l超n级海水水质标准1.9倍，活性磷酸盐 年均值0.044mg/l接近IV级，超H级海水水质标准0.5倍，其它监测项目年均值均符合海水水质污染评 价各项指标I级标准浓度值，水质综合评价结果属于III级至IV级水之间。参考文献：1 .陈守煜，熊德琪，城市大气环境质量评价模糊识别理论模型，环境科学研究，1993.陈守煜，熊德琪，湖泊营养化评价模糊集理论与模型，湖泊科学，19932 .陈守煜，工程水文水资源系统模糊集分析理论与实践，大连理工大学出版社97卷，第三章.郝云、尚晓成、张学峰从黄河潼关小浪底河段发生严重污染谈黄河水资源保护问题水问题论坛1999.3