環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的數(shù)學(xué)模型

1、環(huán)境質(zhì)量評價(jià)和系統(tǒng)分析，安徽工業(yè)大學(xué)建設(shè)學(xué)院2004年6月8日，目錄1 .環(huán)境質(zhì)量評價(jià)和系統(tǒng)分析2 .數(shù)學(xué)模型的概要3 .環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的數(shù)學(xué)模型4 .污染源評價(jià)和總量管理5 .大氣環(huán)境質(zhì)量評價(jià)和影響預(yù)測6 .水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)和影響預(yù)測7 .環(huán)境噪聲影響預(yù)測和評價(jià)8 .環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化9 環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的數(shù)學(xué)模型3.1指數(shù)評價(jià)模型3.1.1單因子指數(shù)3.1.2多因子指數(shù)3.1.3空氣污染指數(shù)3.2環(huán)境質(zhì)量的分層聚類模型3.2.1積分值分層法3.2.2模糊綜合評價(jià)法3.3污染物的運(yùn)動(dòng)變化模型3.3.1污染物在環(huán)境介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)的基本模型3.1指數(shù)評價(jià)模型，環(huán)境質(zhì)量指數(shù)就是這樣有代表性的數(shù)量，是質(zhì)量好壞的特征

2、，既表示單一因子的，也表示多因子的環(huán)境質(zhì)量狀況。 3.1.1單因子指數(shù)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)為無量綱數(shù)，表示污染物在環(huán)境中的實(shí)際濃度超過評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即超過標(biāo)準(zhǔn)的倍數(shù)。 PS的數(shù)值越大，表示這個(gè)個(gè)別的環(huán)境質(zhì)量越差。 因此，對于溶解氧和pH值，其個(gè)別水質(zhì)參數(shù)具有不同的定義式。、3.1.2多因子指數(shù)、1 .平均型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)計(jì)量權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的基本出發(fā)點(diǎn)是，各種環(huán)境因子對環(huán)境的影響不均勻，其影響應(yīng)計(jì)入各環(huán)境因子的加權(quán)系數(shù)。(3-7)、3.N.L.Nemerow (尼梅洛)指數(shù)是顯示最大值的計(jì)量權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，3.1.3空氣污染指數(shù)、空氣污染指數(shù)(Air Pollution Index，簡稱

3、API )通常希望被監(jiān)視該方法適合顯示城市短期空氣質(zhì)量狀況和變化趨勢。 空氣污染指數(shù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下： (1)對應(yīng)于空氣質(zhì)量指數(shù)API 50的污染物濃度為國家空氣質(zhì)量日平均一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；(2)對應(yīng)于API 100的污染物濃度為國家空氣質(zhì)量日平均二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為了對大氣污染進(jìn)行綜合分類，首先需要分別計(jì)算每個(gè)污染因子的大氣污染指數(shù)。 參照上述大氣污染指數(shù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的幾個(gè)原則，各項(xiàng)目有各種等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，表3-4有大氣污染指數(shù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(試行) (2000年4月27日公布)，大氣污染指數(shù)API的計(jì)算方法是監(jiān)測點(diǎn)各污染物濃度的日平均值和各等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的限制確定與該濃度值對應(yīng)時(shí)的API所在的API指數(shù)區(qū)間，按照插值法計(jì)算該污染物濃

4、度的API值。 因?yàn)?、測定的可吸入顆粒物濃度值為200g/NM3，所以API、計(jì)算環(huán)境質(zhì)量的分層聚類模型、環(huán)境質(zhì)量分層聚類模型也稱為功能評價(jià)模型，按照一定的聚類方法，比較計(jì)算的綜合指數(shù)和環(huán)境質(zhì)量的實(shí)際情況，對環(huán)境質(zhì)量特征值的表3-6積分值法的環(huán)境質(zhì)量等級(jí)、表3-7大氣環(huán)境中的污染物濃度(mg/Nm3 )和單因素評價(jià)、模糊綜合評價(jià)法、1 .環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的不確定性分析2 .模糊集合理論的介紹模糊評價(jià)法中被最基本使用的是隸屬和隸屬函數(shù)。 成員度表示要素u屬于模糊集合u的程度即模糊集合的判斷用要素對該集合的依賴度的大小來表現(xiàn)。 這不重要的是模糊集合界線，不影響元素屬于集合的判斷，所屬度的概念是一般集合

5、論和模糊集合論的重要區(qū)別。 成員函數(shù)的取值可以是區(qū)間 0，1 中的任意數(shù)，成員值接近1時(shí)，表示成員高，相反，所屬度的值接近0時(shí)，表示所屬度低。模糊集合用符號(hào)說明成員資格，其中i表示元素ui對f的成員資格值，其中u、v、w是特定集合的箭頭，u的元素是、f是u的有限模糊子集。 3、環(huán)境質(zhì)量模糊評價(jià)中的集合，(1)環(huán)境質(zhì)量的要素集合選擇了m個(gè)污染物評價(jià)要素，按一定順序排列，形成了要素集合。 環(huán)境質(zhì)量的因素是具有m個(gè)要素的向量。 這里的污染物因子在測量時(shí)具有不同的數(shù)值，污染物因子可以取整個(gè)值，構(gòu)成了環(huán)境質(zhì)量的要素論域上的向量空間。 (2)環(huán)境質(zhì)量的評論集合環(huán)境質(zhì)量的評論集合是指進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評價(jià)時(shí)使用的

6、環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該用矩陣表示，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對m個(gè)污染物因子，分別規(guī)定了n個(gè)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)值。 (3)要素和評論間的關(guān)系矩陣R (4)要素論域上的模糊子集(5)評語論域上的模糊子集，ui是第I個(gè)污染因子(例如COD )，ai是所屬度，表示了該污染因子對環(huán)境污染的作用。 4、關(guān)系矩陣中元素的求解，矩陣中的元素，rij是第I類污染因子，可能位于第j級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即：第I類污染因子對j級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的歸屬度。 矩陣中的矩陣元素(ri1rin )是第I種污染物因子對各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的所屬度。 矩陣中的列要素(r1j .rmj )是各種污染物因子對第j級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的所屬度。 1，2m個(gè)污染因子，1，2n (評價(jià)基準(zhǔn)n級(jí))，如果

7、已知測定的環(huán)境中的CO日平均濃度值為4.5 mg/Nm3，則該值位于二、三級(jí)基準(zhǔn)(4.0和6.0 )之間，接近二級(jí)基準(zhǔn)。 用成員度描述方法的程度的方法在4.0和6.0之間成比例地求解。 這些是對應(yīng)于第一至第三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的rCO，且1=0、rCO、2=0.75、rCO、3=0.25，從而可以獲得所有關(guān)系矩陣元素的值。 5 .確定環(huán)境質(zhì)量分類的模糊評價(jià)法、環(huán)境質(zhì)量的模糊評價(jià)法，回歸到已知要素論域中的模糊子集a (污染物因子的濃度水平)和評價(jià)矩陣v (各種基準(zhǔn)對因子的要求)，求出向量b (環(huán)境歸屬類別)。 當(dāng)模糊向量a和模糊關(guān)系矩陣r已知時(shí)，綜合評估模糊子集是B=A.R，5 .確定環(huán)境質(zhì)量分類的模糊評估

8、方法，以及計(jì)算模糊向量b的兩個(gè)計(jì)算模型：計(jì)算模型之一： m1 (8722222222222222222 bj=AHHHHHHHR )=max (min (a1，r1j).min(am，rmj ) ) (j=1，2，n )根據(jù)運(yùn)算模型的m2 2) .n )，B=A.R，河川水質(zhì)監(jiān)測值(mg/l )，階級(jí)代表值和基點(diǎn)值的對應(yīng)濃度(mg/l )，模糊集合運(yùn)算B=A.R，a=(1.375，5.50，0.39，4.60，14.4，2.60，120，0.6，0.8，1 0.038 )的0.0027，0.031，0.098，0.018，0.817，0.0041，0.0054，0.0068 )，模型2的計(jì)算：

9、M2(*，) bj=(ai * rij )=max (a1 * r1j ) . (am * r1j ) 1.145 13.49，120 )、3.3污染物的運(yùn)動(dòng)變化模型、3.3.1污染物在環(huán)境介質(zhì)上的運(yùn)動(dòng)變化的基本模型、3.3.2污染物的運(yùn)動(dòng)變化的基本模型、1 .零維模型是基于質(zhì)量維持平衡的完全混合反應(yīng)器的平衡方程式，即零維模型，一維、環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)點(diǎn)，1 )環(huán)境質(zhì)量指數(shù)評價(jià)模型包括單因子指數(shù)和多因子指數(shù)兩種。 單因子指數(shù)的計(jì)算式平均型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算式計(jì)量權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算式內(nèi)梅羅指數(shù)的計(jì)算式(2)空氣污染指數(shù)API用于將一般被監(jiān)測的幾種空氣污染物濃度簡化為單一的概念性指數(shù)值形式，并逐步表現(xiàn)空氣污染的程度和空氣質(zhì)量狀況。在計(jì)算式(3)的環(huán)境質(zhì)量評價(jià)