環(huán)境質(zhì)量評價的數(shù)學(xué)模型

1、環(huán)境質(zhì)量評價和系統(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)量評價的數(shù)學(xué)模型4 .污染源評價和總量管理5 .大氣環(huán)境質(zhì)量評價和影響預(yù)測6 .水環(huán)境質(zhì)量評價和影響預(yù)測7 .環(huán)境噪聲影響預(yù)測和評價8 .環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化9 環(huán)境質(zhì)量評價的數(shù)學(xué)模型3.1指數(shù)評價模型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模糊綜合評價法3.3污染物的運動變化模型3.3.1污染物在環(huán)境介質(zhì)中的運動的基本模型3.1指數(shù)評價模型，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)境中的實際濃度超過評價標準，即超過標準的倍數(shù)。 PS的數(shù)值越大，表示這個個別的環(huán)境質(zhì)量越差。 因此，對于溶解氧和pH值，其個別水質(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)計量權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的基本出發(fā)點是，各種環(huán)境因子對環(huán)境的影響不均勻，其影響應(yīng)計入各環(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)等級標準如下： (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)量日平均一級標準；(2)對應(yīng)于API 100的污染物濃度為國家空氣質(zhì)量日平均二級標準為了對大氣污染進行綜合分類，首先需要分別計算每個污染因子的大氣污染指數(shù)。 參照上述大氣污染指數(shù)等級標準的幾個原則，各項目有各種等級標準，表3-4有大氣污染指數(shù)等級標準(試行) (2000年4月27日公布)，大氣污染指數(shù)API的計算方法是監(jiān)測點各污染物濃度的日平均值和各等級標準的限制確定與該濃度值對應(yīng)時的API所在的API指數(shù)區(qū)間，按照插值法計算該污染物濃

4、度的API值。 因為、測定的可吸入顆粒物濃度值為200g/NM3，所以API、計算環(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模型，按照一定的聚類方法，比較計算的綜合指數(shù)和環(huán)境質(zhì)量的實際情況，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、表3-7大氣環(huán)境中的污染物濃度(mg/Nm3 )和單因素評價、模糊綜合評價法、1 .環(huán)境質(zhì)量評價的不確定性分析2 .模糊集合理論的介紹模糊評價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，表示成員高，相反，所屬度的值接近0時，表示所屬度低。模糊集合用符號說明成員資格，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)量模糊評價中的集合，(1)環(huán)境質(zhì)量的要素集合選擇了m個污染物評價要素，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個要素的向量。 這里的污染物因子在測量時具有不同的數(shù)值，污染物因子可以取整個值，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行環(huán)境質(zhì)量評價時使用的

6、環(huán)境質(zhì)量標準。 環(huán)境質(zhì)量標準應(yīng)該用矩陣表示，評價標準對m個污染物因子，分別規(guī)定了n個等級的標準值。 (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級標準，即：第I類污染因子對j級標準的歸屬度。 矩陣中的矩陣元素(ri1rin )是第I種污染物因子對各級標準的所屬度。 矩陣中的列要素(r1j .rmj )是各種污染物因子對第j級標準的所屬度。 1，2m個污染因子，1，2n (評價基準n級)，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、三級基準(4.0和6.0 )之間，接近二級基準。 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)于第一至第三級標準的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)量分類的模糊評價法、環(huán)境質(zhì)量的模糊評價法，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)和評價矩陣v (各種基準對因子的要求)，求出向量b (環(huán)境歸屬類別)。 當模糊向量a和模糊關(guān)系矩陣r已知時，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，以及計算模糊向量b的兩個計算模型：計算模型之一： m1 (8722222222222222222 bj=AHHHHHHHR )=max (min (a1，r1j).min(am，rmj ) ) (j=1，2，n )根據(jù)運算模型的m2 2) .n )，B=A.R，河川水質(zhì)監(jiān)測值(mg/l )，階級代表值和基點值的對應(yīng)濃度(mg/l )，模糊集合運算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的計算：

9、M2(*，) bj=(ai * rij )=max (a1 * r1j ) . (am * r1j ) 1.145 13.49，120 )、3.3污染物的運動變化模型、3.3.1污染物在環(huán)境介質(zhì)上的運動變化的基本模型、3.3.2污染物的運動變化的基本模型、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)量評價的數(shù)學(xué)模型學(xué)習(xí)點，1 )環(huán)境質(zhì)量指數(shù)評價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)的計算式平均型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的計算式計量權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的計算式內(nèi)梅羅指數(shù)的計算式(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。在計算式(3)的環(huán)境質(zhì)量評價