基于模糊数学对石佛寺水库水质进行评价

　　石佛市水库是辽宁省最大的平原水库，位于沈阳市黄家乡、法库县依牛堡乡和沈北新区，距沈阳市47 km,是辽河上惟一一座控制型水库，每日可向沈阳市提供用水 20 万 t,同时其宽阔的水域面积直接影响着水库周围以及下游平原的生态环境。库区内建有东北地区典型的表面流人工湿地，风景秀丽、物产丰富，蕴藏着各种动植物资源，能大量产出丰富物质资源，持续提供直接食用或用作加工原料的各种动植物产品。石佛寺水库的旅游资源富饶，库区滩地一望无垠，郁郁葱葱的绿化带以及独具特色的锡伯族文化使石佛寺水库棋盘山、七星山、怪坡等景点构成沈北一道亮丽风景线。但是与此同时我们不得不更加关注这片广阔富饶，风景秀丽的水域，其上游辽河的大量污染物直接流入库中，造成水库水质下降，因此我们进行了严格的水质评价并分析导致水质下降的原因。

　　1 监测断面评价因子

　　选取石佛寺水库入库口、库中以及出库口为监测点。根据地表水监测指标检测水中重金属、总磷、总氮、生化需氧量、化学需氧量等 21 项指标。检测结果见表 1.

　　2 模糊综合评价

　　模糊评价法首先为了能够充分体现各项参评水质因子在总体水环境中所占的的比重，设定了各个监测项目的权重值 Wi.再根据各个监测项目在地表水质量标准各个类别中的限值，求出各个参评因子的隶属度 R.最后通过矩阵的复合运算 B = aR,确定总体水环境的类别。
　　
　　2. 1 因子隶属度

　　本文采用降半梯形分步法计算某一参评因子 xi在与之对应的各类水质级别中的的隶属度 rij.其中设定 xi为某一评价因子的实测值，sij为第 i 项参评因子在 j 类中的限值，水质类别共 m 类。隶属度函数为：

　　式中共有 m 项因子参评，水质类别数共有n 级 .由以上计算方法分别得到石佛寺入库口、库中以及出库口各参评因子在不同类别中的的隶属度。

　　2. 2 因子权重

　　因子的权重能很好反映参评因子占总体水环境的比重。本文采用目前应用比较广泛的污染物浓度超标加权法。评价因子 i 的权重为 Wi,即：

　　通过以上方法计算出了石佛寺入库口、库中以及出库口各参评因子在不同类别中的的隶属度权重。

　　2. 3 水质综合评价等级

　　由上文计算出的隶属度矩阵和权重矩阵进行复合计算得到水质模糊综合评价矩阵 B = aR,具体见表 2.

　　由表 2 可以得出结论，入库、库中、出库 3 个监测断面的水质等级均为Ⅴ类。分析原因，首先入库、库中、出库各参评因子的权重值中总氮的权重值分别为 0. 550、0. 343、0. 522,而总氮的Ⅴ类水隶属度均为 1.因此不难分析出导致水质为Ⅴ类水的直接原因为总氮所引起。入库、库中、出库 3 个监测断面总氮的的浓度分别为 6. 06、2. 45、7. 92 mg/L,而在地表水环境质量标准中总氮的Ⅴ类标准限值为 2. 0mg / L,不难发现以上 3 个监测断面的总氮浓度分别为Ⅴ类标准限值的 3. 03、1. 225、3. 96 倍，严重超标。

　　所以主要导致石佛寺水库水质下降的原因为总氮严重超标。导致总氮超标可能由于上游辽河流域的农田氮肥的使用以及工业废水、生活污水的排放，总氮污染将会导致水质的富营养化，使藻类生长繁殖有更多的营养物质，促进藻类大量生长，加剧了生态风险。基于总氮的严重超标，我们又进行了严格的实验与分析，分别测定了 3 个断面的硝酸盐氮和氨氮含量，结果见表 3.

　　3 个断面的硝酸盐氮和氨氮与地表水质量标准限值比较均未超标，但加和却大于总氮的类水限值，因此既要进行硝酸盐氮和氨氮与地表水质量标准限值单独比较，也要将硝酸盐氮和氨氮加和与总氮标准限值进行比较，比较结果与总氮测量值一致。

　　3 结论

　　本文通过大量实验监测了石佛寺水库入库口、库中以及出库口 3 个断面的镉、铅、铜、总氮、总磷、高锰酸盐指数、硫化物、粪大肠菌群等 23 项。应用模糊数学综合评价石佛寺水库入库口、库中以及出库口 3 个断面水质质量，得出结论 3 个断面水质等级均为Ⅴ类。详细分析了导致Ⅴ类水的直接原因为总氮超标，总氮超标的可能是由于上游农田施肥以及生活污水、工业废水的排放。总氮污染直接造成水质的富营养化，藻类的大量繁殖生长，进而带来可怕的的生态危险性。

　　因此，建议严格控制上游辽河水质的质量，加强污水排放以及农田施肥的科学管理，为石佛寺水库的生态环境得以良性持续的发展做保证，让这片宽阔富饶的水域可持续的服务于辽河流域的人民。