【基于模糊綜合評價法的城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價案例6200字（論文）】

第一章數(shù)據(jù)來源及研究方法1.1研究背景在近些年來，人們在交通和工業(yè)等方面的需求在不斷增多，伴隨著空氣質(zhì)量問題也演變地愈加嚴重。我們的生活因為這些空氣問題在一定程度上也受到了影響，例如，環(huán)境因此受到了破壞，生物圈也被此侵害，人體也伴隨著產(chǎn)生一系列疾病等等。目前為止我國存在的環(huán)境大氣污染問題仍然呈現(xiàn)出非常嚴重的幾種形式,其中尤其以黑色煤煙型大氣污染最為嚴重。城市地區(qū)大氣環(huán)境介質(zhì)中的粒物和細懸浮顆粒的濃度嚴重出現(xiàn)超標,機動汽車尾氣排放量逐漸明顯增高,NOx的排放濃度不斷上升加重,SO2等重污染物的排放濃度污染水平高居不下，而SO2則是大氣污染排放總量中的罪魁禍首,國民經(jīng)濟發(fā)展如日中天,加劇了煤炭等能源的需求量,煤炭的大量使用，加大了SO2污染所引起的持續(xù)酸雨大水腐蝕范圍,據(jù)統(tǒng)計，目前年平均持續(xù)降水濃度ph的數(shù)值遠遠小于5.6。其次指的就是電廠煙塵、粉塵的大氣污染,火電廠和大型工業(yè)鍋爐廠都是電廠煙塵的主要大氣排放源,很多發(fā)達的地方電廠使用的大多數(shù)都是簡單低效的空氣除塵器,所以電廠煙塵的年排放量不出意外就是發(fā)達國家大型燃煤電廠的5-10倍。最后一個就是大型機動車兩側(cè)排氣管的污染,伴隨著時代的進步，國民經(jīng)濟的不斷推動,我國對于大型機動車的需求在不斷增加，導致機動車數(shù)量也越來越多。其中那些大中型城市的道路機動車行駛數(shù)量遠遠高于去年全國城市機動車數(shù)量平均水平。汽車在使用過程中排放比較多的氣體就是一氧化氮,使得在氣體排放中氮氧化和物和另外一些碳氫化和物所占的比例有所增加,加上各大城市地區(qū)人口密集,交通工具運輸量也比較大,機動車車輛排氣中的污染在城市大氣污染排放中的總體占比也在不斷上升。人們對空氣污染控制的基本意識也隨著國內(nèi)空氣污染對其影響的不斷深化在進一步得到提升,對于不同的空氣影響因素都持有不同的控制對策。空氣污染的嚴重危害和有效治理也已經(jīng)逐漸成為了一個人們時刻關(guān)注的重大社會問題。1.2研究區(qū)概況四川省成都市在地理板塊上屬于盆地，也就是我們熟知的四川盆地，并且成都市在這個盆地的中心位置，地勢相對來說也比較平坦，四周環(huán)山，地形呈現(xiàn)封閉狀態(tài)，因此表現(xiàn)出明顯的城市熱島效應(yīng)，占地面積達到1.46萬平方公里，常年居住在此的人口達1600余萬人。四川盆地最為明顯的特征就是在地形上呈現(xiàn)出地下深盆底,盆底最多只能蓄水2000m,四川盆地被高原和山川包圍著，位于青藏高原，云貴高原，秦嶺，大巴山還有巫山中間。這一獨特的地形條件使得污染物氣體排放不順和擴散起來比較有難度,緊接著就帶來了一系列的大氣重程度污染問題。在如今快速推進城鎮(zhèn)化的發(fā)展進程中,成都市區(qū)在不斷地快速發(fā)展,公共運輸在城際之間也變得越來越便利。由于復雜的物理地形、獨特的全球氣候變化條件和特殊工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu),導致成都市的地區(qū)空氣質(zhì)量變化狀況與其他不同地區(qū)相比有明顯不同。在快速發(fā)展經(jīng)濟的同時，卻弱化和忽略了對環(huán)境的保護，緊接著引發(fā)了一系列環(huán)境污染問題，特別是大氣環(huán)境質(zhì)量污染問題。大氣污染是一種十分復雜的現(xiàn)象，不僅與污染物的排放量有關(guān)，而且與氣象要素有極為密切的關(guān)系。大氣質(zhì)量污染問題已經(jīng)成為是當今全世界都對之非常重視的一個問題,成都市因為位于我國比較特殊的熱帶氣候區(qū)域，特殊地理氣候環(huán)境以及為了符合城市規(guī)劃建設(shè)需求,因此也對成都市的城市大氣環(huán)境污染質(zhì)量控制提出了更高的要求。1.3數(shù)據(jù)來源與評價標準以成都市生態(tài)環(huán)境局2013--2020年大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，見圖1.1。圖1.1成都2013—2020年大氣環(huán)境質(zhì)量狀況參考《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012),選取3個地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量污染影響因子分別為SO2、NO2、PM10,通過分析運用模糊數(shù)學進行綜合評價方法和超標倍數(shù)賦權(quán)法來研究這三個質(zhì)量污染影響因子對成都市地區(qū)大氣環(huán)境整體質(zhì)量污染造成的直接影響,這三個大氣環(huán)境質(zhì)量污染影響因子中的權(quán)重分配系數(shù)和隸屬度都可以通過上述以上兩種方法來獲得,從而可做出較為客觀的評價。大氣環(huán)境質(zhì)量綜合評價是研究這個課題所用到的方法，它可以幫助我們確定我們選擇研究地區(qū)在研究時間段內(nèi)的大氣綜合質(zhì)量在國家標準評價體系下所對應(yīng)的等級。環(huán)境質(zhì)量影響體系具有模糊性、多變性和復雜性,這來源于其影響因素都有著不確定性、模糊性，其定義不具備準確性，基于這些性質(zhì)，在對其進行表述時，往往要求我們需要用模糊的數(shù)學語言形式。第2章成都市大氣環(huán)境質(zhì)量綜合評價方法2.1空氣中污染物濃度的監(jiān)測以成都市環(huán)境監(jiān)測中心監(jiān)測站在中心城區(qū)域內(nèi)設(shè)立的三個主要常規(guī)空氣監(jiān)測點，對成都市2013年-2020年的城區(qū)空氣質(zhì)量主要大氣污染物SO2、NO2、PM10的年平均值作為綜合評價的數(shù)據(jù)對象,具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)情況見統(tǒng)計表1-1。確定污染集為U={u(SO2),u(NO2),u(PM10)}表1-1成都市2013—2020年空氣中污染物濃度檢測結(jié)果年份SO2(μg/m3)NO2(μg/m3)PM10(μg/m3)2013316315020141959123201514531082016145410520171153882018948812019642682020637642.2評價標準根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)將成都市的空氣環(huán)境質(zhì)量分為兩級，見表2-2。表2-2成都市空氣質(zhì)量分級標準等級SO2(μg/m3)NO2(μg/m3)PM10(μg/m3)Ⅰ級204040Ⅱ級604070確定評價集V={v(Ⅰ級),v(Ⅱ級)}2.3確定權(quán)重模糊矩陣A權(quán)重模糊矩陣中的綜合評價考慮到每一項權(quán)重因子在整個總體中所對應(yīng)占的重要地位,從而對所有權(quán)重因子進行綜合分配，最后形成一個行矩陣,即記為A=(a1,a2,...,an),其中ai(i=1,2,...,n)表示的是權(quán)重，也就是每個污染影響因子對應(yīng)其污染程度。在模糊綜合賦權(quán)評價體系中，自主賦權(quán)評價方法很多,比如標準賦權(quán)法、主因素突出的賦權(quán)法。標準權(quán)重賦權(quán)法具有局限性，只能專門研討兩個評價權(quán)重標準之間的不同，極易導致錯誤的評價結(jié)論；而超標權(quán)重倍數(shù)評價法，雖然強調(diào)將評價主因素突出,但不相同的評價權(quán)重標準定義則極易導致一個評價標準結(jié)果出現(xiàn)很大的權(quán)重差異。綜上所述，通過運用超標倍數(shù)賦權(quán)法,將超標權(quán)值倍數(shù)進行歸一化賦權(quán)處理,可達到以下目的：充分凸顯出主要大氣污染物在國家環(huán)境影響質(zhì)量指標評價過程中的重要功用；充分考慮各種主要污染物質(zhì)量標準值之間的不同,讓整個評價過程的基本計算變得簡潔。其基本計算公式表示為:（2-1）Ai：第i個評價影響因子的權(quán)重值;Si：第i種氣體污染物的各個質(zhì)量級別標準的算術(shù)濃度平均值；Xi：該種污染物i的實際生物濃度值。對上述的每一項權(quán)重因子通過權(quán)重函數(shù)進行計算后然后可以得出一個新的權(quán)重函數(shù)矩陣，即A=(a1,a2,...,an)。通過這個公式進行計算然后你就可以直接得到成都市2013年-2020年的一個權(quán)重計算結(jié)果。2.4確定污染物隸屬關(guān)系每種污染物等級和其含量之間都有一定的關(guān)系，有一個參數(shù)系統(tǒng)就專門研究他們之間的關(guān)聯(lián)度，稱之為污染隸屬度。隸屬度的計算通過運用各污染物的實際測量值和他們的評價標準來準確的計算出各個污染因子對于各污染等級的真實隸屬度。常見的隸屬度計算函數(shù)包括高隸屬度計算函數(shù)、降半階隸屬度計算函數(shù)、三角隸屬度計算函數(shù)等。本文采用降半階梯形的隸屬度函數(shù)評價此次大氣環(huán)境質(zhì)量。根據(jù)各指標的實際的監(jiān)測值,確定各個因子的隸屬度。一級空氣質(zhì)量隸屬函數(shù)為公式：（2-2）二級空氣質(zhì)量隸屬函數(shù)為公式：（2-3）j：同類污染的監(jiān)測等級，j=1,2,n;xi：第i種同類污染物的實際污染監(jiān)測值;Sij：第i種同類污染物所需要對應(yīng)的第j級監(jiān)測標準;rij：第i種同類污染物對第j級的實際隸屬度。2.5確定模糊矩陣R建立方法：將各評價因子的實測值和各指標的標準濃度值納入《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012);引入隸屬度函數(shù)，建立模糊關(guān)系矩陣。建立一個m×n的隸屬度矩陣。研究了三種大氣污染物項目m=3，大氣環(huán)境質(zhì)量標準為兩個級別n=2。分別建立2013-2020年的模糊關(guān)系矩陣Rk，如下式所示：（2-4）2.6確定模糊綜合評價矩陣B運算結(jié)果A·R通過運用矩陣的乘法可以得到，具體方法和普通矩陣的算法差不多，在運行過程中矩陣乘法的“+”要改為“∨”，乘號也要被改為“∧”?！啊拧敝傅氖侨〖訑?shù)中最大者為“和”，“∧”指的是取相乘兩數(shù)較小者為“積”，即可得出模糊評價結(jié)果矩陣。得出的模糊評估結(jié)果矩陣內(nèi)容包括n個元素，是一個一維向量,以結(jié)果矩陣為依據(jù)，可根據(jù)最大的隸屬度原理計算出相應(yīng)的評估對象的污染程度和等級,即n個元素的污染程度和等級與在這個結(jié)果矩陣中的n個元素進行一一對應(yīng),評估對象的污染程度和等級由此計算得出。具體方法可描述為:模糊評估結(jié)果矩陣中n個元素里哪一個元素計算結(jié)果的數(shù)值最大就決定其對應(yīng)哪一級,但如采用先取小后再取大的計算方式所得出的結(jié)果往往會導致矩陣的這些元素中幾個元素的值呈現(xiàn)出十分接近的情況,造成不能依照結(jié)果矩陣來確定和辨別得出一個被評價的對象所相應(yīng)的污染程度和等級,而且該計算方式還可能會導致矩陣中的數(shù)據(jù)信息丟失。綜上所述，常采用先乘后并的計算方法,計算得出更加準確的結(jié)果矩陣,準確計算和分析評價目標物體的污染程度等級,從而更好地描述被評估物體。首先在我們建立了模糊矩陣R和權(quán)重模糊矩陣A之后,就已經(jīng)可以通過綜合計算得出模糊綜合評價矩陣B,也就是B=A·R。其中權(quán)重模糊矩陣A里面的三個數(shù)值分別代表一年內(nèi)三個主要的污染影響因子對于整個總體污染影響的權(quán)重和強弱程度,R中第1、2列所表示的就是這三個指標分別表示對于一級及二級空氣污染影響水平等級所對應(yīng)的隸屬程度。建立模糊綜合評估矩陣B=(b1,b2,bn),并由以上方法計算得到模糊綜合評估矩陣B。第3章模糊數(shù)學評價結(jié)果與分析3.1權(quán)重模糊矩陣A的計算根據(jù)公式2-1可計算出各單項參數(shù)的權(quán)重值，用成都市2013年的數(shù)據(jù)來舉個例子，利用公式可以得到各因子的權(quán)重系數(shù)：A2013=(0.15,0,31,0.54)根據(jù)上式得出其他各年度各城市單項參數(shù)的權(quán)重:表3-12013年-2010年空氣質(zhì)量權(quán)重計算結(jié)果年份污染物SO2NO2PM1020130.150.310.5420140.110.350.5320150.100.370.5420160.100.370.5320170.090.410.5020180.080.410.5120190.060.430.5120200.070.420.523.2模糊矩陣R的計算把2013至2020年的三種大氣環(huán)境指標相對應(yīng)的數(shù)據(jù)帶入對應(yīng)的隸屬度計算公式中，求出各個指標隸屬度。創(chuàng)建2013至2020年度成都市大氣環(huán)境質(zhì)量模糊關(guān)系矩陣。經(jīng)計算，得出以下結(jié)果：表3-22013年-2020成都市空氣質(zhì)量模糊矩陣R年份項目隸屬度年份項目隸屬度Ⅰ級Ⅱ級Ⅰ級Ⅱ級2013SO20.730.282017SO210NO201NO201PM1001PM10012014SO2102018SO210NO201NO201PM1001PM10012015SO2102019SO210NO201NO201PM1001PM100.070.932016SO2102020SO210NO201NO210PM1001PM100.200.803.3模糊綜合評價采用先乘后并的方法，可得到成都市2013年-2020年各年度模糊綜合評價結(jié)果，結(jié)果如表3-3所示。表3-3成都市2013年-2020各級空氣質(zhì)量模糊綜合評價結(jié)果年份Ⅰ級Ⅱ級最大值級別20130.110.890.89Ⅱ級20140.110.890.89Ⅱ級20150.100.910.91Ⅱ級20160.100.900.90Ⅱ級20170.090.910.91Ⅱ級20180.080.920.92Ⅱ級20190.100.900.90Ⅱ級20100.600.400.60Ⅰ級如表中所示，從時間范圍來看，綜合評價結(jié)果表明，近8年來成都市的大氣環(huán)境質(zhì)量保持得相對穩(wěn)定。多年來一直處于Ⅱ級的級別，但是Ⅱ級的評分結(jié)果沒有多大的波動，結(jié)果顯示在2020年評價結(jié)果降為Ⅰ級，預示著成都市的大氣環(huán)境質(zhì)量正在往好的方向發(fā)展。第4章成都市大氣質(zhì)量影響因素4.1人為因素成都市空氣污染物主要來源為城市揚塵、機動車輛尾氣、化學燃料、煙霧及工業(yè)廢氣等。大氣污染物往往是造成成都區(qū)空氣環(huán)境污染的元兇，對于氣體的排放不加以重視和控制，這些行為都在促使著空氣質(zhì)量越來越差。成都市作為四川省的中心城市，準一線城市,城市道路上隨處可見機動車,車輛的增加使排放量每年平均增長率高于14%。據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，到目前為止，成都市的機動車擁有的數(shù)量處于全國第二的高位,表現(xiàn)出500萬輛以上這樣一個驚人數(shù)字，NOx的排放量已經(jīng)超過了全市機動車排放量的一半以上。同時，成都市常住人口規(guī)模急劇擴大至1700萬左右,居民日常生活污水排放也隨之增加。在加快城市建設(shè)進程的背景下，城市建設(shè)工程的地點更為多面廣，房地產(chǎn)開發(fā)、棚戶區(qū)改造、住宅拆遷、大規(guī)模建設(shè)等都在一定程度上產(chǎn)生巨大的粉塵，進而影響市區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量。除了上述原因，城市中存在住宅居民和工業(yè)使用燃煤燃料、成都市地區(qū)的氣象狀況，不利于大氣中的污染物進行擴散等也進一步誘發(fā)空氣環(huán)境污染。從統(tǒng)計資料中，我們不難看出：各個局部地帶環(huán)境中的空氣質(zhì)量的好壞往往和該項目建設(shè)過程中的污染物排放情況、其所在地區(qū)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀及氣象條件息息相關(guān)。4.2自然因素特定地理及氣象條件也會誘發(fā)空氣環(huán)境污染。成都地區(qū)占據(jù)四川盆地的核心位置,受其地理條件影響，風流動的比較溫柔速度小、云霧居多、濕度相對較大，冬春及秋夏兩季，成都地區(qū)鮮少降暴雨,近地表的溫度相對較高,空氣和環(huán)境的承載力也有所下降,極易出現(xiàn)重污染天氣。市區(qū)風具有風速較小、大都呈現(xiàn)出靜風狀態(tài)的特點,因此大氣中的污染物都比較容易聚集在城內(nèi)，造成城區(qū)的大氣環(huán)境污染程度較城市邊緣及郊區(qū)更重；同時，城市區(qū)近地風場的不規(guī)則、不均勻性使大氣污染物的輸送也具備不規(guī)則、不均勻性。市區(qū)不同區(qū)域的環(huán)境空氣質(zhì)量呈現(xiàn)出不同的現(xiàn)象,在城市的局部區(qū)域,環(huán)境空氣質(zhì)量有控制的比較好的，也有環(huán)境空氣質(zhì)量比較差的。再根據(jù)時間分析,夏季的逆溫頻率和強度均比冬季低,風速則比冬季大,導致冬季的各項污染物pi指數(shù)和濃度均比夏季高,環(huán)境中空氣污染程度較夏季更為嚴重。第五章結(jié)論自2013年以來，成都市城市大氣環(huán)境質(zhì)量水平均呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)的趨勢。從對因子權(quán)重的分析中，不難得出，大氣中污染物的主要組成仍然是NO2和PM10,而SO2則總體明顯減少,同樣，PM10總體減少,但變化不明顯，大氣環(huán)境質(zhì)量逐步改善。反之，NO2權(quán)重逐年遲緩上升，顯而易見，機動車尾氣污染物對我國大氣環(huán)境質(zhì)量的危害性逐漸加劇,這也警示我們節(jié)能減排刻不容緩。模糊數(shù)學綜合評估結(jié)果顯示:2013年至2019年成都市大氣環(huán)境質(zhì)量均為Ⅱ級,到2020年，大氣環(huán)境質(zhì)量達到了Ⅰ級,評分結(jié)果明顯提高,成都市大氣環(huán)境質(zhì)量有所改善。經(jīng)濟的飛速發(fā)展大大增加了人類生活中能源的消耗量，可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排、行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、污染源綜合治理、清潔能源利用等成為改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量關(guān)鍵性舉措。綜上所述,成都市采用綜合性治理方式,在控制污染物方面取得了一定成效，有效改善了大氣環(huán)境質(zhì)量。但是，我們應(yīng)該看到，我國社會經(jīng)濟的突飛猛進、居民物質(zhì)生活條件水平的提高、