两种供水管网水质评价方法的对比研究.pdf 4页

'给水排水工程器WaterSupply&DrainageEngineering两种供水管网水质评价方法的对比研究谌贻胜，方菊，童祯恭(华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013)摘要：供水管网具有输送距离长、覆盖面广、易受周围冈素影响的特点，为了确保供水安全，必须对管网水质进行客观评价。在介绍目前各种常用水质评价方法的基础上，以南方某市供水管网水质为例，着重介绍了模糊评价法和综合指数法在评价中的应用。通过对评价结果分析，表明模糊数学评价法具有评价准确性好、操作方便的优点：综合指数法具有评价结果直观、操作简单的特点。关键词：供水管网；水质评价；模糊数学；综合指数中图分类号：TU991．21文献标志码：B文章编号：1009—7767(2010)05—0073埘ComparativeAnalysisofTwoEvaluationMethodsforWaterSupplyNetworkChenYisheng，FangJu，TongZhengong随着经济的快速发展以及人们生活水平的提高。供水安全问题Et益突出。它不仅关系到社会经济的发展，更与人们生命健康息息相关。GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》对管网水质提H{了明确的要求，以促使供水企业不断提高管网水质的管理水平。研究控制管网水质的新技术11I。通过对管网水质的监测数据进行评价分析，才能确定管网水质的等级。为不满足要求的水质进行处理提供依据，从而确保城市供水管网水质。l管网水质评价的方法长期以来，国内外研究人员对水质评价的方法进行了大量研究。目前，常用水质评价方法包括模糊数学评价法、污染指数法、单因子评价法、层次分析法、灰色系统评价法、人工神经网络评价法、物元分析法、水质标示指数法等12I。其中模糊数学法和综合指数法是使用最为广泛的评价方法。模糊数学评价法通过计算水质对各级标准的隶属程度，评价结果反映了水质级别的模糊性。具有评价准确性好的特点131；综合指数法则具有操作简单，能够进行定量分析的特点。因此，可选用模糊数学法和综合指数法作为供水管网水质的评价方法。2南方某市给水管网水质基本情况及数据根据某市自来水水厂对管网水质的监测数据，对其水质进行评价。选用细菌总数、浊度、色度、铁、锰、余氯、臭和味、大肠杆菌作为评价指标。以某市A07和A20两个给水管网监测点2008年的监测数据为例。进行水质模糊评价。两监测点的水质情况见表1。表1A07和A20监测点监测数据列表筹篙羹(慧q／L)N蓉TU，量。墨，。墨，。耋，曩麓3水质评价过程3．1模糊数学评价1)根据给水水质标准(GB5749—2006)要求，若管网水中检测出大肠杆菌，则水质不合格。2010#第5_(9一)$28蹇-辛荭投毒一盯73 器给水排水工程WaterSupply&DrainageEngineering2)在未检出大肠杆菌的水质中，再以细菌总数、浊度、色度、铁、锰、余氯、臭和味7个指标建立因素集(以2008年2月A07号监测点为例。该监测点的因素集为U={O，0．25，10，0．03，0．02，1．46，无))。细菌总数20浊度0．3色度5．0500．510．Oy=J铁0．0750．150锰余氯臭和味0．025O．3～0．8无0．0500．3～O．8微弱4)根据各指标的5级标准。作出5个级别的隶属度函数。脚(魁)=Vi,／+I_Xi—lPi，j-t$i，j+l式中：菇i为第i个评价因子的监测值；’，i为第i个评价因子所对应的第f级的评价标准值；脚为第i个评价因子所对应的第j级的评价标准值的隶属度。对于筏≤％者，取肫l(筏)=l，其余胁(筏)--0；对于Xi≥％者，取v讥(鳓)=1，其余砌(施)=0。5)对于细菌总数指标，因检测值为0，根据式(2)可知，菇l≤vll，即菇l≤20时，取肌l(戈I)=l，其余肛lf(z1)=O，则其隶属度函数集为弘。J_[10o】；对于浊度指标，其检测值为O．35。介于％(0．3)与v笠(O．5)之间，根据式(2)可知，地l：兰盟：‘0．5_-i0．35=0．75，触=1一心l=场一"1221U·3-U．j1—0．75=0．25，其余肋(戈2)=0，则其隶属度函数集为脚=[0．750．25O01；其余色度、铁、锰指标可用相同方法得出；对于指标余氯，若其质量浓度在规定范嗣内，则忽略指标余氯，隶属度函数集定为肋=【000】，若其质量浓度不在规定范围内．则其隶属度函数集定为脚=f000．50．51；对于臭和味，根据检测值和分级标准，确定其相应隶属度函数集，上述臭和味指标监测值为微弱，则其隶属度函数集脚=【01O0】。根据7个指标的隶属度函数集，建立相应模糊关系矩阵R。则给水管网水质的模糊关系矩阵为：10．75OR=l1O0174啼芩发木H盯2010No．5(Sep．)V01．28(3)3)根据城市供水水质标准(GB5749—2006)以及瓶装纯净水水质标准(GB17324—1998)建立判断集，即v=lb|i己，良，合格，差，劣l。本文中的判断集矩阵中的各行分别是7项评价指标的分级标准值，具体为：1001．015．OO．3000．1000．3"-"0．8弱1502．O22．50．4500．150<0．3．>0．8明显2003．030．00．6000．200<0．3．>0．8强烈在此次水质评价中。采用专家打分法确定各指标的权重。前期已经通过其他形式，获得了几十位本专业和相关专业领域专家对各评价指标的打分结果。根据结果，可求得各水质指标的权重，归一化后则得到水质指标的行矩阵：B=【0．1489，0．14957，0．13295，0．12542，0．13184，0．16175，0．149571。通过模糊矩阵复合运算．可以计算出A07号监测点所测水质的评价结果：rF=BxR=[O．3886，0．4233，0．0254，0，0】。水质评价采用隶属度最大原则确定水样的水质，其隶属度最大值为0．3886。对应的评价等级为“良”，因此此监测点的模糊评价结果为“良”。同理，可以计算出所有给水管网水质的模糊数学综合评价结果。该水厂给水管网A07和A20两个监测点的水质评价结果见表2。3．2利用综合指数法对水质进行评价综合指数是将不同性质量纲的指标无因次化，转化为某种标准形式，转化后的指标值均在(0，100)之间。这些经转化的实数称为“综合指数”14】。1)定义转换指数：G—C。2爷。(4)式中：Si。为评价指标中最高级的限值；．si曲为评价指标中可能的最低值，假定Sj旆=0。2)将所有评价项目的各等级浓度限值作统一规范化处理，使其成为有比较意义的相对距离，规范化公式如下：一C鼠=丝。(5)巧式中：江l，2，⋯，n；h=l，2，⋯，m；S讯为第i个项目的h级标准限值。3)计算各级评价标准综合指数O0O0O0O20O0O5280Q●0nO 给水排水工程器WaterSupply&DrainageEngineering表2综合模糊评价结果表’取样时同监测点优良合格差劣水质表4综合指数法评价结果IOJ——————————————————————————————————————————————’、。’取样时间监测点各水质综合指数水质。式中：h=l，2，⋯，m。显然，O≤厶≤100。根据前述判断集(1)，把评价因子的各级指标值代人式(4)、(5)、(6)中，可求出管网水质分级标准的各级综合指数分别为：11=12．3333，h=25，，3=46．6667，厶=73．3333，&=lOO。利用综合指数划分污染程度等级标准见表3。表3管网水质污染程度等级标准O≤，^<12．3333312．3333≤，^<2525≤厶<46．6666746．6667一