大氣環境質量模糊聚類分析

2022-10-10 22:00:07 字數 1337 閱讀 4867

以每年各項大氣汙染指標的實測濃度值作為指標相對隸屬度rji,隸屬函式可按照文獻[10]選取,可以寫出各汙染指標的各隸屬度函式,以so2為例寫出4個等級的隸屬函式如下:

同理可以寫出nox和tsp的相對隸屬度矩陣。

1.3 標準指標相對隸屬度的確定

設樣本指標i的平均相對標準為:pi=(pi1,pi2,…,pic),將樣本集指標i的平均相對隸屬度[5]記為:rri=(∑pij)/c,其中j=1,2,…,c。

則未歸一化的標準指標相對隸屬度為:ss=(rr1,rr2,…,rrm),將其歸一化得到標準指標相對隸屬度為:ss=(rr1/∑rri,rr2/∑rri,…,rrm/∑rri),其中i=1,2,…,m。

按照此方法對各聚類進行無量綱處理,得到標準指標相對隸屬度sih計算結果,見表3。

1.4 聚類係數、聚類向量的計算及分類判定

將表1中的各汙染指標的實測濃度值rji代入各自的隸屬函式表示式uhj中得出隸屬函式,再求出聚類係數wih,最後根據最大原則判斷聚類物件所屬的類別,結果見表4。

表3 標準指標相對隸屬度sih計算結果

表4 1996-2023年撫順市大氣環境質量

1.5 評價結果分析與討論

(1)從表4模糊聚類判斷結果可見,在1996-2023年,撫順市大氣環境汙染程度呈波動性變化,1996-2023年大氣汙染較重,模糊聚類結果為3級,其原因可能是在1996-2023年降水較多,雨水對空氣的沖刷作用較大而導致;1999-2023年大氣環境質量較差,模糊聚類結果為ⅳ級,2001-2023年大氣環境質量有所改善,模糊聚類結果為3級;2003-2023年大氣環境質量繼續好轉,模糊聚類結果為2級。其可能原因是:第一,撫順市內生活生產等排汙狀況得到相對有效控制[11];第二,撫順市工業和農用的燃料構成和質量有了較大改善[12,13];第三,撫順市近年努力建立全國環境保護模範城市,其周邊和市區的綠化有很大改善;第四,撫順實施了一系列積極有效措施,加大了治理燃煤煙塵汙染和控制市區二次揚塵的汙染力度,堅決取締不符合環境保護要求的中小型工業企業如水泥廠,冶金加工廠,使撫順大氣汙染得到一定程度緩解,大氣環境質量有明顯改善。

(2)從表4模糊聚類結果不僅可知各年汙染指標的各自等級情況,還可以比較各汙染指標。表4中wi1平均比wi2平均要小很多,說明撫順目前的汙染狀況由傳統煤煙型汙染開始向以nox為主的石油型汙染轉變。這使得環境保護部門必須在未來的環境治理中採取積極措施,在控制目前煤煙型汙染的同時,也要制定和防治nox汙染的對策和措施。

(3)通過分析可知,模糊聚類法能較為客觀地評價大氣環境質量現狀;但由於資料有限,本文僅僅考慮了so2、nox 和tsp汙染指標。如果再增加更多汙染指標,增加年份,增加同等規模城市數量,其評價結果將更能客觀地反映我國目前中等規模的重工業城市大氣環境現狀,也更能夠體現模糊聚類方法在環境質量現狀評價中重要性。

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