基于模糊数学理论的尾矿库环境质量综合评价

２ＯＯ６年第３２卷第１期　Ｊａｎｕａｒｙ　２００６　Ｉｎｄｕｓｔｉｒａｌ　Ｓａ工业安全与环保　ｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　・　３９・　基于模糊数学理论的尾矿库环境质量综　△口　ｒ　　砸　价　陈庆　谢振华　金龙哲　（北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育重点实验室北京１０００８３）　摘要尾矿库的环境对其周边地区的环境有着重大的影响。建立了尾矿库的环境质量模糊综合评价指标体系，通过　专家打分法确定了某尾矿库各层评价指标的权重以及第３层次的模糊关系综合矩阵，并对此尾矿库的环境质量进行了模糊　综合评价。最后得出结论：该尾矿库的环境质量综合评价等级为“中”。　关键词尾矿库环境质量模糊综合评价　Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ａｓｓｅｓ￣ｎｔ　ｏｎ　Ｅｎｖｉｒｍｕｎｅｎｔａｌ　Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｔａｉｌｉｎｇ　Ｐｏｎｄ　Ｂａｓｅｄ　ＯＨ　Ｆｕｚｚｙ　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ　ＣＨＥＮ　Ｑｉｎｇ　ＸＩＥ　Ｚｈｅｎ—ｈｕａ　ＪＩＮ　Ｌｏｎｇ—ｚｈｅ　（脚Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆＨｉｇｈ　Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙｆｏｒ　Ｍｅｔａｌ　Ｍｉｎｅｓ，ｔｈｅ　Ｍｉｎｉ．￣ｔｒｙ　ｆｏ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｆｏＳｃｉｅＦｗｅ＆　由叫ｇｙ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３）　Ａｂ￣ｍｅｔ　Ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｏｆｔａｉｌｉｎｇ　ｐｏｎｄ　ｇｒｅａｔｌｙ　ａｆｆｃｅｔｓｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｒｏｕｎｄｉｔ．Ａ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ａｓｓｅｓ驯ｎ朗ｔｉｎｄｅｘ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆｔｈｅｅｎｖｉｍｎｍｅｎ—　ｔｌａ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆｔａｉｌｉｎｇ　ｐｏｎｄｓ　ｉｓ　ｓｅＩ　ｕｐ．ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｅｖｅｒｙ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｎ　ｅａｃｈ　ｌｅｖｅｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｕｚｚｙ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｍａｔｉｒｘ　ｆｏｔｈｅ　ｈｔｉｒｄ　ｌｅｖｅｌ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｔ　ｓｃｏｒｉｇｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆｔｈｅｔａｉｌｉｇｎｐｏｎｄｓｉｓｆｕｚｚｉｌｙ　ａｓｓｅｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｕｑａｌｉｔｙ　ｒａｎｋｓ　ｍｉｄｄｌｅ．　Ｋｇ￣ｍｖｏｒｄｓ　ｔａｉｌｉｎｇｐｏｎｄ￣ｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｆｕｚｚｙ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　尾矿库作为矿山开采的３大控制性建设工程之一，它的　（　）＝（　１，ｒ　Ｌ，　）∈Ｆ（Ｖ），ｉ＝１，２，Ｌ，ｍ，据此构造模糊矩　运营好坏非常重要，不仅关系到矿山企业的经济效益与生产　阵Ｒ＝［　］　∈ＪＩ＝’＝（Ｕ×Ｖ），其中　表示因素　具有评语　安全，而且涉及到尾矿库下游人民生命财产和周边环境的安　的程度。进而求出模糊综合评价Ｂ＝（ｂ１，ｂ２，Ｌ，ｂｎ）∈Ｆ（Ｖ）。　全。尾矿库的环境对其周边地区的环境有着重大的影响，因　其中ｂｉ表示被评价对象具有评语　ｉ的程度，即ｖｉ对模糊集　而有必要运用科学合理的方法对其进行评价，确定其等级，　四的隶属度。由此可见，对于因素　上的权重模糊向量Ａ＝　从而有助于针对出现的问题采取适当的方法进行处理。　（ｎｌ，０２，Ｌ，０　），通过足变换为决断集　上的模糊集Ｂ＝Ａ。　影响尾矿库环境质量的主要因素有：水平衡、渗漏、坝体　稳定性、侵蚀及有害化学反应【１。本文主要从这几个方面建　足，于是（　，　，足）构成１个综合评价模型ｌ　。　立了尾矿库环境质量评价指标体系及其模糊综合评价数学　１．２模糊综合评价的合成算子分析　模型，并将其运用到江西某尾矿库，对此尾矿库的环境质量　在模糊综合评价的基本公式Ｂ＝Ａ。Ｒ中，Ａ与足如何合　进行了综合评价。　成，对综合评价结果有很大的影响。因此，合成算子的选择　１尾矿库环境质量模糊综合评价的数学模型　很重要，不同的算子适合解决不同的实际问题。表１对常用　１．Ｉ模糊综合评价的基本原理　的４个合成算子作了一些比较。　模糊综合评价是在考虑多种因素的影响下，运用模糊数　表１模糊合成算子的比较　学工具对评价对象作出综合评价。设Ｕ＝｛ｕ。，ｕ２，Ｌ，“　｝为　描述被评价对象的ｍ种因素，Ｖ＝｛　，，　２，Ｌ，　｝为刻划每１　种因素所处状态的ｎ种决断。这里存在着两类模糊集，以　主观赋权为例，一类是标志因素集　中诸元素在人们心目　中的重要程度的量，表现为因素集　上的模糊权重向量Ａ＝　（Ⅱｌ，Ⅱ２，Ｌ，Ⅱ　）；另一类是Ｕ　Ｘ　Ｒ上的模糊关系，表现为ｍ×　对综合评价而言，Ｍ（－，　）较为合适并在实际中常被采　ｎ模糊矩阵足，这两类模糊集都是人们价值观念或偏好结构　用［　。本文采用的即为此种算子，即　的反映。再对这两类集施加某种模糊运算，便得到　一／－的１　．　个模糊子集Ｂ＝（ｂｌ，ｂ２，Ｌ，ｂ　）。因此，模糊综合评价是指寻　６　ｍｉｎ｛１，　ａｉｒｑ｝，　＝１，２，Ｉ　，ｍ　找模糊权重向量Ａ＝（ｎｌ，ｎ２，Ｌ，ｎ　）∈，（　），以及１个从　１．３尾矿库环境质量模糊综合评价的基本步骤　尾矿库环境质景模糊综合评价包括如下几个步骤：　到　的模糊变换厂，即对每一因素　单独做出１个判断．厂　（１）指标体系的建立。根据指标体系的建立原则ｌ４　Ｊ，结　维普资讯 http://www.cqvip.com

・４０・　合尾矿库环境状况的实际特点，建立了如图ｌ所示的指标体　系。　图１尾矿库环境质量综合评价指标体系　（２）各层评价指标的权重分配。指标权重是以定量方式　（８）环境质量等级的确定；根据系统的总得分由表３可　反映各项指标在整体中所占的比重。它在很大程度上决定　知尾矿库的环境质量等级。　了评价指标体系的有效性，因而要尽可能地在正确认识事物　表３系统得分与环境质量级别对照　本质的基础上做出符合实际的权重分配＿５ｊ。　（３）建立评语集为｛差，较差，中，较好，好｝，并根据专家　评分得出第３层次的模糊关系综合矩阵Ｒ　。　２工程应用　（４）根据公式Ｂ｜｝＝Ａｆ。Ｒ　求出各因素的模糊评价矩阵　江西某尾矿坝采用管架式筑坝，全部坝体由粘土经过分　口ｊ。　层压实筑成，坝体渗透系数为１．０１．－２．２６　ｍ／ｄ。尾矿坝基岩　（５）建立总模糊评价矩阵Ｒ。　为花岗岩和含砾砂岩。到退役时，尾矿库共堆积尾矿石约４３　（６）由公式Ｂ　ＡＩ。Ｒ求出尾矿库环境质量模糊综合评　×１０５　ｔ，尾矿库坝址汇水面积１．７２　ｋｍ２。研究资料表明，矿　价矩阵。　区所在地区的地震强度为Ⅵ度，百年一遇洪水水位为　（７）尾矿库环境质量总得分的计算。　５２．８　ｍ，千年一遇洪水水位为５３．６　ｍ，此尾矿坝属于Ⅲ级水　尾矿库环境质量模糊综合评价表明了系统的环境质量　工构筑物。　按５个等级评价时所得结果的分布，如对各种级别都按百分　根据此尾矿库的具体情况，由专家评分法对图１指标体　制给分（见表２），可求得系统的总得分厂：　系中各因素及其子因素赋予权值（权向量分别为Ａ和Ａｆ），　／：ｅｌｂｌ＋ｅ２ｂ２＋ｅ３ｂ３＋ｅ４ｂ４＋ｅ５ｂ５。　并由专家评分法建立第３层次的模糊关系综合矩阵Ｒ　，由　表２环境质量级别赋分　Ｂ　：Ａ　。Ｒ　可计算出每个因素的模糊综合评价结果口。，具　体内容见表４。从而得到第二层次的模糊关系综合矩阵Ｒ　（Ｒ＝［曰ｌ，曰２，曰３，Ｂ４，口５］　）。　表４各层次评价指标的权重分配及其模糊关系综台矩阵　评价因素　评价子因素　Ａ　第３层次的模糊关系综合矩阵詹　台　：Ａ　。曰　内容　权重　内容　权重　降雨量０．１５　—０．Ｉ５一　Ｔ　一０．１５５—　地下渗出水０．５０　Ｏ．５Ｏ　０．２∞　水平衡　Ｏ．２０　地下渗入水０．２０　Ａ．＝　０．２０　Ｒｌ　拿　Ｏ．３２０　一　汇水量大小０．１０　０．１０　０．１９５　蒸发水０．０５　—０．０５一　Ｏ．１２５一　尾矿特性０一０．１５５。　渗漏　。．　耋　箬翥：．３０　广０．３０—　１’　ｒ０．．２０　０．２０　０．２００　０．１００　０．２００　０．３００　０．２００　：　Ｒ２　．加０．２０　－　０．２００　０．０００　０．２００　０．３００　０．２００　０．１１００　０．１００　０．２００　０．６００　Ｏ０　Ｉ　拿　＝　ＯＯ．．２３２０　０５　工程因素０３０　０．３０一　Ｌ０．１００　０．１００　０．４００　Ｏ．２００　Ｏ．２００－　０．１９５　．－０．１２５—　维普资讯 http://www.cqvip.com

・４ｌ　・　续裹４　评价因素　内容　权重　评价于因素　内容　侵润线高低权重　０．３０　Ａ．　，　第三层次的模糊关系综合）弗＝Ｊ云伙州惯　大尔际百　一ｉｔ１．阵Ｒ　Ｊ（　一　仉　仉Ｂ　：Ａ．．＝　．　。Ｒ　伽　仉　一　一　一　‘Ｏ．３ｏ—　ｒ　‘０．３００　０．２Ｏ０　０．１００　０．３００　０．１００’　晰　瑚　尾矿固结度坝体稳　定性　坝坡抗侵能力筑坝方式　工程地质坝坡组成０．１０　０．１０　０　１０　０．２５　０．１５　Ｏ．１Ｏ　Ｏ．１Ｏ　Ａ一’　—　Ｏ．１００　０．１ｏ０　０．２ａｌ０　０．１００　０．５００　羁＝　ｍ　一Ｏ．１６ｏ一　７’　Ｏ．ｏ０Ｏ　０．２０ｏ　０．２００　０．∞∞ｍ龉：３００　０．瑚　３００　猫　兮　ｍ　ｍ　Ｏ．２００　０，ｌ００　０．５００　０．１００　０．１００　０．１８Ｏ　Ｏ．１Ｏ　一　曰３＝　Ｏ．２ｌＯ　ｍ　～　Ｏ．２５　一Ｏ．１５一　０．１００　０．２０ｏ　０．３００　０．２００　０．２００　啪瑚　—０．１００　０，２０ｏ　０．１００　０．２００　０．４００一　ｍ　啪　一０．２２（】　０．２３０一　水内部侵蚀　Ｏ．３ｏ　水外部侵蚀侵蚀０．１５　风侵蚀冰冻风化一Ｏ．３０一　ｒ　Ｏ．２５　Ａ　＝　Ｏ．１Ｏ　Ｏ．１Ｏ　—Ｏ．２５一　一　一Ｏ．２０ｏ　０．３ｏＯ　０．３００　０．１００　０．１００’　Ｏ．３００　Ｏ。２００　Ｏ．３００　Ｏ．１０ｏ　Ｏ．１００　Ｒｄ＝　Ｏ．２Ｏ０　０．４００　０．１００　０．２００　０．１００　０．２００　０．２Ｏ０　０．３００　０．１００　０．２００　—０．１００　０．３００　０．４００　０，１００　０．１００－　姗瑚　咖　一０．２１０—　’　０．２８０　０．２５　０．１０　０．１０　０．２５　Ｂ４＝　０．２８５　一　０．１ｌ５　一Ｏ．１１Ｏ一　一０．４００—　ｒ　有害化　硫化物　０．１０　Ｏ　９５　Ｏ．０５　Ａ　＝　ｒ　～　０，３９５　学反应　氮氧化物　［　如＝５　Ｏ．１０５　一　　Ｌ０．４００　０．３００　０．２００　０．１００　０．０００Ｊ　Ｂ～　０．１ｌＯ　—ｒ０．４００　０．４００　０．１００　０．１００　０．０００１　Ｏ．ｏ０Ｏ一　尾矿环境质量的模糊综合评价矩阵为：　Ｂ＝Ａ。Ｒ＝［０．２０　Ｏ．４５　０．１０　０．１５　０．１０卜　题，而且将评价信息的主观因素对评价结果的影响｛卒制在较　小的限度内，从而使评价结果比较全面和客观。　（３）确定各指标的权重和第３层次模糊关系综合矩阵，　是通过专家评分法给出的。专家评分法虽然直观、明了，但　存在主观性大、具体操作复杂等问题，从　难免影响到评价　结果的准确性。这是有待改进的地方。　参考文献　＝［０．１６８　５　０．１９４　０　０．２４５　５　０．１８４　５　０．２０７　５　Ｊ　查表２可知系统总得分　ｆ；ｅｌ　６ｌ＋ｅ２ｂ２＋ｅ３６３＋ｅ４ｂ４＋ｅ５６５　＝１王仙琴．尾矿库环境因素与防治措施．中国钼业，２０００，４（１）：２４４—　４５　２秦寿康，等．综合评价原理与应用．北　：电子工业出版社，２００３．　１２１一ｌ２２　３０×０．１６８　５＋４５×０．１９４　０＋６５×０．２４５　５＋８０ｘ　０．１８４　５＋９５×０．２０７　５＝６４．２１５　３王先华，李晓飞．张其中．工业安全评价的现状与展单．Ｊ二业安全　与防尘，ｌ９９６（Ｉ）：２６～３０　根据系统的总得分由表３口Ｔ知该尾矿库的环境质量综　合评价等级为“中”。该结果与尾矿库的实际情况相符。　３结论　４金龙哲，宋存义．安全科学技术．北京：北京科技大学出版社，　２００２．０—２ｌ２　（１）建立了尾矿库环境质量的模糊综合评价数学模型，　并运用此模型对江西某尾矿库的环境进行了综合评价，得出　的评价结果与实际情况相符，说明此模型具有可推广性。　（２）模糊综合评价法克服了现有评价方法评价过程单一　化的缺点，很好地解决了评价过程中定性指标难于比较的问　５张金钟，张礼新．工厂安争模糊综合评价中两个问题的探讨．中围　安全科学学报，１９９３增刊（３）：４１７　作者简介陈庆．女．１９８２年生，北京科枝大学土木与环境学院安全　技术及工程专业硕士研究生　（收稿日期：２（１０５—０７　２０）　车内待太久易得心脏病　一项新的研究表明，如果在车内待的时间太长，你的心脏可能会出毛病。研究报告说．车内浊气会影响驾驶员或乘车人的心肺功能。对那　些身体本来就不太健康的人来说．如果待在车内时间太长，发生心脏病或中风的可能性会增高。　据介绍．车内皮革及装修所用的材料、皮革油、各种清洗剂都是造成车内空气污染的主要来源。这些材料在／ＪｎＴ．Ｒ，Ｎｅ０残留的添加剂会在　汽车使用过程中释放出来．使驾驶员或乘车人出现头晕、恶心、困倦、咳喘、打喷嚏等不适症状。尤其是新车、高档车，由于密封性能好、通风不　良。有害物质不容易完全挥发．更应该引起人们的注意。　庆华