湖泊水質評價是對湖泊水質優劣的定性和定量的評述,也是掌握湖泊水環境狀況和進行水質管理的基礎。自從20世紀60年代Jacobs提出水體品質評價的水質指數(WQI)概念和公式以來,國内外就不斷有文獻讨論水質評價的方法,但至今仍缺乏統一的、公認的評價模式[1]。環境污染及其程度的輕重屬于模糊概念[2]。并且依據環境标準進行環境評價是一個典型的模糊模式識别問題[3]。模糊模式識别理論用于識别湖泊水質狀況有三方面的優勢使其更能反映湖泊水體的實際情況:采用相對隸屬度函數來描述水質等級分界,實行隸屬度擇近原則,展現了實際水質狀況對規定水質等級界限的模糊性,使識别結果更接近客觀實際[4、5];建立的相對隸屬函數模型,将各種不可比的湖泊水質名額資料映射成無量綱的相對隸屬度,并加以權重,最後在模糊模式識别矩陣中确定相對于各水質等級的相對隸屬度,以确定水環境的污染程度[6、7];識别名額權重的大小是根據實測值确定的,超标越多,權重越大;綜合考慮了各項名額在總體污染中的作用差異,最終結果不僅能夠反映出此水體的水質級别,還能反映出該水體對應于各水質等級的隸屬情況[8]。是以本文采用模糊模式識别理論[9、10]中的模糊模式識别交叉疊代模型[11、12],以《地表水環境品質标準》(GB3838-2002)所規定的項目标準限值為依據,将湖泊水質優劣轉化為定量的可比資料,用定量的結果劃分等級,分析其受污染的程度。并以MATLAB7.0.1作為計算平台,實作對湖泊水質等級的模糊模式識别。利用該模型對烏梁素海不同時期的水質等級進行模糊模式識别,分析變化的趨勢,并與實地監測資料對照分析,驗證該識别模型的合理性和可靠性。1模糊模式識别交叉疊代模型1.1識别名額特征值與名額标準特征值設有對湖泊水質狀況的模糊概念A(本文将其定義為“污染程度”)作識别的n個樣本。這n個樣本構成的集為X1,X2,…,Xn。每個樣本由m個名額特征值描述,則這n個樣本可用mn型的名額特征值矩陣X表示,即X=x11Ax1nMMxm1Axmn!""#$%%&mxn=(xij)(1)式中:xij為樣本j的名額i的特征值,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。對n個樣本按m個名額c個級别的名額标準特征值進行識别,則構成mc型的名額标準特征值矩陣Y,即Y=y11Ay1cMMym1Aymc!""#$%%&mxc=(yih)(2)式中:yih為名額i級别h的标準特征值,i=1,2,…,m;h=1,2,…,c。1.2名額的相對隸屬函數根據文獻[9]、[10]中對相對隸屬度及相對隸屬度函數的定義,相對隸屬度函數通常分為名額遞減型和名額遞增型。根據名額标準值變化趨勢選擇相應的相對隸屬度函數,計算各名額對模糊概念“污染程度”的相對隸屬度:rij=0,xijyic或xijyicxij-yicyi1-yic,yi1>xij>yic或yi1yih>yic1,yih=yic)+*+,(4)式中:rij為采樣點j的名額i對模糊概念“污染程度”的相對隸屬度,0rij1,Sij為名額i的h級标準特征值對模糊概念“污染程度”的相對隸屬度,0Sij1。得到名額特征值相對隸屬度矩陣R=(rij),(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)和名額标準值相對隸屬度矩陣S=(Sih),(i=1,2,…,m;h=1,2,…,c)。1.3初始權重的确定識别一個水體的水質優劣時,以權重來表示各識别名額在水體污染中所起作用的重要程度。通常采用實測名額超标率來确定權重,超标越多,權重越大。進而得到各識别名額的權重Wj=w1j,w2j,...,wmj,并且在合成之前歸一化