基于熵权-正态云模型的地下水水质综合评价

针对地下水水质综合评价问题,建立了基于熵权—正态云的地下水水质综合评价模型。选取氟化物、高锰酸盐指数、氨氮、氯化物、总硬度、亚硝酸盐、硫酸盐、硝酸盐以及溶解性总固体9个指标作为水质综合评价指标,建立了相应的评价标准,采用云模型正向发生器计算水质分级评价指标的隶属度,采用熵权法给出各指标权重,根据隶属度矩阵和权重矩阵给出水质分级的确定度并进行综合评价。结合工程实例,选取模糊物元模型和投影寻踪模型对评价结果进行对比分析,结果表明:熵权—正态云模型评价结果和模糊物元模型、投影寻踪模型给出的评价结果基本一致;该模型在水质分级综合评价中应用是可行的,可作为一种新的水质分级模型。     

基于Free Search的投影寻踪模型的全国主要流域重点断面水质评价

为更好评价全国主要流域重点断面的水质等级,文章构建了基于自由搜索(Free Search,FS)的投影寻踪(Projection Pursuit,PP)模型PPFS。根据《地表水环境质量标准GB3838-2002》,在等级区间内随机产生水质指标的样本值,并对样本值进行标准化处理;依据投影寻踪原理,构建了能够携带原评估指标系统变异信息的投影指标函数;引入FS算法,对投影指标函数进行优化并得到最佳投影方向;根据投影值与水质等级的关系建立水质评价模型。并利用中国环境监测总站2018年第52周的水质监测数据对PPFS模型的水质评价结果进行了验证。结果表明,在143个断面中,有63个断面的水质等级的计算值与单因子评价值相同,80个断面的水质等级的计算值与单因子评价值不同。与单因子评价结果相比,PPFS模型对水质的评价结果更客观。     

投影寻踪和BP网络在农村饮用水水质评价中的应用

日渐严重的农村饮用水水源污染问题已经影响到人们的日常生活,对水质变化情况的及时了解并针对其综合状况进行合理评价十分必要。根据农村饮用水水源地特点,选取了粪大肠杆菌、氨氮、总磷、高锰酸盐指数、溶解氧5个主要污染物作为评价指标,建立投影寻踪等级评价模型,计算水质标准等级与水质样本投影值,通过比较投影值得出样本等级。然后用BP神经网络对样本及投影值进行学习并预测,验证计算结果的合理性。以安徽省定远县的11个地表水水源地丰水期和枯水期水质进行实际评价。计算结果表明:与常用评价方法相比,模型准确有效,可为水质综合评价提供新方法。     

基于投影寻踪的滨海盐碱地改良综合效应评价

为综合评价滨海盐碱地改良综合效应,从经济效益、土壤质量、生态环境3个方面建立滨海盐碱地暗管改碱效应评价指标体系。应用基于粒子群算法的投影寻踪方法,建立滨海盐碱地暗管改碱效应等级评价模型,详细介绍了该模型的构建过程。利用该模型将暗管改碱效应等级的多维分级指标综合成一维投影值,根据投影值与评价等级经验值的函数关系可对暗管改碱样本集进行合理分级,采用粒子群算法直接优化投影寻踪的投影函数和投影方向,由最佳投影方向计算评价样本所属等级。在江苏滨海盐碱地暗管改碱效应评价中的应用表明,直接由样本数据驱动的投影寻踪等级评价模型对样本的综合效应等级评价合理,模型精度较高,平均相对误差为6.3%。     

基于改进云模型的堤坝除险加固效益后评价研究

针对堤坝除险加固效益后评价,从经济、社会、生态环境效益3方面构建效益评价指标体系,该体系包括防洪增量效益、灌溉增量效益、经济内部收益率、水环境影响等15项指标,确定效益极佳、较好、一般、较差、极差5个评价等级及相应标准,提出改进云模型进行综合评价。该模型将投影寻踪法和熵权法计算得到的客观权重与云模型计算的初始权重相耦合,利用组合评价法计算指标权重,根据指标等级与标准计算云模型的3个特征值(期望Ex,熵En,超熵He),采用条件云发生器计算各指标的隶属度,进行综合评价。将上述方法应用于湖北省黑湾水库堤坝除险加固效益后评价,验证了改进云模型评价方法的有效性和适用性。     

基于PP-云模型的河道治理工程效益评价研究

针对目前河道治理工程效益评价方法的不足,通过对效益评价涉及的因素进行分析,建立基于投影寻踪(PP)-云模型理论的综合评价方法。从社会效益、经济效益、生态效益三方面,选择13个评价指标建立评价体系。采用云模型计算主观权重,投影寻踪法计算客观权重,最后通过条件云发生器计算指标隶属度,确定治理工程的效益评价等级。将上述评价模型应用于南京市农花河河道治理工程,计算结果表明,农花河治理工程整体效益较好,其中居民满意度、景观效益等显著提升,今后治理主要方向为污染源控制及水土保持。计算结果与实际调查结果符合,验证了模型计算的准确性与可靠性,可为指导决策者进行河道治理提供参考。     

利用组合模型评价云南省水资源利用效率

利用雷达图分析法将样本数据进行处理转化成雷达图,以雷达图面积作为特征量建立云模型;采用粒子群优化算法寻求最优值作为投影方向,再计算出样本的最佳投影值,然后通过投影寻踪将多维指标数据转化为简单一维数据,由此建立一种基于云模型和投影寻踪模型的组合评价模型。用组合评价模型对云南省2006—2012年的水资源利用效率进行了综合评价,结果表明,2012年水资源利用效率最高,并且水资源可持续利用度高的年份其万元GDP用水量和工农业万元产值用水量少,污水再生利用率高,COD排放量少。     

基于投影寻踪的湖泊富营养化程度评价模型

针对湖泊富营养化评价指标的不相容性以及现有方法对等级的分辨率较粗略等问题,基于我国湖泊富营养化评价标准构建了投影指标函数,引入粒子群算法优化投影指标函数寻求最佳投影方向,应用最佳投影方向计算投影值,从而建立了评价湖泊富营养化等级的投影寻踪模型。同时引入混沌变量解决了采用随机生成样本系列的方法确定分段函数端点值存在的困难。实例应用结果表明,基于混沌映射的投影寻踪评价模型以投影值为单指标,采用分段函数的模型形式解决了湖泊富营养化的多指标综合评价问题,且该模型对湖泊富营养化等级的分辨率较高。     

基于融合权重-云模型的地下水水质评价方法研究

鉴于地下水水质评价中各指标的不确定性和模糊性,将融合权重与云模型相结合,应用于地下水水质综合评价中,建立了基于融合权重-云综合模型。引用融合权重所反映数据本身的效用值来计算指标的权重系数,有效地避免了权重分配困难的问题。该模型以一种新的方法进行地下水水质综合评价,并应用于工程实例,通过与模糊物元法和投影寻踪法的比较,进一步验证了该模型的合理、简便和实用性。     

抚顺市清原县清河防洪工程效益评价

为解决防洪工程效益评价存在的问题，通过分析社会、经济、生态等效益涉及的因素建立评价体系，运用投影寻踪(PP)-云模型评价抚顺市清原县清河防洪工程效益。采用投影寻踪法和云模型计算客观、主观权重，指标隶属度利用条件云发生器处理，并确定相应的评价等级。结果表明：清河防洪工程效益较好，其中景观效益、居民满意度等明显提升，污染源控制及水土保持应成为未来整治的重点内容；实际调查情况与计算结果基本一致，该模型具有较高可靠性与准确性，为决策者防洪治理及方案设计提供一定参考。     

熵权法-正态云模型在云南省水生态承载力评价中的应用

为科学衡量水生态承载力评价过程中的随机性与模糊性,将正态云模型引入水生态承载力评价,建立熵权法-正态云模型对云南省2006-2016年和2020年水生态承载力进行评价。从水资源系统、水环境系统、经济系统和社会系统遴选19个指标构建水生态承载力评价指标体系和分级标准,采用云模型正向发生器计算水生态承载力分级评价指标的隶属度,利用熵权法求出各指标权重,再根据隶属度矩阵和权重矩阵给出水生态承载力分级确定度并进行评价,将评价结果与模糊综合评价法、投影寻踪法的评价结果进行比较。结果表明:2006-2009年云南省水生态承载力评价为基本可承载,2010-2016年评价为可承载,2020年评价为绝对可承载;评价结果与模糊综合评价法、投影寻踪法的评价结果基本一致;该模型兼具模糊性和随机性,用于水生态承载力评价是可行的,可作为一种新的水生态承载力评价模型。     

生物群体智能优化的投影寻踪模型在灌区水资源综合效益研究中的应用

将高维降维技术的投影寻踪模型引入到灌区水资源综合效益的研究中,并采用生物群体智能算法对投影寻踪模型进行优化,以提高投影寻踪模型的准确度。以经济效益、生态环境效益以及社会效益3方面建立指标体系,并提出了5类等级标准。以漳河灌区为例,利用所建模型对该灌区水资源综合效益进行研究,并对不同指标的贡献度进行了分析。结果表明,漳河灌区2013年的综合效益等级为等级Ⅲ(一般);在灌区水资源综合效益研究方面,优化后的投影寻踪模型具有较好的实用性和可信性。     

大坝空间变形监控指标的拟定

针对传统方法在拟定大坝安全监测指标时对空间性和模糊性考虑的不足,采用投影寻踪方法对大坝不同高程处位移序列进行降维处理,生成位移投影值及位移权重,计算出加权位移值并运用正逆向云模型拟定大坝位移安全监控综合指标。以棉花滩碾压混凝土重力坝为例,运用投影寻踪模型和云模型拟定了4#坝段上下游方向位移安全监控综合指标,并分析了坝体加权位移值与环境量变化规律的相关性,针对某一位移超标值,通过与置信区间法拟定结果的对比分析,论证了该方法的合理性和可行性。     

基于Critic-Cloud模型的东江干流水质评价

将云模型引入到水质评价研究中,选用CODMn、NH3-N和TP等9个指标构建云模型的特征数,利用Critic法推求各因子客观权重后采取最大确定度来判定水质的综合评价等级,对2004-2010年东江干流水质进行了综合评价,并选取东岸断面评价结果与由模糊综合评价法得出结果进行对比。结果表明：基于云模型的东江干流水质综合评价多为Ⅰ～Ⅱ级,这与实际水质相符,同模糊综合评价法评价结果吻合程度为96.6％,表明基于云模型的地表水体水质评价方法合理可行,且能更为直观的表述水质评价中的模糊性和随机性。     

正态云模型在地下水水质综合评价中的应用

针对地下水质综合评价问题,建立了基于组合赋权-正态云的综合评价模型。选取氨氮、亚硝酸盐、溶解性总固体、高锰酸盐指数、总硬度、硝酸盐、氟化物、氯化物以及硫酸盐等9个指标作为水质综合评价指标体系,在此基础上建立了相应的评价标准。评价过程中,采用云模型正向发生器计算水质分级评价指标的隶属度,组合赋权法求出各指标权重,根据隶属度矩阵和权重矩阵给出水质分级的确定度并进行综合评价。利用所建立的评价指标体系对北京市朝阳区地下水水质进行了评价,并将评价结果与模糊物元法、投影寻踪法的评价结果以及实际情况进行了对比,结果表明所提方法评价结果最优。     

大坝工作性态监测评估的云模型及其应用

大坝工作性态评估是水库大坝安全管理急需解决的重大问题之一。基于云模型理论探讨了大坝工作性态评价的新模型,从变形性态、渗流性态及环境因素3个方面来构建指标体系,建立基于云模型和组合赋权法的大坝工作性态能力评估模型,该模型依据大坝工作性态评价因子分类标准,计算各评价因子隶属于不同大坝工作性态等级的云数字特征,并结合评价因子权重和正向正态云发生器,得到待评样本的综合确定度,以确定大坝安全级别。实例应用结果及与其它评价方法对比结果表明,该模型应用于大坝工作性态分类是有效可行的,且具有计算过程简便,结果可靠的优点,也为其他类似问题分析提供了参考。     

基于最优觅食算法-投影寻踪-云模型的最严格水资源管理评价

为全面衡量最严格水资源管理评价过程中的随机性与模糊性,将正态云模型引入最严格水资源管理评价,建立最优觅食算法-投影寻踪-正态云评价模型,以云南省16个州市最严格水资源管理评价为例进行研究。选取当前最严格水资源管理考核中万元GDP用水量等6大指标构建评价指标体系和分级标准,采用云模型正向发生器计算最严格水资源管理分级评价指标的隶属度,利用最优觅食算法-投影寻踪方法给出各指标权重,并与传统粒子群算法、人工蜂群算法和差分进化算法优化结果进行比较。根据隶属度矩阵和权重矩阵给出最严格水资源管理评价分级的确定度并进行评价。结果表明:最优觅食算法寻优精度高于传统粒子群等3种算法。昆明市、曲靖市最严格水资源管理评价为优秀,保山市、红河州、德宏州评价为合格,其余11个州市评价为良好。最优觅食算法-投影寻踪-正态云评价模型兼具模糊性和随机性,既能反映最严格水资源管理评价分级的定性概念,又可反映隶属程度的不确定性,具有较好的应用推广价值。     

基于指标体系投影寻踪模型的水资源承载力评价——以石家庄为例

石家庄市处于我国缺水严重的华北地区,水资源利用一直倍受人们的关注,水资源承载力评价可为今后的地区水资源利用及规划提供建议。文章采用了综合指标法,根据石家庄市水资源具体情况和指标体系结构特点,选取了18个指标建立水资源承载力评价指标体系及指标标准,运用投影寻踪方法建立评价模型,通过归一化处理、线性投影、构造投影指标函数和优化投影指标函数的方法,将选取的指标运用matlab数学软件进行投影寻踪分析,得到石家庄市水资源承载力等级水平为Ⅳ级,主要影响水资源承载力的指标为基本农田比例、节水灌溉率、灌溉用水有效利用系数、水资源可开发利用系数和万元工业增加值用水量等。