基于改进的集对分析方法在河流健康评价中的应用

考虑到河流健康评价系统中存在的不确定性问题,引入集对分析理论(SPA),并改进其联系度的计算,以灰色聚类理论中的不同灰类的聚类系数取代相应的联系度分量;同时针对传统灰色聚类理论中的白化函数覆盖范围小的问题,用改进的指数型白化函数建立样本等级对应关系,并利用两阶段层次分析法(AHP)进行指标权重的计算。以某市河流H为例对建立的评价指标、评价标准和评价方法进行了验证应用,结果显示该方法能够很好地处理评价体系中的不确定性和复杂性因素,适用于河流健康评价。     

五元系数法-改进熵权法在水质评价中的应用

为了使水质监测值和水体划类标准值之间关系更紧密,利用五元联系数方法建立了各水质评价指标与评价标准的五元联系数;同时在传统熵权计算的基础上,采用秩比法设定偏好校正系数,得到改进的熵权重;最后将五元联系数ui和改进的熵权重WRi相结合获得五元综合联系度,据此对水质进行评价,这是一种主客观结合的、符合实际情况的水质评价新方法。以贵州贵阳市河流断面监测数据为例,评定样本点所在河段水质等级,分析了该河流水质变化趋势,验证了五元系数法-改进熵权法水质评价方法的实用性。     

长江上游主要河流径流丰枯空间变化特性初步研究

集对分析是处理不确定性问题的一种新理念,认为在一个系统中确定性与不确定性相互联系、影响、制约并在一定条件下相互转化,用联系度来描述系统的各种不确定性,由此实现对系统的评价和决策。河川径流存在大量的不确定性,应用有序聚类方法建立径流丰枯状态的分级标准,然后运用集对的联系度来描述各水系间丰枯状态的同异反程度。以长江上游主要河流52 a的径流资料为基础进行了具体应用,结果表明:长江上游主要河流径流总体具有丰枯同步的特点。     

基于集对分析法的生态承载能力综合评价方法

 集对分析是处理不确定性问题的一种新理念。利用集对分析法建立了评价区域生态承载能力的新方法,用联系度来描述评价对象与评价标准的同异反程度,评价结果清晰地显示了集合之间的关系结构,并动态地给出综合关系数。并用该方法对盐城滨海湿地区域生态承载能力综合评价实例进行了分析,其分析结果与该地区实际情况相符,与径向基函数法分析的结果一致,且集对分析法对信息的描述更全面、直观,其概念明确,计算简便。     

三角模糊数随机模拟的防洪工程联系数风险评价模型

针对受多种不确定性因素综合作用的流域防洪工程体系风险评价问题，提出用防洪工程体系风险评价指标样本与评价标准等级之间的多元联系数定量描述样本与标准等级之间隶属关系的层次性和模糊性，用三角模糊数和多元联系数理论相结合的方法处理风险评价中以区间数形式表示的评价等级标准的模糊性，用三角模糊数定量表示联系数的差异度系数的连续变化过程和各指标权重的不确定性，再通过随机模拟三角模糊数的方法建立了三角模糊数随机模拟的防洪工程联系数风险评价模型（CN-SSTFN）。研究结果表明：CN-SSTFN综合利用了流域防洪工程体系风险评价过程的各种主客观不确定性评价信息，以置信区间形式表示的评价结果比现有方法提供了评价结果可靠性方面的更多重要信息，能反映受多种不确定性因素综合影响的流域防洪工程体系风险评价的客观实际情况；CN-SSTFN的计算方法简便、通用，在各种系统风险等级评价问题中具有推广应用价值，有利于促进集对分析和可变模糊集理论的进一步发展。     

施工企业视角下水电项目群资源冲突风险评价及预测

水电工程项目群建设过程中风险管理是一个多方合作联合供应的复杂系统,其中资源冲突是施工企业风险管理过程中最为关键的风险。针对资源冲突风险的复杂性和不确定性,引入集对分析理论,提出基于五元联系数的水电工程项目群资源冲突风险评价及预测模型。根据水电工程项目群资源冲突特征建立资源冲突风险评价体系,通过熵权法估计各评价指标权重,运用五元联系数建立同异反风险评价预测模型进行静态风险评价,用偏联系数动态预测风险发展趋势。以某河流流域干流上游河段的水电站为例,运用模型进行分析。结果表明,该水电站资源冲突风险等级较低,整体上呈现风险逐渐降低的趋势,但其中各子风险呈现波浪式的发展趋势,与实际情况相符,验证了该模型的可行性。     

三角模糊数随机模拟的防洪工程联系数风险评价模型

针对受多种不确定性因素综合作用的流域防洪工程体系风险评价问题,提出用防洪工程体系风险评价指标样本与评价标准等级之间的多元联系数,定量描述样本与标准等级之间隶属关系的层次性和模糊性,用三角模糊数和多元联系数理论相结合的方法处理风险评价中以区间数形式表示的评价等级标准的模糊性,用三角模糊数定量表示联系数的差异度系数的连续变化过程和各指标权重的不确定性,最后通过随机模拟三角模糊数的方法建立了三角模糊数随机模拟的防洪工程联系数风险评价模型(CN-SSTFN)。研究结果表明:CN-SSTFN模型综合利用了流域防洪工程体系风险评价过程的各种主客观不确定性评价信息,在评价结果可靠性方面,以置信区间形式表示的评价结果比现有方法提供了更多的重要信息,能反映受多种不确定性因素综合影响的流域防洪工程体系风险评价的客观实际情况;本模型的计算方法简便、通用,在各种系统风险等级评价问题中具有推广应用价值。     

基于协调发展度的河流健康评价方法研究

为评价河流系统的健康和协调发展状况,首先,从影响河流生态完整性要素和社会服务要素的角度出发,构建了包括水文资源、物理结构、水质、生物和社会服务功能等多个准则层的河流健康评价指标体系的统一框架;然后,借鉴社会经济与环境的协调发展度理念,建立了河流系统的协调发展度评价模型,并探索性地提出了基于河流健康管理的协调发展度等级标准;最后,以滦河为研究对象,对2011年滦河健康状态与协调发展状况进行了实证研究。结果表明,协调发展度模型既能评价河流系统的健康程度,又能衡量河流自然属性与社会属性的协调发展状况。     

集对分析在水文水资源中的应用

集对分析是处理不确定性问题的理论,在一个系统中确定性与不确定性相互联系、影响、制约,并在一定条件下相互转化,用联系度及其数学表达式统一描述系统的各种不确定性,由此实现系统的评价和决策。以黄河、长江两大河流径流资料为例,通过集对分析方法,建立了评价区域径流变化程度的新模型,表明该方法在水文水资源中具有广阔的应用前景。     

基于五元减法集对势的山东省旱情动态评价

为深入剖析和充分挖掘评价样本与评价等级之间的关系信息,进行区域旱情动态评价,以山东省1972—2003年历史资料作为评价样本,选取水库蓄水量距平百分率、地下水埋深、土壤含水率和降水量距平百分率4个旱情评价指标,采用基于加速遗传算法的模糊层次分析方法确定评价指标权重,通过计算评价样本的指标数联系数、指标值联系数并用最小相对熵原理得到样本的平均联系数,建立了基于集对分析五元联系数的区域旱情评价模型,从而判定山东省旱情等级,并将五元联系数的减法集对势方法应用于山东省旱情动态评价分析,诊断识别山东省旱情的主要脆弱性指标。结果表明:五元联系数旱情评价模型的旱情等级计算值与有关研究的评价结果基本一致,较为符合实际情况;在时间尺度上,山东省总体干旱频率和强度在提高,1981年、1989年、2002年发生特旱且1977—1979年、1981—1984年、1986—1989年、1991—1994年和1997—2002年均发生连续干旱;五元减法集对势诊断和识别出了导致山东省出现严重旱情的主要指标为水库蓄水量距平百分率和降水量距平百分率,地下水埋深呈波动下降趋势也是引起旱情趋于严重的一个重要原因。五元联系数减法集对势克服了常用集对势处理复杂系统的不确定性问题时出现的失真现象,内涵更加丰富,能更好地刻画系统的不确定性趋势,且计算简单、操作方便,为准确判别区域旱情动态评价等集对系统所处状态及总体发展趋势提供了新的思路和途径。     

基于熵权多元联系数的大沽河流域地表水环境健康评价

为合理开发利用和保护大沽河流域水资源,构建了流域地表水环境健康评价指标体系和分级标准。基于集对分析理论,考虑各评价指标等级标准边界的不确定性,建立了熵权多元联系数耦合计算模型。将该方法应用于大沽河流域,得到流域地表水环境健康评价指标联系数计算结果。结果表明:2015年大沽河流域Ⅰ区(莱西市)、Ⅱ区(平度市)、Ⅲ区(胶州市、黄岛区)、Ⅳ区(即墨市、城阳区)以及Ⅵ区(莱阳市、招远市、莱州市)的地表水环境处于"健康"状态,Ⅴ区(高密市)以及整个流域处于"亚健康"状态。青岛市大沽河综合治理工程的实施使得流域地表水环境得到较大地提高,为进一步提高整个流域的地表水环境健康水平,应针对流域开展水环境治理工作。     

巢湖流域水安全评价的集对分析模型

集对分析方法从同、异、反3方面综合描述事物之间的联系,能有效地描述水安全系统的确定不确定关系。利用联系数描述水安全系统的确定不确定关系时,差异度系数i在[-1,1]之间取值是不确定的,为刻画差异度系数取值的不确定性,提出利用三角模糊数表示差异度系数i,建立流域水安全评价的集对分析模型,并应用于巢湖流域水安全综合评价。结果表明:巢湖流域9区(县)及全流域的水安全状况从高到低依次为:合肥、居巢、含山、全流域、和县、庐江、无为、肥西、舒城和肥东。流域水安全评价的集对分析模型能有效利用三角模糊数联系数确定水安全等级,为流域水安全问题研究提供了一种新的方法,具有一定的推广应用价值。     

辽河流域健康评价指标体系初探

辽河流域生态脆弱,河流污染严重.本文基于辽河现状,从辽河流域、河流廊道、栖息地3个尺度,确定评价指标体系,采用熵权法和集对分析不确定性理论,对辽河流域健康指标进行评价分析确定,为辽河水生态保护和修复提供决策依据.     

基于联系数集对势置信区间估计的旱灾风险分析模型

针对现有集对势方法难以进一步挖掘联系数中不确定性变化信息问题,提出将三元联系数减法集对势看作一个服从正态分布的随机变量,采用95%置信水平下置信区间的长度来反映不确定性大小,建立了基于联系数集对势置信区间估计的旱灾风险分析模型。以宿州市为例对构建的模型进行了验证,评价结果与现有的减法集对势、半偏减法集对势方法相一致,说明基于联系数集对势置信区间估计的旱灾风险分析模型合理有效;该模型得到的评价结果不是一个数值,而是一置信概率区间,提供了关于评价结果可靠性方面的信息,能够反映在多种不确定因素综合影响下的旱灾风险实际情况,在水资源保护系统不确定性分析评价中具有应用前景。     

How uncertain is model-based prediction of copper loads in stormwater runoff?

In this paper, we conduct a systematic analysis of the uncertainty related with estimating the total load of pollution (copper) from a separate stormwater drainage system, conditioned on a specific combination of input data, a dynamic conceptual pollutant accumulation-washout model and measurements (runoff volumes and pollutant masses). We use the generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE) methodology and generate posterior parameter distributions that result in model outputs encompassing a significant number of the highly variable measurements. Given the applied pollution accumulation-washout model and a total of 57 measurements during one month, the total predicted copper masses can be predicted within a range of +/-50% of the median value. The message is that this relatively large uncertainty should be acknowledged in connection with posting statements about micropollutant loads as estimated from dynamic models, even when calibrated with on-site concentration data.     

SWAT模型径流模拟的校正与不确定性分析

为比较SUFI-2和GLUE两种常用的SWAT模型校正与不确定性分析方法的优劣,以三峡库区大宁河流域为研究对象,应用Arc SWAT 2012对大宁河流域进行径流模拟,并分别基于SUFI-2和GLUE方法进行校正和不确定性分析,进而从模型模拟结果的不确定性、拟合效果、运算效率和参数不确定性分析等方面对SUFI-2和GLUE进行比较。结果表明:SUFI-2和GLUE都可以较好地应用于大宁河流域SWAT模型的校正和不确定性分析,但SUFI-2方法能通过较少的模拟次数获得更小的模拟不确定性带以及更佳的拟合效果,而GLUE方法在参数不确定性分析方面的表现更佳。对于SWAT模型径流模拟,建议用SUFI-2方法进行校正和模拟结果不确定性分析,用GLUE方法进行参数不确定性分析。     

基于半偏减法集对势三角模糊数随机模拟方法的水资源承载力评价

为深入挖掘三元联系数所蕴含的不确定性信息,基于三元半偏减法集对势并充分考虑各联系数分量间的相互转化,二次构造三元联系数,再依据三角模糊数和偏联系数理论确定联系数分量的取值区间,采用随机模拟法计算一定置信水平下的联系数值区间,由此构建基于半偏减法集对势三角模糊数随机模拟方法的水资源承载力评价模型（WRCC-SPSS）,并应用于江淮丘陵区水资源承载力评价中,同时与现有常用方法进行对比分析。结果表明：2011—2018年江淮丘陵区域水资源承载力状态稳步提升,其中合肥市承载力水平最差;在二次构造联系数时,对不确定项作进一步划分,从而降低了联系数分量的不确定性,同时采用三角模糊数和随机模拟法确定联系数分量,可获得联系数的置信取值区间,所得结果更为可靠;实例应用结果与现有研究方法评价结果总体一致,WRCC-SPSS方法聚焦不确定性,物理内涵丰富,可实现承载力水平的动态评价。     

基于多元联系数的水闸运行安全态势综合评判

针对现有的水闸安全评判方法易受主观性影响,且多难以充分考虑被评判对象确定性与不确定性因素相互作用等问题,在对水闸安全多层次评判指标体系研究构建的基础上,将集对分析理论中的联系数和集对势引入水闸安全态势评判中,并通过对指标权重的主客观组合赋权,以实现水闸运行安全状态的综合评估和发展状况的趋势预测。通过对某实际水闸工程的分析计算,该方法在水闸运行安全态势综合评判中的可行性和有效性得到了验证,较好地实现了案例工程安全态势的定性与定量评判。