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。     

基于三角模糊数和联系数耦合的区域农业旱灾脆弱性动态评价

农业旱灾系统脆弱性评估对农业干旱风险管理及风险调控实践中具有重要意义。为定量评估蚌埠市农业旱灾的脆弱性,采用基于三角模糊数和联系数耦合的方法建立了农业旱灾脆弱性评估模型。首先由集对分析法计算单指标联系数,采用分析取值法即不同等级标准阈值对应不同的差异度系数确定不同指标的动态差异度系数,再结合对立度系数计算各单指标联系数值并加权得到各子系统的联系数值和样本综合联系数值,最后通过样本综合联系数值与评价等级值间的函数关系确定区域农业旱灾系统的脆弱性强弱等级值。将构建的基于三角模糊数和联系数耦合的模型应用于蚌埠市农业旱灾脆弱性评价中,结果表明:基于三角模糊数和联系数耦合的综合评价法与基于灰色关联度和联系数耦合的综合评价法、云相似度评价法及模糊综合评价法的评价结果相一致,其中2001—2003年的旱灾脆弱性较强,接近3.5级,2004—2010年的旱灾脆弱性适中,都在3级左右微小浮动,其整体的脆弱性发展趋势是逐渐改善。这说明蚌埠市农业系统目前抵御旱灾脆弱性的能力在逐渐加强,农业的发展水平在不断提高,可为政府科学防控旱灾风险、科研人员定量研究提供有力依据。     

基于云模型的流域防洪工程体系风险评价研究

为了合理有效地开展流域防洪工程体系综合风险评价,以云模型理论为基础,综合考虑风险评价过程中的模糊性和随机性,建立了流域防洪体系风险评价的云综合评价模型。该模型优点在于利用云模型理论中的隶属函数和超熵概念分别描述了评价等级的模糊性和隶属程度的随机性,并通过可变模糊集理论中的变换组合参数进行综合评价,使得评价结果可信度高。将云综合评价模型应用到某流域防洪工程体系风险综合评价中,并与物元模型、模糊可变模型、集对分析-可变模糊模型进行了对比分析。结果表明,云模型方法有效可行,体现了评估过程中的模糊性和随机性,为流域防洪安全风险评价提供了新思路。     

基于三角模糊数截集的城市洪涝易损性联系数评价模型

为克服常用综合评价方法把评价指标样本值与评价标准等级之间的关系作为实数值之间数值接近性进行评价的结果存在系统偏差的不足，探讨了用集对分析方法进行城市洪涝易损性评价的新途径。集对分析中同、异、反关系变化是连续的，相应地，引起这种变化的联系分量系数的变化也可以看作是连续的。即由“同”、“异”变化到“反”，联系分量系数则由1、0变化到-1。对“异”联系分量系数而言，则存在最可能值0、最小值-1和最大值1，可以构造三角模糊数 。据此利用三角模糊数 的α-截集，建立了基于三角模糊数α-截集的集对分析模型。实例分析结果表明：基于三角模糊数α-截集的集对分析方法不仅可以给出评价指标的具体等级，得到的等级为一置信区间，评价结果更符合时间情况，而且还可以根据区间数的期望-方差排序法对评价结果进行综合排序，确定评价结果的优劣次序，在自然灾害系统等级评价中具有推广应用价值。     

基于梯形模糊数联系数的评价方法及其应用

针对当联系分量系数取值具有峰值较宽的分布特征时,利用三角模糊数表示差异度系数可能存在误差较大的问题,通过分析差异度系数取值与等级标准阈值的对应关系,确定了差异度系数的最优取值区间,构造了以梯形模糊数表示的差异度系数,提出了基于梯形模糊数联系数的评价方法。将该评价方法应用于巢湖流域水资源系统脆弱性评价,结果表明:置信水平75%条件下巢湖流域水资源系统脆弱性等级置信区间为[2.89,3.44];所提出的方法不仅能得出评价等级的置信区间,有效避免差异度系数峰值较宽时产生的误差,还可以采用"期望-方差排序法"对不同子区域的脆弱性等级进行优劣排序。     

水环境风险评价的随机模拟与三角模糊数耦合模型

探讨了将三角模糊数理论用于描述和处理水环境风险评价系统中的随机性、模糊性,以及资料信息的不完整、不精确性等不确定性特征的具体实现途径。采用Monte Carlo方法模拟三角模糊数,把三角模糊数及其函数之间的运算转化为普通的实数之间的运算,建立了水环境风险评价的随机模拟与三角模糊数耦合模型(SS-TFN)。应用结果表明:SS-TFN通过Monte Carlo方法可得到水环境系统的质量状态变量的大量模拟序列,其计算结果比三角模糊数的截集技术的计算结果更简便、全面和合理;用SS-TFN通过调整水环境系统的质量状态变量的控制参数,可方便地获得水环境风险管理的对策方案。     

基于三角模糊数截集的联系数模型在城市涝灾影响等级评价中的应用

在一般系统等级评价中通常把评价样本值与标准等级之间的关系作为实数之间数值接近性进行评价,这易产生系统偏差。为克服这一不足,本文将三角模糊数与集对分析方法相耦合,建立了基于三角模糊数截集的联系数评价模型,并应用于湖南省29个城市的涝灾影响等级评价中。结果表明:除少数城市外,大部分城市的涝灾影响等级总体上较高。本文模型不仅给出了评价指标的具体等级,所得的评价等级为一置信区间,评价结果更符合实际情况,而且还可以根据区间数的期望-方差排序法对评价结果进行综合排序,确定评价结果的优劣次序。该模型在自然灾害综合评价中具有推广应用价值。     

基于三角模糊数的贝叶斯供水管网评价模型改进及其应用

研究提出科学、实用的方法对城市供水管网健康状态进行评价,对于城市供水管网系统的维护更新和健康稳定具有重要意义。针对基于三角模糊数的贝叶斯供水管网评价模型中权重确定方法单一、管道健康等级确定方法不确定性较大的不足,对其进行改进:采用变异系数法和模糊层次分析法(FAHP)计算综合权重,通过计算综合得分判定管道健康等级。将改进后的模型应用于浙江省云和县供水管网健康状态评价,结果表明:53%的管道健康等级为Ⅰ级,44%的管道健康等级为Ⅱ级,3%的管道健康等级为Ⅲ级,现阶段中没有处于等级Ⅳ的管道,与传统的三角模糊数的贝叶斯供水管网评价模型相比,在表达模型结构和模型参数不确定性方面具有更明显的优势,所评价结果更符合实际情况。     

基于模糊风险矩阵和联系数的区域旱灾风险评估

旱灾风险的精准、有效评估对提高区域抗旱能力和降低灾害风险具有重要意义。基于旱灾风险系统不确定性特征及旱灾风险链式传递性机理引入联系数,实现模糊风险矩阵中悲观矩阵和乐观矩阵的合成、风险等级值的计算,提出了一种基于模糊风险矩阵和联系数的区域旱灾风险评估方法。济南市1999—2005年风险评估应用结果表明：济南市旱灾综合风险等级从1999年的超3级水平改善到2005年的接近1级的水平,在2001—2002年出现小幅波动,旱灾风险整体降低。该评估方法考虑了子系统间的相互作用,根据样本指标变化特征合成等级,据此可反映各年旱灾风险的动态变化。相较于传统的风险评估方法,新方法对各子系统旱灾风险评价等级判别得更细致,为区域旱灾风险评估提供了一种新途径。     

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。     

基于集对分析与三角模糊数耦合的溃坝环境影响评价

针对溃坝环境影响因素众多且存在不确定性问题,综合考虑河道形态、水环境等7个溃坝环境影响因素,建立溃坝环境评价指标体系和等级划分标准。运用集对分析方法处理溃坝环境影响评价过程中的确定性和不确定性问题,为更全面表达集合间的同、异、反关系,将原有的三元联系数扩展为五元联系数,进一步结合三角模糊数理论描述其差异度分量系数,构建集对分析与三角模糊数耦合溃坝环境评价模型。选取沙河集水库为典型案例,运用模型对溃坝环境影响程度进行评价,并与集对分析和模糊数学法评价结果对比,验证了所构建的耦合评价模型的合理性和有效性,为溃坝环境影响评价提供了一种新的途径。     

基于联系数的流域水安全评价模型

建立了流域水安全评价指标体系和评价标准,用基于加速遗传算法的模糊层次分析法筛选指标、确定各指标和子系统的权重,用集对分析方法建立了基于联系数的流域水安全评价模型(CN-AM).CN-AM可从指标、子系统和样本3个层次定量地分析流域水安全的复杂状态,既可测度流域水安全整体状态的高低程度,又可识别影响流域水安全状态的重要指标和重要子系统.CN-AM在巢湖流域中的应用结果表明,基于联系数的均分原则评判方法与属性数学的置信度准则评判方法具有一致性和互补性,联合应用可保障CN-AM评价结果的可靠性.巢湖流域水安全系统处于临界安全状态,应提升流域的经济和科技发展水平、推广节水技术、加快城市化进程和控制人口增长,以提高该流域水安全的保障程度.     

跨河桥梁防洪影响评价研究

为保障河道行洪安全和桥梁安全运行,跨河桥梁作为河道管理范围内的建设项目必须进行防洪影响评价.结合桥孔过流的实际特点,对跨河桥梁防洪影响评价的评价内容、评价指标、防洪评价计算方法进行了系统的分析,建立了跨河桥梁防洪影响评价的评价体系.在此基础上以实际工程为例,通过防洪评价计算从桥梁布设、桥底高程分析、河势影响分析等方面对工程做出了防洪影响综合评价.结果表明:该评价体系科学、实用,可为其他跨河桥梁的防洪影响评价提供参考.     

基于延拓盲数-网络分析理论的河流健康评价

为提高河流健康评价精度,将模糊理论中的三角模糊数引入盲数系统,形成延拓盲数理论。基于延拓盲数理论构建河流健康评价模型,并采用网络分析法(ANP)确定各评价指标权重。结合通榆河的实际状况,展开河流健康评价,得到各评价指标的分值及不同评价等级的隶属度,从而确定通榆河的河流健康等级为"Ⅲ"类。河流健康问题主要体现在水功能区水质达标率低、生态系统薄弱,应进一步加强河流的修复和管理。     

乡镇中小河流防洪工程综合效益评价研究

探究乡镇中小河流防洪工程评价模式,对完善流域防洪体系建设具有重要意义。本研究以西河三龙段为研究对象,从经济效益、社会效益以及环境效益三个方面选取了13 个乡镇河流防洪工程效益评价指标,采用层次分析法确定了指标权重,基于模糊综合评价模型分析了西河三龙段在防洪工程建设前后的综合效益。研究结果表明西河三龙段防洪工程发挥的社会效益＞环境效益＞经济效益,社会效益、环境效益和经济效益在防洪工程综合效益中的权重占比分别为0.442 9、0.387 3 和0.169 8。同时,防洪工程建设后综合效益由原来的较差等级（隶属度0.299）改善为较好等级（隶属度0.686）,西河三龙段的防洪工程各项效益得到了充分发挥。     

福建省山洪灾害风险识别与定量分析

受极端天气、复杂下垫面和人类活动多重因素影响,山洪灾害在我国频发高发,且预测预报难度较大。本文基于全国山洪灾害调查评价成果,着眼于15-20 km~2的小流域,从降雨、下垫面、社会经济、现状防洪能力、涉水工程及监测预警设施配置率6个方面,提取了54个备选指标,运用主成分分析法进行降维处理,筛选了10个核心且独立的指标,构建了风险评估指标体系,建立了风险立方体模型,并运用福建省2306场历史山洪场次数据进行了模型验证。结果表明,基于小流域的山洪灾害风险识别可有效反映灾害对降雨和下垫面的响应关系;沿海台风暴雨高发区和内陆山区短时强降雨高值区是山洪灾害高风险区,涉及小流域1151个,面积近2万km~2,人口608万。     

组合赋权2模糊聚类算法的改进及其 在洪灾风险评价的应用

针对洪水灾害风险评价中单一赋权法存在一定局限性和风险等级难以客观划分的问题, 提出改进组合赋权-模糊聚类算法, 开展洪水灾害风险评价研究。考虑洪灾危险性、敏感性和易损性等 3 个方面筛选构建评价指标体系, 并分别采用直觉模糊层次分析法和 VC-CRITIC 法赋予主、客观权重, 通过改进博弈论组合赋权法计算最优组合权重, 加权计算不同评价单元洪灾风险度, 利用高斯混合模型模糊聚类算法划分区域洪水灾害风险等级。以茨南淝左片防洪保护区遭遇淮河干流百年一遇洪水为例进行洪灾风险评价算法应用研究, 结果表明: 极高风险区和 高风险区共占保护区总面积的 24. 87 % , 基本为淹没水深较大、地形位指数较低和社会经济价值较高的区域。评价结果较为合理可靠, 所提改进组合赋权2模糊聚类算法可为防洪保护区洪水灾害风险评价和防灾减灾决策提供技术支持。