多目標(biāo)模糊模式識別模型及其在碧流河水庫水質(zhì)評價中的應(yīng)用

以燕山水庫水質(zhì)評價為例,針對水質(zhì)等級的相對模糊性及單項指標(biāo)評價結(jié)果的不相容性問題,基于模糊物元理論,構(gòu)建了采用三標(biāo)度法確定權(quán)重、將模糊物元分析與歐氏貼近度相結(jié)合的水庫水質(zhì)評價模型,并與其他方法進(jìn)行比較。實例結(jié)果表明,評價結(jié)果與實際情況相吻合。

以溶解氧、氨氮等5個因子作為評價指標(biāo),構(gòu)造綜合評判模糊數(shù)學(xué)模型,計算各評價因子的權(quán)重,建立了模糊識別水質(zhì)評價模型,并對寧波市主要水庫水質(zhì)進(jìn)行了評價。結(jié)果表明:四明湖水庫、三溪浦水庫、倉岙水庫、新路岙水庫、橫山水庫及白溪水庫的水質(zhì)達(dá)到ⅰ級或ⅱ級飲水標(biāo)準(zhǔn),說明這些水庫水質(zhì)是安全的,但需要注意防范及預(yù)警,保證居民飲水安全。

運用模糊數(shù)學(xué)基本理論和方法,將模糊數(shù)學(xué)理論的隸屬函數(shù)和隸屬度概念引入到水質(zhì)評價中,用矩陣分析的方法構(gòu)成模糊綜合評價模式,對水庫水質(zhì)進(jìn)行分析.結(jié)果表明,采用模糊評價法與其它評價方法結(jié)果相近,可以采用模糊評價法進(jìn)行水庫水質(zhì)評價.

我國是一個城市供水安全問題比較突出的國家，城區(qū)供水水量不足、水源地水質(zhì)污染等水資源問題日趨嚴(yán)重。水庫水源地接納污染物的類別及危害程度不同。很難用具體準(zhǔn)確定性的評價模型對水質(zhì)做出準(zhǔn)確的評價。模糊評價法是可以根據(jù)采集水體樣本的實測值與國家相關(guān)指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)有機結(jié)合，經(jīng)過模糊變換對水庫水質(zhì)做出準(zhǔn)確評價，能為水庫水質(zhì)監(jiān)測和管理提供重要參考依據(jù)。

以深圳市赤坳水庫為例,利用可變模糊模型對水庫水質(zhì)進(jìn)行評價。根據(jù)水庫特點選取8個水質(zhì)評價指標(biāo),建立指標(biāo)體系,然后利用二元比較理論確定指標(biāo)權(quán)重,計算模型相對隸屬度,從而得到水庫水質(zhì)評價結(jié)果。評價結(jié)果表明,赤坳水庫水質(zhì)介于ⅰ類水和ⅱ類水之間,居于良好使用水平,能夠滿足供水對象的用水要求。研究表明,可變模糊模型在水庫水質(zhì)評價中具有良好的可行性和實用性。

通過構(gòu)建模糊數(shù)學(xué)模型評價濟南某引黃水庫的進(jìn)水口和出水口的水質(zhì),評價結(jié)果發(fā)現(xiàn)該引黃水庫進(jìn)水口和出水口分別屬于ⅳ和ⅰ類水;而根據(jù)單因子評價方法,進(jìn)水口和出水口水質(zhì)均屬于ⅴ類,主要是由于化學(xué)需氧量超標(biāo)導(dǎo)致。模糊數(shù)學(xué)評價法用隸屬度來描繪模糊的水質(zhì)分級界限,避免了傳統(tǒng)水質(zhì)分級不連續(xù)的缺陷,避免了在單因子評價中因某項參數(shù)超標(biāo)而將水質(zhì)定類的缺點,得到了較為客觀的評價。

對石佛寺水庫入庫口、庫中以及出庫口三個斷面的鎘、鉛、銅、總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、硫化物、糞大腸菌群等23項環(huán)境質(zhì)量影響因子進(jìn)行測試,并應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)綜合評價法評價了石佛寺水庫入庫口、庫中以及出庫口3個斷面水質(zhì)質(zhì)量均為ⅴ類。分析了導(dǎo)致其為ⅴ類水的直接原因為總氮超標(biāo),分析了總氮超標(biāo)的成因以及有可能帶來的生態(tài)危險性。

綜合利用的水庫興利調(diào)度通?？紤]的是多目標(biāo)問題,并且部分目標(biāo)存在模糊性,可以應(yīng)用多目標(biāo)優(yōu)化決策模型進(jìn)行決策。為盡可能消除決策過程中的人為性,本文以白石水庫為工程背景,針對該水庫興利調(diào)度決策的實際情況,采用多目標(biāo)可變模糊優(yōu)選模型進(jìn)行決策。詳細(xì)闡述了決策過程,決策結(jié)果可為水庫的實際運行提供參考。

針對引灤入津工程水庫水質(zhì)污染問題,根據(jù)國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)選取高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧、氨氮、總氮、總磷5個水質(zhì)指標(biāo),采用模糊數(shù)學(xué)方法對2005年引灤沿線于橋水庫和爾王莊水庫水質(zhì)進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明,于橋水庫總體水質(zhì)為ⅳ類,爾王莊水庫為ⅱ類,即爾王莊水庫水質(zhì)總體上優(yōu)于于橋水庫。采用模糊數(shù)學(xué)法進(jìn)行水庫水質(zhì)綜合評價時,既突出了污染較嚴(yán)重的水質(zhì)指標(biāo),又反映了水庫水質(zhì)的整體水平,可為保障引灤輸水水質(zhì)安全提供科學(xué)依據(jù)。

介紹了投影尋蹤等級評價模型的各個步驟,采用該模型評價了大伙房水庫水質(zhì),得出取樣點的豐水期水質(zhì)較枯水期差,水庫監(jiān)測斷面水質(zhì)為ⅲ、ⅳ類水質(zhì),水體富營養(yǎng)化較嚴(yán)重,主要原因是總氮嚴(yán)重超標(biāo),并將評價結(jié)果與綜合污染指數(shù)法評價結(jié)果比較,總體看來,兩種評價方法得出的結(jié)果基本一致,采用投影尋蹤等級評價模型進(jìn)行水質(zhì)評價是完全可行的.

基于北京市水環(huán)境監(jiān)測中心密云分中心的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù),選取溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮及總氮等具有代表性的水質(zhì)指標(biāo)作為水質(zhì)評價因子,應(yīng)用模糊綜合評判法對密云水庫水質(zhì)進(jìn)行了評價.結(jié)果表明:南水北調(diào)中線工程通水前,密云水庫水質(zhì)滿足gb/t3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》ⅰ類標(biāo)準(zhǔn),其中,白河主壩、庫西、金溝圍堰、套里、水九進(jìn)口及內(nèi)湖監(jiān)測站的水質(zhì)劣于恒河、潮河主壩及庫東監(jiān)測站;總氮是對密云水庫水質(zhì)影響最大的水質(zhì)評價因子.評價結(jié)果為分析南水北調(diào)中線工程通水后密云水庫的水質(zhì)變化狀況提供基礎(chǔ).

模糊模式識別模型在砂土液化勢評價中的應(yīng)用——由于影響砂土地震液化的因素眾多，又具有相當(dāng)?shù)哪：?，因而?yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法建立了砂土液化的模糊模式識別模型，對不同影響因素賦予不同的權(quán)值，最后給出了相應(yīng)的工程實例說明該方法的合理性和適用性。

根據(jù)水庫對環(huán)境影響評價屬于模糊概念這一客觀實際，以陳守煜教授提出的多層次多目標(biāo)模糊優(yōu)選理論模型為基礎(chǔ)，建立了定性與定量多目標(biāo)多層次混合系統(tǒng)模糊優(yōu)選理論模型，并進(jìn)行了實際應(yīng)用，得到了滿意的結(jié)果

對水庫防洪調(diào)度方案評價中需要考慮的問題進(jìn)行了分析,建立了評價指標(biāo)體系,利用協(xié)商定權(quán)以及主客觀定權(quán)方法確定評價指標(biāo)的權(quán)重,借助模糊物元模型對備選方案進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明:該方法充分考慮了評價的模糊性和不相容性,能夠全面地對方案進(jìn)行決策,在陡河水庫洪水調(diào)度中取得了較好的效果。

模糊模式識別在建設(shè)選址決策中的應(yīng)用——根據(jù)模糊模式識別構(gòu)建了建設(shè)項目選址的一般數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)最大隸屬原則提出了求解方法及其應(yīng)用示例,以提高決策的科學(xué)性和可靠性。

本文運用灰色動態(tài)預(yù)測模型模擬清河水庫cod和總氮兩項水質(zhì)指標(biāo)的變化,結(jié)合清河水庫水質(zhì)監(jiān)測站實測水質(zhì)采樣數(shù)據(jù),分析了灰色動態(tài)預(yù)測模型在清河水庫水質(zhì)預(yù)測的適用性以及預(yù)測精度,結(jié)果表明:灰色動態(tài)預(yù)測模型適用于清河水庫水質(zhì)預(yù)測,預(yù)測的cod指標(biāo)和總氮濃度與實測水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)相對誤差均小于30%,符合水質(zhì)模擬精度規(guī)范要求。研究成果對于清河水庫水污染防治和治理提供參考價值。

在運用市場比較法對房地產(chǎn)進(jìn)行估價時,通過在多個備選實例中選取與待估對象最相近的可比實例作為評估基準(zhǔn),以已知備選實例的價格為參照對待估對象進(jìn)行估價,即可獲得待估房地產(chǎn)的價格。備選實例選取得恰當(dāng)與否,將直接導(dǎo)致房地產(chǎn)估價的準(zhǔn)確性。本文探討了如何運用模糊模式識別的數(shù)學(xué)方法來選取備選實例。首先,介紹了有關(guān)房地產(chǎn)估價的理論依據(jù);其次,討論如何建立房地產(chǎn)評估選例模糊模式識別模型以及該模型的可行性。

考慮到水庫飲用水源樣本并沒有嚴(yán)格的屬性,以及它們在形態(tài)和類屬方面存在著中介性,確定了對人類生理健康影響較大的高錳酸鹽指數(shù)、大腸桿菌、總氮、氨氮、總磷、溶解氧6項評價因子;通過構(gòu)造判斷矩陣及一致性檢驗,判斷專家意見的一致性,有效地將定性分析與定量分析的結(jié)合,從數(shù)學(xué)分析的角度上給出了各個指標(biāo)比較的數(shù)量關(guān)系;將評價因子層指標(biāo)的權(quán)重與模糊數(shù)學(xué)模型結(jié)合,建立城市水庫水質(zhì)評價的模糊ahp法數(shù)學(xué)模型。利用阜新市主要水源地2010年的水質(zhì)監(jiān)測資料對阜新市水源地水質(zhì)的主要影響因子、污染原因、污染程度分別進(jìn)行評價與適用性分析。結(jié)果表明:影響阜新市水庫水質(zhì)的主要因子為高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮;農(nóng)牧區(qū)的大量施肥與噴灑農(nóng)藥是構(gòu)成水庫總磷超標(biāo)的主要原因。

模糊綜合法結(jié)果清晰,系統(tǒng)性強,能較好地解決模糊的、難以量化的問題,適合各種非確定性問題的解決。影響水體質(zhì)量的因素有很多,判斷水體質(zhì)量的指標(biāo)也比較多,本文通過運用模糊綜合法對阿哈水庫近期水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析評價,發(fā)現(xiàn)有部分?jǐn)?shù)據(jù)超標(biāo),有些水體受到不同程度的污染,分析污染原因,提出一些合理的防治辦法。

城市河道水質(zhì)是決定景觀功能和水體生態(tài)的重要因素.基于國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,以凌源市中心城區(qū)大凌河水質(zhì)為研究對象,通過長時間、高密度的監(jiān)測,結(jié)合模糊綜合評價模型,采用優(yōu)化的模糊綜合評價對一二級河道及排水河道進(jìn)行了綜合評價,為城區(qū)河道的水質(zhì)分析和水體治理提供了參考.

為緩解內(nèi)蒙古河段＂二級懸河＂形勢,以黃河上游沙漠寬谷河段為研究對象,以龍羊峽水庫、劉家峽水庫為調(diào)控主體,開展黃河上游水沙調(diào)控研究。建立了輸沙量、發(fā)電量最大的單目標(biāo)模型以及多目標(biāo)模型;分別采用自迭代模擬算法、逐次逼近動態(tài)規(guī)劃算法（dpsa）和改進(jìn)的非支配排序遺傳優(yōu)化算法（nsga-ii）求解模型;設(shè)置了初始、常規(guī)、優(yōu)化和聯(lián)合優(yōu)化4種方案。通過實例計算,聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方案的區(qū)間總沖刷量達(dá)到了0.38億t,梯級發(fā)電量148.22億kw·h。該方案以較小的電量損失換來了輸沙量的大幅度增加,水沙調(diào)控效果顯著,推薦為最優(yōu)方案。研究成果量化了水沙調(diào)控效果和各目標(biāo)間的轉(zhuǎn)化規(guī)律,為開展黃河上游水沙調(diào)控提供了決策依據(jù),具有重要的應(yīng)用價值和實際指導(dǎo)意義。

隨著山丹縣經(jīng)濟和人口的發(fā)展,水的供需矛盾越來越突出,根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(gb3838-2002)對李橋水庫2010年水質(zhì)進(jìn)行評價,提出李橋水庫水環(huán)境的保護措施,充分發(fā)揮水庫效益。