關于小流域治理智能決策系統研究

厲　莎，韓桂芳，楊龍爽（.浙江同濟科技職業學院，浙江 杭州 33；.浙江雨川教育咨詢有限公司，浙江 杭州 30005）

關于小流域治理智能決策系統研究

厲莎1，韓桂芳2，楊龍爽2
（1.浙江同濟科技職業學院，浙江 杭州 311231；2.浙江雨川教育咨詢有限公司，浙江 杭州 310005）

根據小流域治理工作的要求，針對小流域治理實際情況，利用小流域治理智能決策系統的優勢，集中國內外小流域治理的經驗，為理論與實踐之間架起一座信息橋梁。小流域治理智能決策系統的研究可以有效的提高小流域治理技水與工作效率。

清潔；小流域治理；智能決策

1　引言

隨著社會經濟的快速發展，我國水污染現象日益嚴峻，而飲用水水質的安全直接關系到每個民眾的健康。因此水源保護區的設立，直接保障國民飲用水安全。

該系統通過建立小流域治理效益評價多維特性數據庫、構建多目標下小流域治理效益可拓評價模型、建立生態清潔小流域治理［1］專家知識數據庫、設計智能數據挖掘推理組件、開發基友可拓評價理論的小流域治理智能決策應用軟件等方法，為清潔小流域治理研究與水源保護區［2］的小流域治理實踐之間架起一座信息化、智能化以及現代化的橋梁，以提高水源保護區清潔小流域治理技術水平和工作效率，加快現有研究成果的應用與推廣。

由此可見，該系統的開發與應用可以解決國內外專家前期理論清潔治理研究資料和研究成果，改善傳統監測評價、管理決策、成果共享方面的不足。

2　小流域智能決策系統構建

2.1系統概況

（1）小流域治理效益評價多維特性數據庫

開展流域監測評價需要建立一定的指標體系，依據實際情況圍繞響應的治理目標開展相應的評價，這就需要將所需數據包括指標、目標、環境特性進行分析歸納并建立流域評價多維特性數據庫。多維特性數據庫包含指標數據庫、目標數據庫、環境特性數據庫。流域治理目標包括：單一保水、庭院水保、休閑旅游、觀光農業等，流域環境特性包括：地質、地貌、氣象、水文、河流水系、洪水、水資源量等自然地質景觀特性。評價指標數據庫主要體現為生態類指標、社會類指標、經濟類指標。流域治理效益多維特性數據庫是個動態擴展庫，最終評價結果的可參考性取決于基本庫的數量和治理。即指標越能反映治理效益，評價結果就更貼近實際。多維特性數據庫為利用評價模型開展治理效益評價提供數據支撐。

（2）多目標下小流域治理效益可拓評價模型

水源保護區清潔小流域治理綜合效益評價的影響因素眾多，指標組成主要來自于社會、經濟、生態3個維度，不同維度指標特性組合傳遞含義不盡相同。在多目標條件下固定的指標權重構成難以反映不同階段不同生態清潔小流域的治理效益。本次研究將利用可拓評價理論，構建多目標下流域治理效益可拓評價模型，通過可拓評價理論確定適應某條流域某階段的指標集和權重組成，讓評價結果更貼近流域治理效益實際，從而使評價結果更具實際應用價值。可拓評價模型為開展智能決策提供技術基礎。

（3）生態清潔小流域治理專家知識數據庫

對于生態清潔小流域［3］治理決策需綜合考慮自然、社會、經濟等各類影響因素，傳統方法下需要來自管理、自然生態、景觀、水利、水文、農業、社會經濟等領域的專家開展群決策。建立集自然、社會和經濟領域專家知識的知識庫是水源保護區生態清潔小流域治理智能決策系統軟件開展智能決策的關鍵。知識庫中知識的質量和數量決定著本系統的質量水平。在本系統中知識庫與智能決策系統程序是相互獨立的，后期可以通過改變、完善增加知識庫中的知識內容即可提高本系統的決策科學性，隨著系統的推廣應用其科學性和適應性也會大大提高。生態清潔小流域治理專家知識數據庫是本系統開展智能決策的經驗依據。

（4）智能數據挖掘推理組件

為了通過本系統實現最優的流域治理決策建議意見的生成，實現流域治理效益評價標準數據庫和專家知識庫數據的存取、處理和優化，需要設計數據挖掘組件進行數據的獲取和分析。推理機主要由執行器、調度器和一致性協調器等組成。調度器依據控制策略選擇執行，執行器應用知識庫中的知識執行調度器選定的動作。一致性協調器的主要作用是當得到新數據或新假設時，對已得到的相關結果進行似然修正，以保證結果的前后一致性。智能數據挖掘推理組件是本系統核心。

（5）小流域治理智能決策應用軟件

選取安吉縣深溪、上虞市桃花溪、鄞州區金峨溪3個水利部試點的生態清潔小流域治理工程進行示范研究。在相關的政府管理部門和工程建設公司進行安裝、調試和試驗，驗證模型的可行性，并把優化選取結果與實際治理效益總結報告進行比較，衡量流域治理效益與預期目標的符合度，智能提供決策建議。該軟件同時提供圖形化的地理信息界面，實現評價結果和建議意見的圖形化展示。流域治理智能決策應用軟件是面向用戶開展實際推廣應用的最終結果。

2.2關鍵技術

（1）小流域治理評價模型的構建

建立基于可拓評價理論的清潔生態小流域治理評價模型，可拓綜合評價方法是建立在可拓集合論的基礎上的評價方法。其特點是能描述事物的可變性。分布在正無窮到負無窮上的關聯函數值能夠把對象的評價數量化。同時關聯函數值確定的正域、負域和零界為描述事物由量變到質變提供了一個有效的工具。

（2）專家知識庫的抽象歸類和構建

充分利用本課題現有的數據資料和成果、對流域治理的專家知識進行數據歸類、分析和構建，建立多維特性關系表。設計數據庫模型拓撲結構，確定物理數據庫，編制數據字典，建立關系圖、函數、視圖、規則與權限集等。

（3）多目標可拓評價下指標權重動態修正I/O智能觸發器

非特定流域的清潔生態小流域治理是個多目標多指標動態權重的評價體系，而在可拓評價下，指標權重主要受指標組成、治理目標、流域環境特性的影響，需要從這些特性中進行數據挖掘并且進行指標權重的動態確定。研究利用挖掘數據動態修正更新評價指標權重的機理；結合數據挖掘技術、知識發現技術和搜索策略，建立視圖和函數，編制存儲過程，開發基于智能動態指標修正的I/O智能觸發器。該觸發器不但可以利用歷史數據庫中實際工程數據，定時觸發更新環境預測數據庫，同時將在更新滾動視窗時觸發更新評價指標權重構成。

2.3主要創新點

（1）基于可拓評價理論的清潔生態小流域治理評價模型

把可拓評價理論模型引入到生態清潔小流域治理，在多目標多指標不同權重條件下，針對影響生態清潔小流域治理效益的社會、經濟、生態3個維度的指標進行組合優化，形成最貼近治理效益實際的評價結果，解決以往評價模型普適性差、評價效率低、評價結果偏離現實治理效果的問題。

（2）多目標可拓評價下指標權重動態修正機理

計算獲取多維特性關系模型并開發I/O智能觸發器，跟蹤清潔生態小流域的指標特性、目標特性、環境特性對流域治理效益的影響，動態觸發更新流域治理效益評價指標權重配置數據表，探討在多目標可拓評價下指標權重動態修正機理。

（3）多目標可拓評價下管理決策智能推理組件

多目標可拓評價下管理決策智能推理機包括了數據挖掘組件和推理組件。智能決策組件屬于專家系統，將專家系統應用于生態清潔小流域的治理管理決策，有助于提高管理決策建議意見的科學性。

3　系統應用前景

該系統的開發、示范與應用，旨在解決我國生態

清潔小流域“重建輕管”、工程治理效益無法可持續發展的實際迫切問題，保護生態環境。本系統通過浙江安吉縣深溪、上虞市桃花溪、鄞州區金娥溪等試驗，豐富生態清潔小流域的研究類型。

由于生態清潔型小流域建設是當前浙江省生態建設重要舉措之一，因此結合試點實施，加強行業、企業合作和橫向技術服務，可依托行業優勢推廣產品。

4　結束語

本系統的開發對提高水源保護區清潔小流域［4］治理技術水平和工作效率、提高管理決策效率和管理決策科學技術水平，以及清潔小流域治理措施研究成果的推廣應用等方面，具有重要的現實意義和應用價值。

［1］賈鎏，汪永濤.丹江口庫區胡家山生態清潔小流域治理的探索和實踐［J］.中國水土保持，2010（04）.

［2］陳芳孝.構筑三道防線確保水源安全［J］.中國水土保持，2007（2）.

［3］王禮先.小流域綜合治理的概念與原則［J］.中國水土保持. 2006（2）.

［4］韓富貴.密云縣建設生態清潔小流域的實踐［J］.中國水土保持，2007（9）：47-49.

TV882

A

1672-5387（2016）05-0032-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.011

2016-03-25

浙江省公益技術研究社會發展課題（2014C33062）

厲莎（1971-），女，教授，研究方向：工程管理。