基于云模型的水體富營養(yǎng)化程度評價(jià)方法

丁昊，王棟

目的：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，大量污染物的產(chǎn)生與排放及不適當(dāng)?shù)乃w資源的開發(fā)利用，使得我國眾多水體已經(jīng)處于或正面臨著富營養(yǎng)化的威脅。針對水體富營養(yǎng)化程度評價(jià)不可避免的模糊性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，本文引入云模型的方法，對我國 14個(gè)代表性湖庫的富營養(yǎng)化程度進(jìn)行評價(jià)。方法：從水體富營養(yǎng)化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的非線性特性分析入手，提出一種新的水體富營養(yǎng)化評價(jià)模型——云模型。在水體富營養(yǎng)化評價(jià)中，用1個(gè)云滴映射專家的一次評價(jià)，確定適當(dāng)?shù)母粻I養(yǎng)化評價(jià)因子及其個(gè)數(shù)，并確定適合的分級指標(biāo)；選擇評價(jià)因子，確定各級別對應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)范圍并確定權(quán)重；確定云模型的3個(gè)數(shù)字特征，由正向正態(tài)云發(fā)生器及半云發(fā)生器生成該評價(jià)因子隸屬于某營養(yǎng)化級別的綜合云模型；讀取某湖庫監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)測數(shù)據(jù)，計(jì)算每種評價(jià)物屬于各個(gè)級別的確定度；計(jì)算湖庫監(jiān)測點(diǎn)各評價(jià)因子隸屬于某一富營養(yǎng)化級別的確定度之和，確定度最大值所在的級別即為該監(jiān)測點(diǎn)的富營養(yǎng)化級別。結(jié)果：為驗(yàn)證基于云模型的水體富營養(yǎng)化程度評價(jià)方法的實(shí)際應(yīng)用，以國內(nèi) 14個(gè)代表性湖庫的富營養(yǎng)化調(diào)查資料作為研究對象，運(yùn)用基于云模型的富營養(yǎng)化程度評價(jià)方法對各湖庫進(jìn)行富營養(yǎng)化程度分級，并選取國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛且簡便的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)公式，評分公式法及模糊綜合評價(jià)法作為參照方法進(jìn)行比照分析：（1）將基于云模型的水體富營養(yǎng)化評價(jià)分級結(jié)果與各湖庫用水障礙的實(shí)際情況對照，富營養(yǎng)化程度均與事實(shí)相符，證明基于云模型的分級方法可以真實(shí)地反映實(shí)際的水體富營養(yǎng)化狀況。（2）通過比較分析發(fā)現(xiàn)，基于云模型的水體富營養(yǎng)化程度評價(jià)方法與參照方法評價(jià)結(jié)果較為吻合，證明了方法的可行性。（3）基于云模型的水體富營養(yǎng)化程度評價(jià)方法能夠充分體現(xiàn)分級評價(jià)系統(tǒng)中的模糊性和隨機(jī)性，依照監(jiān)測點(diǎn)各評價(jià)因子的確定度，可以直觀地對水體營養(yǎng)化程度進(jìn)行分析，且與實(shí)際用水狀況及參照方法分級結(jié)果均相符。（4）基于云模型的水體富營養(yǎng)化評價(jià)方法，可以通過確定度判斷處于相同級別的不同水體富營養(yǎng)化程度的高低，能更全面地反映同級別水體富營養(yǎng)化程度的高低，且符合實(shí)際情況。（5）基于云模型的水體富營養(yǎng)化程度評價(jià)方法可以降低評價(jià)過程中由于單個(gè)評價(jià)因子所處級別的模糊性而造成的對總體評價(jià)結(jié)果的影響。結(jié)論：針對水體富營養(yǎng)化程度評價(jià)不可避免的模糊性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，引入云模型的方法，提出了基于云模型的水體富營養(yǎng)化評價(jià)方法，并對我國 14個(gè)代表性湖庫的富營養(yǎng)化程度進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果：表明，云模型作為定性定量不確定性轉(zhuǎn)換模型，能夠反映評價(jià)中概念的不確定性。該方法通過確定云模型的3個(gè)數(shù)字特征，由正向正態(tài)云發(fā)生器及半云發(fā)生器生成各評價(jià)因子隸屬于各營養(yǎng)化級別的綜合云模型。結(jié)合因子權(quán)重綜合考慮湖庫各評價(jià)物對湖庫營養(yǎng)狀態(tài)的影響，由最大確定度決定營養(yǎng)化級別，解決了評價(jià)過程中存在的不確定性問題。

來源出版物：環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 33(1): 251-257

入選年份：2015