基于環境模糊集的新疆水文水資源系統淺析

黃松嶺

（新疆維吾爾自治區烏魯木齊水文勘測局，新疆 烏魯木齊 830000）

傳統水文學著重考慮水文現象的特定水文概念的準確性，往往會忽視或不重視模糊性分析，影響了對往常表述水文特征的完整性。需要知道的是完整表達水文系統的特征，只肯定“非彼即它”并不意味著完整，還應該在合適的時空條件下肯定“即彼且它”的存在，否則將會對研究方法論造成致命缺陷[1]。因而，水文水資源的模糊集分析是十分有必要的，有利于促進水文科學的進步。比如研究河流年徑流既要觀察到流域內的水文現象，同時也要注意區域內的自然地理環境和植被覆蓋條件等因素的影響[2]。在分析年徑流變化的隨意性的同時，還要注意把握年徑流豐水期和枯水期的模糊性，這樣可以在計算年徑流量及年內分配的準確性過程中，有利于建立考慮明確性分析，同時顧及隨意和模糊性的分析，保證理論系統的嚴格[3]。本文主要針對新疆地區基于環境模糊集的水文水資源系統進行分析探究。

1 環境模糊集概述

1.1 環境模糊集

環境模糊理論以及方法系統是我國著名水資源學家、工程模糊專家陳守煜先生提出并建立的。陳守煌先生在二十世紀八十年代創建了一批新學科——模糊水文水資源學，自九十年代以后又相繼建立了工程模糊理論，不僅可以用在水文水資源學科，而且能夠廣泛地應用在其他技術領域內。二十一世紀開始，陳守煜先生又在工程模糊理論為基礎的前提下建立了可變模糊的理論和方法。可變模糊集合理論及其概論系統是如今水文學科最先進的研究成果，標志著模糊水文學科已經由開創走向發展、實際應用的新階段[5]。環境模糊理論包括對立模糊定義、相對比例函數定義、相對屬于函數定義、相對相差函數定義、模糊集合可變定義等，其方法理論系統包括模糊聚合循環更迭模型、模糊識別可變模型、多層次模糊優選模型、模糊識別可變優選模型等。傳統模糊學中的隸屬度及屬于函數都是絕對的，定義的缺點是概念的惟一性與不能完整地反映模糊論的基本特質——中介過渡原則[6]。而且如今對于如何科學合理地運用、符合實際地確定模糊系統中每個因素對于概念的屬于程度還沒有突破性進展。陳守煜先生在傳統屬于度及屬于函數的定義基礎上，進行了補充和完善，確定了相對屬于度及相對屬于函數的定義。這體現在定義上就更加準確、完整，而且消除了確定屬于度、屬于函數中長期存在的“主觀隨意性”的懷疑。

1.2 理論適用范圍

我國模糊水文水資源學以及可變模糊理論與模型都還處在發展萌芽階段，多數還是用在水質測評、水資源評價、環境風險評估、防洪工程系統風險評估、冰凌警報等方面。像陳守煜先生等將其中的相對屬于度理論和模型在地下水水質測評中進行了應用、研宄；李亞偉等應用模糊集合識別從而解決環境的綜合承載能力；于雪峰等將模糊類聚循環更迭模型應用在“模糊類聚更迭洪水災難度數劃分”中；陳守煜先生等將可變模糊理論及模糊可變模型識別應用在水庫防洪統測調度，將模糊識別優選與神經網絡PB 法相結合應用在水資源水質測評及冰凌預警中。考慮到地區水利規劃對環境的影響是模糊的，其環境綜合評價影響屬于水利方面的多層次多屬性的相關決策問題，而可變模糊理論及其模型相對于其它評價方法的可靠性，使得可對其理論及其模型在地區水利規劃環境綜合評價系統中應用的試探性探討。

2 基于環境模糊集的水文水資源建設分析

2.1 平均權重計算方法

平均權重法能夠簡單處理各項參數指標對模糊概念的影響性，忽視各指標之間所存在的誤差。當參數指標超過一定標準或參數指標的影響性不具備明顯差別時，尤其是當參數指標L 為全系數時，可以運用等權重法進行評價。

但當指標數目不足且參數指標的影響性具備顯著差別時，就不適合依據相對差別函數模型得到的相對屬于度矩陣料作為評價中L 項參數關于L 個級別的權重矩陣X 系數采用該理論中的計算方法對區域內水資源可持續利用的各項指標權重進行測評。

其中包含二元比較模糊分析、級別特殊值法和相對屬于度法。

2.2 指標系統及等級層次的建立

DRASTIC 方法選取地下水脆弱性影響最大的7 個主要因素作為評價指標。其中D、R、T、C 可以直接進行測量，分別被化為7,5,5,6 個級別，每個級別對應著指標值的一個區間范圍，這個范圍被賦予1～10 之間的定額，如表1 所示。而A、S、I 是不可直接測量的，根據其介質類別劃分為不同的類型，每個類型給定一個1～10 之間的定額。

表1 指標D、R、T、C 的分級及定額

3 結果分析和評價

依據新疆區域內水資源利用的總體要求，結合生態環境現狀、水資源分布狀況，生物分布帶和水土利用條件，新疆區域水利建設的重心是：北疆區域水資源開發條件良好，對準噶爾盆地實行禁牧政策，進一步作為生態草原的存在；對天山北麓、阿爾泰山山地實行季節性放牧政策，保護好當地資源環境。水利工程建設的特點是著重開發和利用區域內主要河流的水資源，從而達到生態環境動態平衡，改善和修復大自然的目的。面對生態環境嚴重惡劣的高寒山區，需要實施生態移民。在水文水資源開發建設過程中，提高管理工作質量可以保證工程的正常運轉。

表2 參數指標級別區間值

根據表2 參數指標級別對新疆地區水文水資源進行級別評價，我們可以看出參數指標不同級別之間的差異，1 級明顯要比其他級別更穩定，平衡度更好。其次是2 級，最差是3 級，指標之間波動落差極大。

4 結語

基于環境模糊集的水文水資源系統在計算和模糊相結合的基礎上，對河流水質量進行評價，而且水質量評價等級層次中具備模糊性，保障其在理論與實踐上都具有指導和現實意義。水資源不僅是影響自然系統的關鍵因素，更是人類社會、生態環境的重要組成結構，與人類社會的經濟發展、生態環境的周遭變化都有著緊密聯系，因此水文水資源系統不僅需要具備水文系統中的隨意性和模糊性，更需要具備影響人類社會和生態環境當中所具備的特殊性，具備廣泛的研究前景和重要現實意義。