基于联系数的区域水资源承载力评价与诊断分析方法

为在随机、模糊、未确知等不确定性条件下定量评判和诊断分析区域水资源承载力系统的总体状况和发展趋势,用联系数有效处理水资源承载力评价指标与评价标准间的不确定性,提出用最小相对熵原理综合评价样本联系数和评价指标值联系数,构造了减法集对势这一新的集对势函数,并用于测度区域水资源承载力系统在当前宏观期望层次上所处的确定性状态和发展趋势、诊断识别水资源承载力的脆弱性指标,进而建立了基于联系数的区域水资源承载力评价与诊断分析的一套方法(CNAD)。CNAD在安徽省淮北地区的应用结果表明:淮北地区2004、2010、2020年的水资源承载力等级均介于承载力一般等级与较弱等级之间;这3 a的评价样本联系数、评价指标值联系数、平均联系数值中只有2020年的评价指标值联系数处于偏反势(接近反势的临界值),其余联系数均处于反势,说明该地区水资源承载力的综合发展趋势为负向发展,水资源承载状态十分严峻。CNAD充分挖掘了水资源承载力评价标准等级与评价指标样本值之间各单指标联系数的评价信息,评价和诊断的结果可靠、合理,方法直观、简便、通用性强,在各种实际资源环境承载力评价和诊断分析中具有重要的推广应用价值。     

效应全偏联系数及其在区域水资源承载力评价中的应用

为准确描述偏联系数的数学表达形式,揭示偏联系数的物理内涵,采用偏正联系数与偏负联系数相互综合比较分析的研究思路,归纳提出了用于评价集对事件发展趋势的效应全偏联系数。与现有的2种偏联系数的计算方法进行对比分析,得出3种偏联系数计算方法的理论差别,并将3种计算方法进行实例对比分析。结果表明:效应全偏联系数方法计算的某医院1997年、2000年的医疗质量偏联系数与方法二(覃杰等提出)、方法三(陆广地等提出)的计算结果具有较大差异,效应全偏联系数方法的计算结果更加接近实际。将效应全偏联系数方法应用于安徽省水资源承载力评价中,进一步验证该方法的适用性。结果表明:效应全偏联系数方法与减法集对势方法计算判别的各年份水资源承载力的发展趋势比较一致,相关系数接近1. 0,表明效应全偏联系数方法在水资源承载力评价中是适用的。上述2个实例的分析比较结果说明,效应全偏联系数方法的计算结果合理可靠,可为集对事件发展趋势的判断分析提供新途径,具有推广应用价值。     

水资源承载力的集对势-偏联系数评价模型

水资源承载力评价是区域水资源系统可持续发展战略的重要组成部分,然而现行评价方法大多依赖于静态数据构建研究对象与等级标准之间的关联函数,而对信息的动态性考虑不足。针对这个问题,利用集对分析态势评价法和偏联系数方法探索不同等级之间的动态平衡机制,构建了一种融合信息演化的水资源承载力评价模型。首先,参照相关研究成果,获取水资源承载力评价指标体系及等级标准,计算各研究对象的三元评价联系数;其次,针对传统集对势与评价等级值不能在数值上对应的不足,研究提出了集对势特征值的概念,对系统所处的态势及等级进行统一量化表征;然后,分析三元联系数中相邻联系分量之间的演化规律,基于一阶偏联系数方法,利用各分量与相邻分量向该分量的一阶演化值之和刻画联系数对各等级的支持度,进而判定研究对象所处的等级,实现对研究对象的初步评价;挖掘同反分量之间的深度迁移,利用二阶偏联系数对模型进行拓展研究;最后,综合以上结果对水资源承载力进行评价分析。将模型应用于合肥市2009-2018年水资源承载力评价的结果表明：合肥市水资源承载力一直处于临界状态,但总体上呈稳中有升的态势,与以往研究结果一致,验证了本模型的合理性与有效性。与置信度阈值判别法的对比研究结果表明本文所构建的模型可以克服了一定的主观性,且具有较好的可拓展性。     

五元减法集对势及其在水资源承载力趋势分析中的应用

为进一步推广减法集对势这一新颖的趋势分析方法在水资源承载力领域中的应用,在原有三元减法集对势研究的基础上,考虑五元联系数的结构形式及其同一度、对立度、差异度子项对最终趋势分析的影响,构造了五元减法集对势,并应用于山东省和黑龙江省的水资源承载力单指标和子系统的趋势分析中。结果表明:2006年山东省水资源承载状况较差,主要由于"生态环境特性"和"水资源利用特性"子系统的发展趋势均为反势,"城市污水日处理量""万元工业增加值用水量"等指标亟需加强调控;现阶段黑龙江省水资源承载状况整体较好,其中"生态"子系统的发展趋势最好,其余子系统均为均势,"产水能力""第一产业占比"等指标的发展趋势较差,"生态用水比例"指标的发展趋势最好。五元减法集对势可清晰、准确地识别出水资源承载力中较差或较好的子系统或单指标,可为后期调控措施的制定提供参考。此方法不仅适用于水资源承载力趋势分析中,也可应用于其他领域类似的趋势问题分析中。     

水资源空间均衡评价的联系数-耦合协调度模型及应用

基于水资源承载力评价的研究思路,首先,从水资源供给与需求双侧建立水资源空间均衡评价指标体系;其次,采用联系数方法计算水资源空间均衡度指标,并将其与协调度理论相结合提出了水资源空间均衡耦合评价模型;最后,采用减法集对势方法对导致区域水资源空间均衡程度变化的影响因素及其变化趋势进行了诊断分析。所研究方法在安徽省水资源空间均衡评价分析中的应用结果表明:(1)从空间变化来看,皖南地区水资源空间均衡程度最好,皖中次之,皖北最差,水资源空间均衡水平呈现由南向北逐渐变差的趋势;从时间维度来看,安徽省2011—2015年大部分地市的水资源空间均衡状态呈现逐年改善的趋势。(2)人均水资源量、人口密度是导致2011—2015年安徽省不同地市水资源空间均衡状态呈现时空分布差异的主要因素。由此可见,所研究方法能较好地刻画区域水资源空间均衡系统及其影响因素之间的时空变化差异特征,具有一定的推广应用价值。     

水资源承载力的集对势–偏联系数评价模型

水资源承载力评价是区域水资源系统可持续发展战略的重要组成部分,然而,现行评价方法大多依赖于静态数据构建研究对象与等级标准之间的关联函数,而对信息的动态性考虑不足。针对这个问题,利用集对分析态势评价法和偏联系数方法探索不同等级之间的动态平衡机制,构建了一种融合信息演化的水资源承载力评价模型。首先,参照相关研究成果,获取水资源承载力评价指标体系及等级标准,计算各研究对象的三元评价联系数;其次,针对传统集对势与评价等级值不能在数值上对应的不足,研究提出了集对势特征值的概念,对系统所处的态势及等级进行统一量化表征;然后,分析三元联系数中相邻联系分量之间的演化规律,基于1阶偏联系数方法,利用各分量与相邻分量向该分量的1阶演化值之和刻画联系数对各等级的支持度,进而判定研究对象所处的等级,实现对研究对象的初步评价,挖掘同反分量之间的深度迁移,利用2阶偏联系数对模型进行拓展研究;最后,综合以上结果,对水资源承载力进行评价分析。将模型应用于合肥市2009—2018年水资源承载力评价,结果表明:合肥市水资源承载力一直处于临界状态,但总体上呈稳中有升的态势,与以往研究结果一致,验证了本模型的合理性与有效性。与置信度阈值判别法的对比研究结果表明,本文所构建的模型可以克服一定的主观性,且具有较好的可拓展性。     

基于联系数的三角模糊数多指标评价方法

三角模糊数具有确定不确定的特点,运用集对分析的理论可以把三角模糊数转换为联系数,通过建立联系数多指标评价决策模型,可以对多属性评价问题进行决策及排序实例运算表明：该方法算理简单,计算操作易行,结论具有可信性。     

基于风险的区域水安全评价模糊数随机模拟模型

针对用三角模糊数定量描述水安全系统各指标的风险等级和风险重要性的现有方法的运算尚不够严谨,实现过程较为复杂,所得综合风险评价值只是一实数值,没有指明综合风险评价值本身所具有的不确定性等问题,在基于系统脆弱性的区域水安全风险评价指标体系建立的基础上,采用随机模拟方法模拟三角模糊数,把三角模糊数及其函数之间的运算简化为普通的实数之间的运算,建立了基于三角模糊数随机模拟的水安全系统综合风险评价模型（RWSA-SSTFN）。研究表明,以置信区间形式表示的RWSA-SSTFN评价结果比现有常规方法在可靠性方面提供了更多信息,能反映受多种不确定性因素综合影响的水安全系统综合风险评价的客观实际情况;RWSA-SSTFN概念直观,方法简便通用,在具有随机性、模糊性和数据资料不精确等多种不确定性因素综合作用的各种资源环境安全系统综合风险评价问题中具有推广应用价值。     

地下水开采可靠性的随机模拟与三角模糊数耦合模型

在地下水允许开采量的计算过程中,存在着一些不确定性的因素,直接影响着计算结果的精度.本文探讨了将三角模糊数理论用于描述和处理影响地下水开采量的各参数随机性、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).经风险分析所得结果较传统的水文地质学方法计算的结果, 更符合实际情况. 为在今后的地下水资源评价工作中,更加合理地、可靠地确定水源地的允许开采量提供了一种切实可行的方法, 使得与地下水开采有关决策的失误减小到最低程度.     

区域地下水资源承载力评价的模糊联系度方法

集对分析方法中差异度系数i的取值对联系度的确定十分重要.提出将模糊联系度的思想应用到i的取值中,充分挖掘所研究系统中的有效信息,使系统评价和决策更为准确和合理.将该方法应用到实际区域地下水资源承载力综合评价中,所得结果与其它方法结果基本相同.该方法思路清晰、简便易行、合理有效,在系统评价中具有推广应用价值.