基于投影寻踪模型和加速遗传算法的石羊河流域水资源承载力综合评价

针对区域水资源承载力状况,采用高维降维技术——投影寻踪分类模型（PPC）,利用基于实数编码的加速遗传算法（RAGA）优化其投影方向,将多维数据指标（样本评价指标）转换到低维子空间,根据投影函数值的大小评价出样本的优劣,从而做出评价,最大限度避免了灰色关联法评判中权重矩阵取值的人为干扰,为区域水资源承载力状况评价及其它评判问题提供一条新的方法与思路。     

水库控制流域汛期分期的有效聚类分析

受诸多因素影响的水库汛期分期其实质是一个聚类数目未确知的高维时间序列聚类问题,它要求聚类方法具有能处理高维和时序性数据,且能同时回答聚为几类最为合理的能力。鉴于目前常规聚类方法不同时具备这些能力,在模糊C-均值聚类和紧密与分离聚类有效函数的基础上,提出了能够处理高维时序聚类问题的动态模糊C-均值聚类分析方法和相应的时序聚类有效性函数,耦合二者建立了适用于汛期分期的有效模糊聚类分析方法,提出采用实码加速遗传算法优化求解,克服了模糊C-均值聚类方法常规迭代优化求解对初值敏感的困难,并给出了完备的建模步骤和模型的合理性检验。最后,将模型应用于滦河流域潘家口水库汛期分期中,得出了合理的结论。     

数量化理论在工程地质领域中的应用综述

工程地质问题的影响因素多而复杂,兼有定性和定量指标,要精确地进行量化极其困难。数量化理论提供了将定性数据和定量数据进行量化进而建立预测评价模型的方法,为工程地质问题分析提供了便利。本文论述了数量化理论原理及其发展概况,综述了数量化理论在工程地质领域的应用现状,数量化理论在该领域的应用主要集中在影响因素的识别和提取、建立工程地质预测评价模型、地质因素的判别分析、相关性分析等方面。文章根据实际应用中遇到的问题分析了数量化理论的局限性:区域间的迁移性、评价的后验性以及指标选取的科学性,并针对性的提出两种处理方法:(1)对大量样本进行部分细致的工程评价,建立与评价对象符合的模型,利用模型进行快速评价; (2)根据大量不同类别样本建立的不同模型,实际应用时根据实际样本情况,选取针对性的计算模型对地质模型进行评价。最后,本文结合工程地质发展趋势,以及各种方法手段的引入介绍,论述了数量化理论在工程地质领域的应用前景。     

改进的遗传算法在地下水数值模拟中的应用

地下水流数值模拟中的模型识别问题，可以转化为函数的最优化问题。鉴于遗传算法的特点，将之引入到地下水流数值法中，用以解决地下水数学模型的识别问题。在建立地下水数值模拟中模型识别问题的是优化模型后，采取将最优化模型中的目标函数嵌入到遗传算法适应度函数中的方法，实现遗传算法与地下水流数值法的耦合。基于优化模型和遗传算法的运算过程，编写计算程序，实现地下水数学模型的自动识别。根据在珲春盆地地下水资源评价实例中应用得到的结果，信纸证了改进的遗传算法在地下水数值模拟中应用的可行性与有效性。     

组合评价模型在地下水水质评价中的应用

基于主观赋权法和客观赋权法对于水质评价有各自的优点和缺点,采用基于遗传算法的组合评价模型,通过该模型将多种评价方法进行组合,并利用遗传算法优化各评价方法的权重,根据评价指标函数值评价出各样本的优劣.通过对评价实例的对比分析,表明该组合评价模型的评价结果更符合实际.     

基于粗糙集的Logistic回归模型在矿井突水模式识别中的应用

矿井突水模式识别是一个非正态、非线性和高维数据处理问题,也是二分类问题。使用粗糙集属性约简算法对样本数据降维,建立Logistic回归模型,并利用粒子群算法对模型参数优化。该模型对建模样本突水模式识别正确率为90%,对测试样本突水模式识别正确率为100%,效果好于数据不降维的Logistic回归模型。该模型克服了线性回归分析解决二分类问题存在的不足,为矿井突水模式识别提供了一种新思路、新方法。      

岩溶地下河日流量预测的小样本非线性时问序列模型

针对岩溶含水系统高度的非线性特征,在小样本时间序列条件下,引入了能较好解决小样本、非线性问题的支持向量回归方法,利用偏最小二乘回归对影响地下河流量的诸多因素进行综合分析,并提取主成分作为支持向量机的输入变量,采用遗传算法优化模型参数,建立了地下河日流量预测的偏最小二乘-遗传-支持向量回归模型;将该模型用于后寨典型岩溶地...     

地下水污染监测网多目标优化设计模型及进化求解

采用模拟-优化方法建立了一个用于地下水污染监测网设计的多目标优化模型,该模型包括最小化监测费用、污染物质量评估误差、污染羽一阶矩评估误差和二阶矩评估误差等4个目标函数,以充分揭示减少地下水污染监测费用与提高污染监测精度之间的权衡关系.将改进小生境Pareto遗传算法与地下水流模拟程序和污染物运移模拟程序相耦合用于求解地下水污染监测网多目标设计模型.算例研究表明,采用进化算法求解监测网的多目标模型,能真实地反映各个目标函数间的权衡关系,并且不用考虑传统方法中惩罚因子的影响.与单目标优化模型相比,多目标优化模型可在较短的时间内得到优化问题的一系列Pareto权衡解,以利于相应条件下决策者选择最为经济有效的地下水污染监测方案.     

基于投影寻踪技术的矿井突水水源判别模型——以新庄孜煤矿为例

投影寻踪是一种降维处理技术,它可以将高维分析问题通过投影方向转化为低维问题分析.应用该法的关键在于寻求最佳投影方向,这可以转化为一个复杂的非线性优化问题,结合Matlab的遗传算法工具箱进行优化求解.本文以淮南新庄孜煤矿为例,建立突水水源判别投影寻踪模型,并与模糊综合评判模型、神经网络模型、灰色聚类模型进行分析比较.结果表明:投影寻踪判别模型能够有效地判别突水水源,比模糊综合评判、神经网络模型、灰色聚类模型具有更高的准确性,为矿井突水水源判别提供了一个新途径.     

嵌入水安全调控因子的短期梯调优化模型

为在梯级水库短期优化调度中更有效地考虑河流水安全需求,建立一种通过调控因子对水安全需求进行表征的短期梯调优化模型。在该模型构建中,应用Vague集对河流水安全进行度量,并引入水安全调控因子,推导得到考虑水安全需求的梯级下泄流量约束计算公式,通过下泄流量约束将调控因子嵌入短期梯调优化模型。通过该模型,可根据河流水安全需求确定调控因子,并求解得到相应的短期梯调优化方案。嘉陵江中游航电三梯级的应用分析表明,该模型能在满足河流水安全需求情况下,实现短期梯调较优的经济效益。在短期梯调优化模型中嵌入水安全调控因子,与未嵌入调控因子情形相比,既能提高梯级发电效益,又能不降低梯级运行相关的河流水安全度。     

浅埋隧道塌方地质灾害成因及风险控制

塌方是浅埋隧道施工过程中的主要地质灾害之一,利用风险动态评估模型及风险规避方法进行实时控制是确保隧道施工安全的有效途径。首先,采用洞内外相结合的地质调查方法,分析隧址区地质特征及塌方灾害风险诱因,并建立浅埋隧道塌方风险模糊层次评价模型,进行基于孕险环境的静态风险评估;其次,根据隧道施工过程中揭露的动态信息,对孕险环境进行动态修正,并汲取大气降水、开挖支护措施及监控量测等施工信息,进行隧道施工过程中的动态风险评估;最后,基于动态评估结果提出了风险规避方法,通过对施工方案的审核和优化,达到逐渐降低隧道施工风险、规避地质灾害的目的。该方法成功应用于宜巴高速公路段家屋隧道施工过程中,有效地规避了塌方地质灾害的发生,可为同类工程所借鉴。     

Use of fuzzy synthetic evaluation for assessment of groundwater quality for drinking usage: a case study of Southern Haryana,India

A method based on concept of fuzzy set theory has been used for decision-making for the assessment of physico-chemical quality of groundwater for drinking purposes. Conventional methods for water quality assessment do not consider the uncertainties involved either in measurement of water quality parameters or in the limits provided by the regulatory bodies. Fuzzy synthetic evaluation model gives the certainty levels for the quality class of the water based on the prescribed limit of various regulatory bodies and opinion of the experts from the field of drinking water quality. In this paper, application of fuzzy rule based optimization model is illustrated with twenty groundwater samples from Sohna town of Gurgaon district of Southern Haryana, India. These samples were analysed for 15 different physico-chemical parameters, out of them nine important parameters were used for the quality assessment using fuzzy synthetic evaluation approach. From this study, it has been concluded that all the water samples are in acceptable category whose certainty level ranges from 44 to 100%. Water from these sources can be used for the drinking purposes if alternate water source is not available without any health concern on the basis of physico-chemical characteristics.     

Optimization of chlorination boosters in drinking water distribution network for Al-Khobar City in Saudi Arabia

Water quality management in distribution networks is directly related to spatial distribution of chlorine boosters and its dosages. Water chlorination is essential to reduce the effects of bacterial and other microbiological contaminants. A higher dosage of chlorine generates harmful by-products in addition to changes in drinking water’s taste and odor. The optimization of chlorine dosage is necessary to decrease the microbial contaminants that affect water quality. Once the chlorine threshold is determined for microbial contaminant, it will help decision makers suggest optimal values. These decisions can rely on the estimated water quality index (WQI). WQI is an index to evaluate water quality and can be linked to adequate residual chlorine with optimal booster dosage, numbers, and locations in water distribution network (WDN). The city of Al-Khobar, Saudi Arabia’s WDN was selected to validate the application of this study. Based on geographic location, the city Al-Khobar water network was divided into five zones. The initial temporal and spatial analysis pointed out poor water quality zones. EPANET, a modeling and simulating software, was applied to evaluate the WQI. Those EPANET results were then integrated with an optimization model. The optimization model suggested new chlorine booster locations to improve water quality in the city of Al-Khobar water distribution network.     

基于投影寻踪模型的水质综合评价

针对投影寻踪模型中投影指标函数的最优化计算复杂问题,采用加速遗传算法加快寻优速度,解决了投影寻踪过程中最优化问题。实例计算表明,该模型可处理复杂多指标优化问题,是解决复杂水质综合评价的有效途径。     

基于非线性测度函数的改进属性识别模型在水质综合评价中的应用

线性测度函数的传统属性识别模型,对水质评价标准随机抽样的评价结果存在较大误差。为增加其对实测样本评价的可信度,提出了基于非线性属性测度函数的改进属性识别模型。均匀随机和正交设计两种抽样的评价试验显示,改进属性识别模型评价结果准确度明显好于传统模型,说明指标的属性测度函数对属性识别模型的综合评价结果有重要影响。太原市地下水水质的综合评价实例说明,由于非线性测度函数比线性测度函数能更好地描述评价指标的实际隶属度,故改进的属性识别模型具有更高的评价可信度,在水质综合评价中具有更广泛的适用性。     

水环境质量综合评价的多目标决策-理想区间法

对水环境质量综合评价中应用的多目标决策-理想点法进行了分析,认为实际上水环境质量评价标准是区间概念而非点的概念,因而传统的多目标决策-理想点法把评价标准处理成理想点存在一定缺陷。为了克服这种缺陷,提出了一种多目标决策-理想区间法(MODMIIM)。介绍了MODMIIM的原理,给出了它的构成方法,并把它应用到水环境质量综合评价中。MODMIIM与PP模型和神经网络法相比,简单、有效;与多目标决策理想点法相比,具有更大的适用性。MODMIIM可广泛应用于各种环境质量综合评价中。     

屋面雨水回灌裂隙岩溶水工程风险评价

济南城市雨洪水回灌岩溶含水层是维护自然水循环,增加地下水补给量,维持济南泉群喷涌以及城市防洪的有效途径。但由于裂隙岩溶含水层具有渗透系数大、水流速度快,地下水一旦污染很难短时间恢复等特点,需要对回灌工程开展风险评价。本文以济南大学西校区的屋面雨水深井回灌裂隙岩溶水工程为例,利用澳大利亚MAR指南对工程进行风险评价。主要由初级风险评估、试运行调查、试运行风险评价及风险控制与管理4部分组成。初级风险评估结果显示屋面雨水回灌裂隙岩溶含水层工程的总体难度水平较低,项目可行。试运行调查期间监测的屋面雨水和回灌前后地下水水质可知屋面雨水经初期弃流、沉淀和过滤后,除浊度外基本达到地下水Ⅲ类标准,且处理后达标的雨水可迅速补充地下水。试运行风险评价结果显示屋面雨水中浊度经预处理后仍较高,使其成为该系统的最大风险项和关键控制点,故本项目的风险控制措施为改进预处理设施,降低雨水中的浊度。为保证工程能够高效持续运行,加强后期管理也尤为重要。      

海河流域大型水库饮用水水源地水环境安全评价及应用

对水库型水源地水环境安全评价的理论和方法进行研究,构建了基于驱动力-压力-状态-影响-风险模型(DPSIR)的水库型水源地水环境安全评价指标体系,综合评价指标体系包括了降水、污染物入库量、水质状态指标、水质达标率以及水华爆发影响因子5个方案,11项指标。将该指标体系应用于岳城水库水环境安全评价,其结论主要有:(1)该模型的驱动力是降水带入面源污染,压力是流域输入水库的污染负荷,状态指标是TN、TP以及COD_Mn等水质参数,影响指标是水库水质达标率,风险指标则是氮磷比、水温等;(2)岳城水库4、5、6和9月处于较安全状态,但由于受地表径流污染负荷影响,在7、8月处于预警状态。将评价结果与实际水环境安全状况进行比较,吻合程度好,因此该模型可应用于海河流域大型水库饮用水水源地水环境安全评价。     

河流水质状况的数理分析

河流水质状况的好坏是自然环境优劣的一个主要因素,以前对水环境的评价只局限在某些水质指标的化验成果来判断河流的水质类别,零散单一,且不直观。采用曲线图形判断和数理统计的偏差分析,可以直观地反应河流水质状况的历史变化过程和即时效应情况,可实用方便地对河流水质状况进行监控和分析。     

基于模糊模式识别的地下水水质综合评价研究

地下水质量的优劣是影响水资源可利用性的一个重要方面,因此对地下水水质进行合理评价是水资源开发利用、保护的依据。本文根据水质评价的特殊性,就模糊模式识别模型进行了改进,将改进的模糊模式识别模型应用于江阴市地下水水质综合评价,将评价结果与基于熵权法赋权的模糊综合评价及传统模糊综合评价结果进行了对比分析。研究表明:模糊模式识别方法对地下水水质评价问题具有较高的数值稳定性和适用性,模糊模式识别法评价的水质级别趋于平均化、中间化,本文提出的模糊模式识别理论模型应用于典型案例地区地下水水质评价是有效可行的。