基于云模型的水體富營養(yǎng)化程度評價方法

丁昊，王棟

目的：隨著社會經(jīng)濟高速發(fā)展，大量污染物的產(chǎn)生與排放及不適當?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)化程度評價不可避免的模糊性和隨機性的特點，本文引入云模型的方法，對我國 14個代表性湖庫的富營養(yǎng)化程度進行評價。方法：從水體富營養(yǎng)化評價標準的非線性特性分析入手，提出一種新的水體富營養(yǎng)化評價模型——云模型。在水體富營養(yǎng)化評價中，用1個云滴映射專家的一次評價，確定適當?shù)母粻I養(yǎng)化評價因子及其個數(shù)，并確定適合的分級指標；選擇評價因子，確定各級別對應的評價指標范圍并確定權(quán)重；確定云模型的3個數(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)測點的實測數(shù)據(jù)，計算每種評價物屬于各個級別的確定度；計算湖庫監(jiān)測點各評價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)測點的富營養(yǎng)化級別。結(jié)果：為驗證基于云模型的水體富營養(yǎng)化程度評價方法的實際應用，以國內(nèi) 14個代表性湖庫的富營養(yǎng)化調(diào)查資料作為研究對象，運用基于云模型的富營養(yǎng)化程度評價方法對各湖庫進行富營養(yǎng)化程度分級，并選取國內(nèi)外應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法作為參照方法進行比照分析：（1）將基于云模型的水體富營養(yǎng)化評價分級結(jié)果與各湖庫用水障礙的實際情況對照，富營養(yǎng)化程度均與事實相符，證明基于云模型的分級方法可以真實地反映實際的水體富營養(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)化程度評價方法與參照方法評價結(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)化程度評價方法能夠充分體現(xiàn)分級評價系統(tǒng)中的模糊性和隨機性，依照監(jiān)測點各評價因子的確定度，可以直觀地對水體營養(yǎng)化程度進行分析，且與實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，且符合實際情況。（5）基于云模型的水體富營養(yǎng)化程度評價方法可以降低評價過程中由于單個評價因子所處級別的模糊性而造成的對總體評價結(jié)果的影響。結(jié)論：針對水體富營養(yǎng)化程度評價不可避免的模糊性和隨機性的特點，引入云模型的方法，提出了基于云模型的水體富營養(yǎng)化評價方法，并對我國 14個代表性湖庫的富營養(yǎng)化程度進行了評價。結(jié)果：表明，云模型作為定性定量不確定性轉(zhuǎn)換模型，能夠反映評價中概念的不確定性。該方法通過確定云模型的3個數(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，解決了評價過程中存在的不確定性問題。

來源出版物：環(huán)境科學學報, 2013, 33(1): 251-257

入選年份：2015