亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于集對分析與三角模糊數(shù)耦合的潰壩環(huán)境影響評價

        2022-07-06 08:10:12秦玉盼李宗坤焦余鐵王建有趙鳳遙
        水利水運工程學(xué)報 2022年3期
        關(guān)鍵詞:差異環(huán)境評價

        葛 巍 ,秦玉盼,李宗坤 ,王 特,焦余鐵,王建有,趙鳳遙

        (1.鄭州大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院,河南 鄭州 450001; 2.代爾夫特理工大學(xué) 技術(shù)、政策與管理學(xué)院,代爾夫特2628 BX; 3.鄭州大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院,河南 鄭州 450002)

        近年來,為全面提高大壩的風(fēng)險管理能力,專家學(xué)者對潰壩后果的研究逐漸增多[1-3]。潰壩環(huán)境影響評價作為潰壩評價非常重要的一環(huán),因其風(fēng)險評價涉及較多內(nèi)容,影響因素具有不確定性和多樣性等特點,相比于生命和經(jīng)濟損失評價,國內(nèi)外對環(huán)境影響評價研究成果相對較少[4]。目前已有的評價方法主要包括下游數(shù)值模擬[5]、環(huán)境安全指數(shù)優(yōu)化[6]、能值足跡[7]、層次分析[8]、模糊數(shù)學(xué)[9]及傳統(tǒng)集對分析[4]等方法。上述研究在潰壩環(huán)境影響評價方面做出了很大貢獻(xiàn),但目前為止,評價體系還有待完善,評價方法中還存在一些不足。例如:軟件模擬中對數(shù)據(jù)資料及其精度要求很高,而模糊數(shù)學(xué)評價法利用最大隸屬度原則導(dǎo)致其評價等級不明顯;傳統(tǒng)集對分析法雖然可以很好處理事物屬性的確定性和不確定性問題,但未充分考慮集合間的差異關(guān)系,對潰壩環(huán)境問題的整體性描述較差。

        針對上述存在的一些問題,我國學(xué)者葛康等[10]提出了三角模糊數(shù)理論。三角模糊數(shù)在處理不確定和模糊性問題時,不需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)資料和很高的精確度,且可以較好解決集對差異度難以表達(dá)的問題。因此,本文結(jié)合集對分析和三角模糊數(shù)方法,通過對原有的集對三元聯(lián)系數(shù)進(jìn)行擴展和改進(jìn),構(gòu)建潰壩環(huán)境影響評價模型,并應(yīng)用于工程實例。

        1 基本理論基礎(chǔ)

        1.1 集對分析理論

        集對分析是一種研究系統(tǒng)確定性與不確定性問題的方法[11],其核心主要包括集對與聯(lián)系數(shù)兩方面。針對研究對象,運用聯(lián)系數(shù)μ,從“同、異、反”三個方面對集對H(A,B)的關(guān)系屬性進(jìn)行定量分析,其聯(lián)系數(shù)如式(1)所示。

        式中:N、S、P分別表征總特征數(shù)、共同特征數(shù)和對立特征數(shù);F表征既不共同也不對立的特征數(shù),即F=N-S-P;a、b、c分別表征同一、差異和對立度,取值上a、c確定,b相對不確定,同時滿足總和為1且a、b、c∈[0,1];i和j分別表征差異和對立度系數(shù),滿足i∈[0,1],j=-1。

        1.2 三角模糊數(shù)理論

        三角模糊數(shù)分為單一三角模糊數(shù)和分段三角模糊數(shù),由于潰壩環(huán)境指標(biāo)復(fù)雜,采用分段三角模糊數(shù)進(jìn)行描述[10]。定義:設(shè)M為一個模糊數(shù),且類屬于實數(shù)R,在此基礎(chǔ)上,可以新定義一個隸屬函數(shù):ξM(x):R→[0,1](x∈R),則隸屬函數(shù)ξM(x)如式(2)所示。

        式中:M為分段三角模糊數(shù),記M=(x1,x2,x3,x4,x5,x6),其中x6>x5>x4>x3>x2>x1。

        1.3 集對分析與三角模糊數(shù)耦合

        由引言論述可知,潰壩環(huán)境影響因素眾多且具有確定性和不確定特征,根據(jù)集對分析原理,集對分析方法可以分析潰壩環(huán)境影響評價中的確定性特征,但是由于缺少能夠描述聯(lián)系數(shù)的差異度系數(shù)i的表達(dá)式,在處理不確定性特征時難度很大。為解決上述問題,運用三角模糊數(shù)表達(dá)差異度系數(shù)i。綜上,將集對分析與三角模糊數(shù)進(jìn)行耦合,解決潰壩環(huán)境評價過程中的確定性和不確定問題。

        2 潰壩環(huán)境影響指標(biāo)體系及評價模型

        2.1 潰壩環(huán)境影響指標(biāo)體系

        構(gòu)建潰壩環(huán)境影響評價模型的首要任務(wù)是建立指標(biāo)體系。根據(jù)已有研究[4-9]可知,潰壩可能造成下游河道改變、水生生物環(huán)境發(fā)生變化甚至生物滅絕、土壤質(zhì)量受損、污水排放、周邊生態(tài)發(fā)生巨變、一些自然景觀和人文景觀損壞等一系列環(huán)境影響。進(jìn)一步結(jié)合《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國環(huán)境影響評價法》等相關(guān)法律規(guī)范,并且遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、定量與定性相結(jié)合等原則,將潰壩環(huán)境影響指標(biāo)劃分為河道形態(tài)(A1)、植被覆蓋(A2)、水環(huán)境(A3)、土壤環(huán)境(A4)、生物多樣性(A5)、污染工業(yè)(A6)和人文生態(tài)環(huán)境(A7)等7個指標(biāo),進(jìn)而構(gòu)建指標(biāo)體系。

        2.2 等級標(biāo)準(zhǔn)劃分

        結(jié)合已有研究成果[7-9],將7個指標(biāo)按照其含義進(jìn)行定量定性劃分,基本屬性見表1。表1中的定量指標(biāo)A1和A2根據(jù)指標(biāo)含義,并結(jié)合調(diào)查資料進(jìn)行計算;定性指標(biāo)A3~A7通常由專家結(jié)合下游實際資料[4],通過考量各指標(biāo)對大壩下游環(huán)境影響程度,進(jìn)行打分賦值,打分區(qū)間為[0,100]。按照上述指標(biāo)賦值原則,進(jìn)一步將水庫潰壩環(huán)境評價指標(biāo)分為輕微(Ⅰ)、一般(Ⅱ)、中等(Ⅲ)、嚴(yán)重(Ⅳ)和極其嚴(yán)重(Ⅴ)等5個等級,如表2所示。

        表1 潰壩環(huán)境影響指標(biāo)含義及其屬性劃分Tab.1 Definition and attribute division of environmental impact index of dam breach

        表2 潰壩環(huán)境影響指標(biāo)分類及等級Tab.2 Classification and grades of environmental impact indexes of dam breach

        2.3 潰壩環(huán)境影響評價模型

        根據(jù)集對分析原理,將潰壩環(huán)境影響評價指標(biāo)集合和等級標(biāo)準(zhǔn)集合,組成一個同時具有同、異和反三種特性的集對,進(jìn)而分析其特性,并且構(gòu)建聯(lián)系數(shù);根據(jù)三角模糊數(shù)原理求解上述聯(lián)系數(shù)的差異度系數(shù)i,分析出新的聯(lián)系數(shù)μ,結(jié)合指標(biāo)權(quán)重確定潰壩環(huán)境影響的等級。

        2.3.1 集對五元聯(lián)系數(shù) 傳統(tǒng)集對分析法對某一對象進(jìn)行評價時,當(dāng)評價指標(biāo)值類屬于等級標(biāo)準(zhǔn)界限內(nèi)時,認(rèn)定為同一;當(dāng)評價指標(biāo)值類屬于相鄰或相隔等級標(biāo)準(zhǔn)界限內(nèi)時,認(rèn)定為差異或?qū)α4]。但是這種從同、異、反三方面對評價指標(biāo)值和等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析的方法,當(dāng)出現(xiàn)評價指標(biāo)值類屬于相鄰或相隔等級的情況時,很難對評價等級的差異進(jìn)行有效區(qū)分,即普通的三元聯(lián)系數(shù)不夠細(xì)化,進(jìn)而引起評價結(jié)果不夠準(zhǔn)確。

        為解決上述問題,運用集對分析對潰壩環(huán)境評價問題進(jìn)行分析時,首先構(gòu)造集對H=(A,B),記A=[s1,s2, ···,sk,···,sm]表示潰壩環(huán)境各等級標(biāo)準(zhǔn)界限值,以表2 中A1指標(biāo)為例,等級標(biāo)準(zhǔn)界限值即為 0.2、0.5、1.0 和 2.0;B=[x1,x2, ···,xk,···,xn]表示與其對應(yīng)的潰壩環(huán)境影響指標(biāo)值。并根據(jù)集對聯(lián)系數(shù)可拓性,對式(1)中bi項進(jìn)行展開,得其五元聯(lián)系數(shù)表達(dá)式,如式(3)所示。

        式中:a、b1、b2、b3、c分別表示潰壩環(huán)境影響指標(biāo)xn屬于潰壩環(huán)境影響等級標(biāo)準(zhǔn)sm的程度。a和c分別為集合B位于Ⅰ級和Ⅴ級標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的同一度和對立度,系數(shù)分別等于1和-1;b1、b2、b3分別表示集對H=(A,B)的差異度。b1為集合B位于Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的偏同差異度,系數(shù)i1為偏同差異度系數(shù);b2為集合B位于Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的中差異度,系數(shù)i2為中差異度系數(shù);b3為集合B位于Ⅳ級標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的偏反差異度,系數(shù)i3為偏反差異度系數(shù)。

        根據(jù)潰壩環(huán)境評價指標(biāo)值xn與潰壩環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)界限值sm的大小關(guān)系[12],對式(3)進(jìn)一步展開,如式(4)所示。

        式中:x為潰壩環(huán)境影響指標(biāo)值;i1、i2、i3為差異度系數(shù);s1、s2、s3、s4為潰壩環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)的界限值。

        2.3.2 確定差異度系數(shù) 結(jié)合三角模糊數(shù),采用分析取值法確定式(4)中的差異度分量系數(shù)i[10],分別定義(s1+s2)/2、(s2+s3)/2、(s3+s4)/2 位置對應(yīng)的i1、i2、i3值為 0.5、0、-0.5。潰壩造成的環(huán)境影響應(yīng)越小越好[4],其影響指標(biāo)屬于越小越優(yōu)型指標(biāo),因而可以推導(dǎo)出相關(guān)的差異度表達(dá)式,如式(5)~(7)所示。

        根據(jù)式(4)~(7),可計算出基于分段三角模糊數(shù)理論的聯(lián)系數(shù),如式(8)所示。

        2.3.3 評定潰壩環(huán)境影響等級 根據(jù)式(8)求出潰壩環(huán)境影響評價指標(biāo)的聯(lián)系數(shù)μm,結(jié)合潰壩環(huán)境影響各指標(biāo)權(quán)重ωm求解綜合聯(lián)系數(shù)l,如式(9)所示。

        式中:l為潰壩環(huán)境評價模型的綜合聯(lián)系數(shù),l∈[-1,1]。l越接近于1,潰壩造成的影響程度越??;越接近于-1,潰壩造成的影響程度越大。

        潰壩環(huán)境影響指標(biāo)劃分為輕微(Ⅰ)、一般(Ⅱ)、中等(Ⅲ)、嚴(yán)重(Ⅳ)和極其嚴(yán)重(Ⅴ)等5個等級,那么潰壩環(huán)境影響評價等級(即各指標(biāo)綜合影響程度),理應(yīng)同樣劃分為5個等級。結(jié)合式(9)綜合聯(lián)系數(shù)l的定義,根據(jù)“均分原則”[13]將綜合聯(lián)系數(shù)l所屬的區(qū)間[-1,1]平均分成5等份,每一等份所屬區(qū)間分別代表一個潰壩環(huán)境影響等級,即l取值區(qū)間為(0.6, 1.0]、(0.2, 0.6]、(-0.2, 0.2]、(-0.6, -0.2]、[-1.0, -0.6]分別對應(yīng)評價等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ。

        3 工程應(yīng)用

        以安徽省滁州市大(2)型沙河集水庫大壩為例[4,14]。該水庫類屬于均質(zhì)土壩,開工于20世紀(jì)50年代,歷經(jīng)4年完工,后續(xù)經(jīng)過多次加固維護,其功能主要包括灌溉、防洪和水產(chǎn)養(yǎng)殖等。水庫大壩所處的清流河,河長84 km,水庫上游流域面積為313 km2,占其總流域面積的1/4。主要建筑物有放水涵洞3座,分別布置在南涵和小北涵等地,以及溢洪道和非常溢洪道各1座。大壩下游常住人口約30萬,林地和農(nóng)田總面積估算35萬畝(約233.33 km2)。大壩一旦潰決,除了給下游造成巨大的人口和經(jīng)濟損失,還會造成嚴(yán)重的環(huán)境影響。

        由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足且較難獲取,并為方便對比已有研究成果,故參考文獻(xiàn)[4]和[9],即結(jié)合表1中各指標(biāo)含義和屬性劃分,以及定量定性指標(biāo)的計算方法和取值區(qū)間,進(jìn)而確定沙河集水庫潰壩環(huán)境影響指標(biāo)值見表3。

        為與已有學(xué)者的評價結(jié)果進(jìn)行分析比較,采用文獻(xiàn)[9]的層次分析法權(quán)重計算結(jié)果,并與文獻(xiàn)[8]所確定的權(quán)重結(jié)果作對比,以保證其準(zhǔn)確性,結(jié)果見表3。其中層次分析法對潰壩環(huán)境各個影響指標(biāo)權(quán)重賦值,關(guān)鍵步驟包括建立指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)、專家打分、構(gòu)建判斷矩陣和一致性檢驗等。

        將潰壩環(huán)境影響指標(biāo)值代入式(8)進(jìn)行計算,得到基于三角模糊數(shù)的聯(lián)系數(shù)見表3。將權(quán)重和聯(lián)系數(shù)代入式(9),計算得綜合聯(lián)系數(shù)l=-0.63∈[-1.0,-0.6]。可見,沙河集水庫潰壩環(huán)境等級為Ⅴ級(極其嚴(yán)重)。

        表3 沙河集水庫大壩潰壩環(huán)境影響評價指標(biāo)權(quán)重[9]Tab.3 Weights of the environmental impact indexes of Shaheji Reservoir dam breach[9]

        將基于集對分析和三角模糊數(shù)耦合的潰壩環(huán)境評價結(jié)果,與集對分析法[4]和模糊數(shù)學(xué)理論法[9]結(jié)果進(jìn)行對比(表4)。由表4可見:

        (1)基于集對分析與三角模糊數(shù)耦合方法的評價結(jié)果與集對分析法、模糊數(shù)學(xué)理論法基本一致,這表明所構(gòu)建評價模型具有較好的合理性。

        (2)傳統(tǒng)的集對分析法采用最大集對勢對潰壩環(huán)境等級進(jìn)行評定,考慮了集合A和集合B的“同”、“反”關(guān)系,對兩個集合差異關(guān)系考慮欠缺,可能導(dǎo)致某些重要信息的丟失,對潰壩環(huán)境評價問題的整體性描述較弱。與傳統(tǒng)的集對分析法相比,耦合模型利用集對聯(lián)系數(shù)可擴展性將其擴展為五元聯(lián)系數(shù),更加細(xì)化地描述了潰壩環(huán)境指標(biāo)與其等級劃分標(biāo)準(zhǔn)之間的同一、差異和對立關(guān)系。

        (3)模糊數(shù)學(xué)評價采用最大隸屬度準(zhǔn)則對潰壩環(huán)境等級進(jìn)行評定,評價結(jié)果為Ⅴ級,但是從表4的數(shù)據(jù)可以看出,其結(jié)果數(shù)據(jù)在Ⅳ級和Ⅴ級兩個隸屬度之間十分接近,評價結(jié)果可能出現(xiàn)失真的情況。與模糊數(shù)學(xué)評價法相比,耦合模型通過構(gòu)建綜合聯(lián)系數(shù),結(jié)合均分原則,從整體上判斷出潰壩環(huán)境影響評價等級,很大程度上避免了評價結(jié)果出現(xiàn)失真的現(xiàn)象。

        表4 3種模型方法結(jié)果對比Tab.4 Comparison of the results of three methods

        4 結(jié) 語

        潰壩環(huán)境影響評價作為潰壩風(fēng)險后果分析的一方面,越來越受相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。本文考慮潰壩環(huán)境問題的特點,在相關(guān)學(xué)者研究基礎(chǔ)上,結(jié)合法律規(guī)范選取了潰壩環(huán)境影響指標(biāo)并劃分了各指標(biāo)等級區(qū)間,利用三角模糊數(shù)對集對分析中的差異度分量系數(shù)進(jìn)行分析計算,得出潰壩環(huán)境影響評價等級的綜合聯(lián)系數(shù),最終利用均分原則確定潰壩各指標(biāo)綜合影響程度等級與綜合聯(lián)系數(shù)對應(yīng)關(guān)系,構(gòu)建潰壩環(huán)境影響評價模型。將模型應(yīng)用于沙河集水庫潰壩環(huán)境影響評價,結(jié)果顯示沙河集水庫潰壩環(huán)境等級為Ⅴ級,與其他評價模型所得結(jié)果基本一致,且較好地克服了已有評價方法在處理集合差異關(guān)系時的缺陷及評價結(jié)果模糊的不足。該評價模型科學(xué)合理,可為水庫大壩的潰壩環(huán)境影響評價提供一種新方法。

        猜你喜歡
        差異環(huán)境評價
        相似與差異
        音樂探索(2022年2期)2022-05-30 21:01:37
        SBR改性瀝青的穩(wěn)定性評價
        石油瀝青(2021年4期)2021-10-14 08:50:44
        長期鍛煉創(chuàng)造體內(nèi)抑癌環(huán)境
        一種用于自主學(xué)習(xí)的虛擬仿真環(huán)境
        孕期遠(yuǎn)離容易致畸的環(huán)境
        找句子差異
        環(huán)境
        生物為什么會有差異?
        基于Moodle的學(xué)習(xí)評價
        M1型、M2型巨噬細(xì)胞及腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞中miR-146a表達(dá)的差異
        性生交片免费无码看人| 在线国产小视频| 免费人成黄页在线观看视频国产| 亚洲加勒比无码一区二区在线播放| 男女一区视频在线观看| 国色天香社区视频在线| 国产精品人妻一码二码尿失禁| 国产精品毛片久久久久久l| 亚洲一区二区三区ay| 成人av片在线观看免费| 幻女bbwxxxx在线视频| 欧美午夜精品久久久久免费视| 久久久综合九色合综国产| 亚洲国产av午夜福利精品一区| 国产av自拍视频在线观看| 久久99精品国产麻豆宅宅| 日韩精品区欧美在线一区| 丁香婷婷激情俺也去俺来也| 日本强伦姧人妻一区二区| 日躁夜躁狠狠躁2001| 亚洲VA欧美VA国产VA综合| 国产自拍视频一区在线| 成人免费看aa片| 免费国产裸体美女视频全黄| 国产综合第一夜| av一区二区三区观看| 国产对白国语对白| 亚洲精品无码高潮喷水在线| 国产又粗又猛又黄色呦呦| 亚洲国产一区二区三区精品| 区二区三区玖玖玖| 国产亚洲av人片在线观看| 综合图区亚洲另类偷窥| 国产亚洲精品在线视频| 亚洲av中文无码乱人伦在线播放 | 无码av免费永久免费永久专区| 青青草成人免费播放视频| 丁香婷婷在线成人播放视频| 亚洲精品久久久久中文字幕一福利| 女性自慰网站免费看ww| 少妇深夜吞精一区二区|