基于云模型的水体富营养化程度评价方法

丁昊，王栋

目的：随着社会经济高速发展，大量污染物的产生与排放及不适当的水体资源的开发利用，使得我国众多水体已经处于或正面临着富营养化的威胁。针对水体富营养化程度评价不可避免的模糊性和随机性的特点，本文引入云模型的方法，对我国 14个代表性湖库的富营养化程度进行评价。方法：从水体富营养化评价标准的非线性特性分析入手，提出一种新的水体富营养化评价模型——云模型。在水体富营养化评价中，用1个云滴映射专家的一次评价，确定适当的富营养化评价因子及其个数，并确定适合的分级指标；选择评价因子，确定各级别对应的评价指标范围并确定权重；确定云模型的3个数字特征，由正向正态云发生器及半云发生器生成该评价因子隶属于某营养化级别的综合云模型；读取某湖库监测点的实测数据，计算每种评价物属于各个级别的确定度；计算湖库监测点各评价因子隶属于某一富营养化级别的确定度之和，确定度最大值所在的级别即为该监测点的富营养化级别。结果：为验证基于云模型的水体富营养化程度评价方法的实际应用，以国内 14个代表性湖库的富营养化调查资料作为研究对象，运用基于云模型的富营养化程度评价方法对各湖库进行富营养化程度分级，并选取国内外应用较为广泛且简便的营养状态指数公式，评分公式法及模糊综合评价法作为参照方法进行比照分析：（1）将基于云模型的水体富营养化评价分级结果与各湖库用水障碍的实际情况对照，富营养化程度均与事实相符，证明基于云模型的分级方法可以真实地反映实际的水体富营养化状况。（2）通过比较分析发现，基于云模型的水体富营养化程度评价方法与参照方法评价结果较为吻合，证明了方法的可行性。（3）基于云模型的水体富营养化程度评价方法能够充分体现分级评价系统中的模糊性和随机性，依照监测点各评价因子的确定度，可以直观地对水体营养化程度进行分析，且与实际用水状况及参照方法分级结果均相符。（4）基于云模型的水体富营养化评价方法，可以通过确定度判断处于相同级别的不同水体富营养化程度的高低，能更全面地反映同级别水体富营养化程度的高低，且符合实际情况。（5）基于云模型的水体富营养化程度评价方法可以降低评价过程中由于单个评价因子所处级别的模糊性而造成的对总体评价结果的影响。结论：针对水体富营养化程度评价不可避免的模糊性和随机性的特点，引入云模型的方法，提出了基于云模型的水体富营养化评价方法，并对我国 14个代表性湖库的富营养化程度进行了评价。结果：表明，云模型作为定性定量不确定性转换模型，能够反映评价中概念的不确定性。该方法通过确定云模型的3个数字特征，由正向正态云发生器及半云发生器生成各评价因子隶属于各营养化级别的综合云模型。结合因子权重综合考虑湖库各评价物对湖库营养状态的影响，由最大确定度决定营养化级别，解决了评价过程中存在的不确定性问题。

来源出版物：环境科学学报, 2013, 33(1): 251-257

入选年份：2015