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1、水利学报2008年4月SHUILIXUEBAO第39卷第4期文章编号:055929350(2008)0420401209基于联系数的流域水安全评价模型123金菊良,吴开亚,魏一鸣(11合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009;21复旦大学公共管理与公共政策创新基地,上海200433;31中国科学院科技政策与管理科学研究所,北京100080)摘要:建立了流域水安全评价指标体系和评价标准,用基于加速遗传算法的模糊层次分析法筛选指标、确定各指标和子系统的权重,用集对分析方法建立了基于联系数的流域水安全评价模型(CN-AM)。CN-AM可从指标、子系统和样本
2、3个层次定量地分析流域水安全的复杂状态,既可测度流域水安全整体状态的高低程度,又可识别影响流域水安全状态的重要指标和重要子系统。CN-AM在巢湖流域中的应用结果表明,基于联系数的均分原则评判方法与属性数学的置信度准则评判方法具有一致性和互补性,联合应用可保障CN-AM评价结果的可靠性。巢湖流域水安全系统处于临界安全状态,应提升流域的经济和科技发展水平、推广节水技术、加快城市化进程和控制人口增长,以提高该流域水安全的保障程度。关键词:流域水安全管理;水安全评价;评价指标体系;集对分析;联系数;模糊层次分析法;巢湖流域中图分类号:TV87文献标识码:A1研究背景[1
3、]流域水安全问题主要包括因水资源短缺而产生的水资源安全问题、因水环境恶化而产生的水环[2][3]境安全问题和因水旱灾害而产生的水灾害防治安全问题,它已成为自然资源可持续开发利用中最[4,5]重要的问题。流域水安全评价,就是在特定的自然和技术条件、经济和社会发展水平下,在流域水量、水质及其时空分布与人的合理需求之间的平衡分析及其影响因子综合分析的基础上,建立相应的评价指标体系及其评价标准,采用流域不同时期评价指标样本值和评价模型,对研究期内流域水安全系统能够持续支撑经济社会可持续发展规模,维系良好生态环境条件并使系统处于健康发展状况在总体上[6,7][1,2,8]
4、的差异性进行分类和排序,为监控和优化管理流域水资源持续利用状况提供重要依据。受自然[9]演化和人类活动的双重影响,流域水安全评价系统是一典型的复杂系统。目前的流域水安全评价研[1,2,6,10]究处于定性分析阶段,尚缺乏可操作的定量方法,其中的关键问题,一是如何合理确定流域水安全评价指标体系及其评价等级标准,二是在随机、模糊等不确定性环境下如何合理建立有效的定量评价模型。为此,本文在理论分析、频度统计、专家咨询和调研基础上初步建立了流域水安全评价指标体系,用基于加速遗传算法的模糊层次分析法(AcceleratingGeneticAlgorithmbasedFuz
5、zyAnalyticHierarchy[11]Process,AGA-FAHP)筛选指标、确定流域水安全评价系统中各指标、各子系统的权重,提出用集对分[12,13]析方法(SetPairAnalysismethod,SPA)构造各评价样本与评价标准等级之间联系数分量的新方法,进[12,14,15]而用指标、子系统和样本3个层次的联系数定量表达流域水安全的评价结果,建立了基于联系数的流域水安全评价模型(ConnectionNumberbasedAssessmentModelforwatershedwatersecurity,CN-AM),并在巢湖流域开展水安全评价
6、的实证研究。收稿日期:2007206228基金项目:国家自然科学基金项目(50579009,70733005);教育部优秀青年教师资助计划项目(教人司[2002]350)作者简介:金菊良(1966-),男,江苏吴江人,博士,教授,从事水资源系统工程研究。E2mail:jinjl66@126.com—401—©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2CN-AM的建立建立CN-AM过程包括如下7个步骤。(1)根据流域水安全
7、评价的内涵和目标,采用系统性、导向性和实用性原则,按照与水有关的水风险问题类型将流域水安全评价系统分为水资源安全、水环境安全、水灾害防治安全和社会经济安全4个子[10]系统。在理论分析、文献统计、专家咨询和流域调研基础上,根据流域水量、水质及其时空分布与人的合理需求之间的平衡分析及其影响因子的综合分析,将流域水安全评价系统各子系统细分为若干评[11]价指标,各评价指标一般设计为两个累积量的比值,以适用于一般流域。由此建立的流域水安全评价指标体系可表示为{xjk
8、j=1,2,⋯,m;k=1,2,⋯,nj}。其中,m为流域水安全评价系统的子系统数目(这里取4),nj
9、为子系统j的评价指标数目
