地下水环境健康分功能模糊评价方法

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1、万方数据第3l卷第4期2011年8月水文JOURNALOFCHINAHYDROLOGYV01．31No．4Aug．，2011地下水环境健康分功能模糊评价方法龙玉桥1，李伟1，杨忠平2，朱超3(1．南京水利科学研究院水文水资源研究所，江苏南京210029；2．重庆大学土木工程学院，重庆400045；3．铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300251)摘要：以往的地下水环境健康研究忽视了单个地下水功能对地下水环境健康的决定作用．因此当不同功能的健康程度差别较大时，地下水环境健康的模糊评价结果被平均化。而得到不合理的结论。提出分功能模糊

2、评价方法，并用其评价郑州、开封、新乡和濮阳四城市地下水环境健康状况。结果表明：分功能模糊评价方法不仅可以得到研究区地下水环境的整体健康状况．而且能得到地下水环境不同的功能或属性的健康状况，能够反映研究区地下水的保护、开发和管理的重点。此外。虽然采用数学方法选择评价因子能够避免人类的主观臆断，提高工作效率，但它可能会忽略重要因子或引入扰动因子，所以需要人工检查数学方法筛选出的评价因子。客观赋权方法无法根据各因子的实际意义给出各因子的合理权重。因此需要人工检查和调整各因子权重的分配，从而避免得出错误的评价结果。关键词：地下水环境；分功能

3、；模糊评价；主客观综合赋权中图分类号：P345；X824文献标识码：A文章编号：1000—0852(2011)04—0027—08引言地下水环境健康是指地下水环境系统在维持生态环境平衡、为人类社会发展提供资源服务方面所具有的稳定性和可持续性。对于健康的地下水环境而言，地下水环境系统的结构稳定、功能健全，正常的物质循环和能量流动没有受到破坏．对自然干扰的长期效应具有抵抗力和恢复力，能够维持自身的组织、结构长期稳定。能够发挥其正常的资源供给、维持生态环境平衡、维护地质环境稳定功能Il】。地下水环境健康的研究刚刚起步，还在不断地发展与完善

4、。姜纪沂(2007)提出地下水环境健康的概念，并使用基于最大熵原理的模糊综合评价模型研究了衡水市地下水环境健康状况1”。随后，李升(2008)利用粗糙集理论建立了地下水环境健康的预警系统。对黄河下游悬河(河南)段的地下水环境健康状况进行了预警研究闭。而后，王凯军(2009)采用投影寻踪理论对吉林西部地下水环境健康进行了预测。并结合WISYS平台建立了吉林西部地下水环境健康管理系统(31。地下水具有资源功能、生态功能和地质环境功能嘲。同时。地下水资源及其开发利用涵盖了水资源的自然属性、生态属性、环境属性、社会属性和经济属性111。因此

5、地下水环境健康的研究涉及到众多因子。这些因子并非完全相互独立，而是相互作用、相互制约，共同决定了地下水环境系统的整体状态。地下水环境健康状况评价因子、标准和结论不可避免地存在一定的模糊性【l·*-07。因此模糊识别成为研究地下水环境健康的常用方法之一。然而，以往的研究将不同功能或不同属性的因子放在同一个样本因子特征值矩阵中，进行地下水环境健康状况的模糊识别，忽视了这些因子代表的功能间的制约关系。虽然这些方法也得到了正确的结论。但不同功能的因子健康程度差别较大时，其结论却并不合理。针对以往模糊识别方法的不足之处．提出分功能模糊评价地下

6、水环境健康的方法．并探讨了不同功能的因子优劣程度差别、因子选择及权重确定方法对地收稿日期：2010-09--06基金项目：南京水利科学研究院基金(Y50801)作者简介：龙玉桥(1984-)。男，广东英德人。博士研究生，主要从事地下水数值模拟和地下水资源管理方面的研究。E-mail：yqlong@nhri．cn万方数据水文第3l卷下水健康评价结果的影响。1模糊识别的步骤陈守煜(2002)rn详细地论述了模糊识别理论，因此文中只简单介绍其应用步骤：(1)通过相对隶属度函数式(1)和式(2)将m个因子c个级别的因子标准特征值矩阵l，=M

7、。和m个因子n个样本的样本因子特征值矩阵X=陆J。转换为对模糊概念是的相对隶属度矩阵S=【s胡。和R=【rd。。～20，‰=，么1，0，生墨，alo1，yu>Y讯>Y证或扎qj^qic(1)‰刁白％≤儿或％≥％扎魂机或ya

8、¨(3)、i=l’(4)按式(4)计算样本J级别h对是的相对隶属度．得到样本集归属于各级别的最优相对隶属度矩阵皓[吼。。％2^bj如≠0，aj<-h<-bj(4)奶=o或译晶(5)按式(5)计算样本级别特征值向量日=(日。，