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基于模糊数学的河道健康综合评价方法研究

更新时间:2009-03-28

1 概述

在城镇形成和发展的过程中,河流作为重要的资源和环境载体,对城镇的经济发展和生态建设起着重要的作用。然而,随着我国工业化和城镇化的迅猛发展,城镇河流水质发生黑臭现象,河流健康受损,生态功能丧失,因此对城镇河道进行健康评价刻不容缓。

目前,许多国内外学者已经开展了一些研究工作[1],但是关于河道健康评价问题较为复杂和抽象,还没有形成一套完整的评价方法。河道健康评价大都停留在河道生态系统健康的基础上[2-3],但河道健康的指标众多,缺少系统的综合评价。本文采用模糊数学原理,结合多项指标,研究河道健康综合评价方法。并且基于VS平台,结合上述河道健康评价方法,开发河道健康评价软件。河道健康综合评价方法能够克服以往评价方法的片面性,充分反映河道各项指标的健康程度,对河道健康治理提供了有力的支持。

当前,高校在实践教学中面临的困境主要表现为师资薄弱、教材单一、实训方式过于传统、考核与评价不够科学以及校企合作不够深入。

考虑到视频中相邻帧的重复率一般比较高,关键帧的提取可以减少帧数,进而提升图像特征点检测和匹配效率,同时也为图像拼接提供一个组织框架。针对这项关键技术,得到了研究者们的广泛关注,并取得了一定研究成果。文献[1]从相邻帧间的颜色或纹理信息变化程度出发,提出了基于视频内容的方法。文献[2]通过计算当前帧与类心之间特征值的距离,将视频中所有帧进行聚类分析,得到基于视频聚类的分析方法。文献[3]提出基于运动特征分析的算法,其基本原理是利用光流分析,将视频中运动量最小的一帧作为关键帧。

2 河道健康评价指标体系

2.1 评价指标体系的构建

确立河道健康评价指标体系是以修复河道功能为目标,使其达到河道健康的要求。河道健康不仅表现在生态多样性、自净功能等自然功能方面,还应该具有社会涵义,即维持河道对人类社会提供的各种功能。因此,构建河道健康指标体系的总体原则是科学性、代表性、可行性和可操作性[4]

其中:U(x)为指标当前评分值,xu、x1为指标值下、上界,U(xu)为下界评分值。

其中:BNi表示第i个河道健康的总评判,α、β、δ、γ分别表示生态功能、社会经济功能、物理化学指标和人类健康指标的权数。

(2)社会经济价值

河流的社会经济价值,是指河流的服务功能,是河流对流域内社会经济的支撑和贡献。河流的开发利用是保障社会经济发展的重要基础,对河道的合理利用是可持续发展的重要体现,必须要在开发中保护,在保护中开发,实现发展和保护双赢的目的。

(3)物理化学指标

参数体系的评判是一个多目标、多层次、多约束的决策问题,用凸模糊规划原理来计算每个试验的评判值。表达式为:

(4)人类健康指标

益智区是区域游戏的一种,是幼儿一种重要的自主游戏形式。它是以快乐和满足为目的,以操作、摆弄为途径的自主性学习活动。益智区主要是通过选择和投放一些促进幼儿认知发展、启发幼儿思考的游戏材料,让幼儿进行接触、体验、操作的区域。好奇心强、活泼好动、喜欢去感受、体验、探索、了解新鲜的事物,都是中班时期的幼儿的特点。这个阶段的幼儿在时间、空间方面的理解力也在逐渐地加强,个性化探索教育对于幼儿来说十分地重要。我们应该做好益智区游戏的管理,让幼儿喜欢在益智区中快乐的游戏、操作,选择游戏材料,让益智区游戏材料的选择与投放变得更加合理、科学。

河道的环境是人类赖以生存的自然条件组成部分。河流不仅给人类生存和发展提供必要的水和其他生产原料,而且给人类生存提供不可缺少的环境功能和服务功能。因此,人类健康指标包括供水能力指标、河道服务功能指标等。

在设计河流健康评价指标体系时,将河流的健康评价指标体系分为3个层次:目标层、准则层和指标层。目标层为单一总目标,总目标即为维护河流健康,促进人水和谐。准则层为上述4点,分别为生态功能、社会经济价值、物理化学指标和人类健康指标。但是由于河道健康指标过多,因此,需挑选指向明确的,且相互间较为独立的河流健康指标为本文河流健康评价体系的指标层。河流健康评价指标筛选结果见表1。

 

表1 河流健康评价指标筛选结果

  

准则层 指标层生态功能 鱼类种类变化率硅藻物种多样性天然植被率河道内生态需水量保证率社会经济价值 防洪工程措施完善率防洪非工程措施完善率调节能力指数三生(生产、生活、生态)用水比例水资源利用率物理化学指标 溶解氧总磷氨氮化学需氧量人类健康指标 灌溉保证率通航水深保证率景观满意度污水处理率

2.2 河流健康评价方法

针对河流健康的评价大多都停留于生态功能、水质情况等单项指标的评价上,缺乏系统的综合评价。另外,河流健康评价中部分指标非常抽象,因此,拟采用模糊数学原理[5],结合多项河流健康指标,研发河流健康评价方法。

2.2.1 指标权重确定

对于处于第1、5级,隶属度评分值为1、0,对于2、3、4级利用线性差值法来获取评分值。

2.2.2 评分值确定

 

表2 各项指标权重分配

  

准则层指标 权重 二级指标 权重生态功能 0.24 鱼类种类变化率 0.20硅藻物种多样性 0.20天然植被率 0.36河道内生态需水量保证率 0.24社会经济价值 0.26 防洪工程措施完善率 0.23防洪非工程措施完善率 0.27调节能力指数 0.14三生(生产、生活、生态)用水比例 0.16水资源利用率 0.20物理化学指标 0.22 溶解氧 0.25总磷 0.25氨氮 0.25化学需氧量 0.25人类健康指标 0.28 灌溉保证率 0.35通航水深保证率 0.28景观满意度 0.22污水处理率 0.15

建立符合实际情况的隶属划分是应用模糊数学的关键步骤。本文对各层次的评价因子按照“病态、不健康、亚健康、健康、很健康”5级健康状况评价等级划分。为了合理确定各评价因子隶属于各评价等级的隶属度[9-11],定义各评价等级对应的评分值为 0、0.2、0.5、0.7、1,详见表 3。

准则层分为4个一级指标,包括:生态功能、社会经济价值、物理化学指标、人类健康指标,并细化为17个二级指标。本文根据实际经验和推理[6-8],加上凸显河道评价的优劣原则,制定如表2的权重分配。

一直以来,在审美活动中人们更重视所谓的精神升华,极少数的学者会从审美地存在、尤其是“诗意的栖居”的角度去阐述自然审美。而“诗意的栖居”定会联系到人与自然的友好关系,并且已然成为曾繁仁生态美学体系中的一个重要范畴。我们怎么做能够实现“诗意的栖居”?这就要求我们需要摒弃工业时期时对地球的控制和征服欲望,转而建立爱护自然的意识,让人们可以更好地生活在这片土地上。不少大自然文学作品中都有详细描绘生态环境和人类与自然友好为邻的场景,很好的呈现了创作者们对“诗意栖居”的畅想和期盼。

 

表3 各项指标评价标准

  

准则层 指标层 很健康 健康 亚健康 不健康 病态生态功能 鱼类种类变化率(%) 0 5 10 15 ≥20硅藻物种多样性 ≥3.5 2.5 1.5 1 0天然植被率(%) ≥50 35 25 10 ≤1河道内生态需水量保证率(%) 100 85 70 50 ≤30社会经济价值 防洪工程措施完善率(%) 100 90 85 70 ≤60防洪非工程措施完善率(%) 100 90 85 70 ≤60调节能力指数 ≥0.2 0.13 0.08 0.02 ≤0.01三生(生产、生活、生态)用水比例 比例协调 合理 比较合理 不合理 严重失调水资源利用率(%) ≤5 30 40 54 ≥60物理化学指标 溶解氧 ≥3 2 1 0.5 0总磷 ≤0.3 0.4 0.5 0.6 ≥0.7氨氮 ≤1.5 2.0 2.5 3.0 ≥3.5化学需氧量 ≤30 40 45 50 ≥60人类健康指标 灌溉保证率(%) 100 85 75 60 ≤50通航水深保证率(%) 100 85 75 60 ≤50景观满意度 非常满意 满意 一般 较差 非常差污水处理率(%) 100 70 50 20 ≤10

 

(1)生态功能

2.2.3 分层模糊评价方法

河道的物理化学指标是表征河道健康的最基础的标准,能够反映河流结构形态和水循环的完整以及功能的完备性。河流的健康状态对现代发展有着不可替代的作用,河道的物理化学指标是河流修复能力、纳污能力和净化能力的体现。

 

以江苏省盐城市大丰区某河道为例,采用本文所研发的河道健康评价软件,对所选的河道进行健康评价,详见表4。

 

生态功能是河道健康的重要指标,生态系统所有生命系统最基本因素就是依水而生。河流是一个完整的连续体,上下游、左右岸构成一个完整的体系,依赖于河流径流丰枯而兴衰的河流生态系统健康,是河流生机和活力的重要体现。

(1)饮食不科学.大学生由于远离家庭生活,大多缺乏科学的饮食习惯,有的为了减肥而盲目节食,有的经常以零食当饭,有的学生挑食现象严重,导致各种营养素摄入量偏低,摄入的总能量严重不足,早、中、晚三餐的热能比也不恰当,维生素和其他矿物质摄入量都在膳食参考摄入量的标准以下.

3 河流评价实例

其中:AT、AR、Au、MfE 分别表示生态功能、社会经济功能、物理化学指标和人类健康指标的综合评判,bj、aj分别是小项目隶属度和权数。根据模糊判决有:

东坪气田积极开展排水采气工艺措施。针对坪一井区的连续气举措施,对10口停躺井进行增压连续气举,累计增气644.20万立方米,单井最高累计增气101万立方米。

将上述评分值输入到软件内,可得到各准则层的健康程度,图1为准则层中各指标评价得分,根据各准则层的评分值综合可得河道健康总评价值,图2为河道健康综合得分。为了让河道健康评分更加简明,图表展示采用百分制。

从图2可以看出该河道健康综合评分处于亚健康、健康之间,整体健康程度一般;图1看出河道4个二级指标评分,可知物理化学指标和人类健康指标跟综合评价相似;社会经济价值指标评分较好,但生态功能评分较差。因此,该河道的生态状况应该是今后治理工作的重点,特别是要调

整河道生态环境,满足流域区域生态良性循环。同时,还需要做好防洪非工程措施,完善河道景观功能,进一步提高河道健康程度。

 

表4 大丰区某河道健康指标值

  

准则层 指标层 指标值 评分值生态功能 鱼类种类变化率 4 0.76硅藻物种多样性 2.3 0.58天然植被率 20 0.4河道内生态需水量保证率 40 0.1社会经济价值 防洪工程措施完善率 100 1防洪非工程措施完善率 80 0.4调节能力指数 0.2 1三生(生产、生活、生态)用水比例 合理 0.7水资源利用率 20 0.82物理化学指标 溶解氧 1.3 0.59总磷 0.5 0.5氨氮 1.2 1化学需氧量 55 0.1人类健康指标 灌溉保证率 80 0.65通航水深保证率 75 0.5景观满意度 较差 0.2污水处理率 80 0.79

 
  

图1 准则层各指标评价

  

图2 河道健康综合评价

4 结论

河道健康评估由于评价指标的众多性和复杂性,一直是众多学者研究的热点。本文通过对河道健康指标分析和评价方法研究,可得如下结论:

(1)本文将河道评价分为3个层次:目标层、准则层和指标层,并从众多指标中挑选出具有代表性和独立性的17个指标,用于评价河流健康。

5.根据对假设五检验得出的结论,笔者认为,除了相关准则要完善对企业无形资产研发支出资本化的规定,会计师事务所在对企业进行审计时,也要更加注意该方面内容的审计,重视报表附注对开发支出的披露,尤其是对报表附注披露不规范的情况实施相应的审计程序,从第三方角度进行监督管理,以避免企业利用准则的漏洞做出一些违规舞弊行为,扰乱经济秩序,误导报表使用者做出错误判断。

(2)采用模糊数学方法,建立河道健康评价方法,从生态功能、社会经济价值、物理化学指标和人类健康指标评价河道健康程度,并根据上述4个指标评估河道综合健康程度。

结果显示:一是城市群与非城市群地区农村居民收入系数有较大差异,位于城市群与非城市群对农村居民的收入差距具有显著性影响,同时可知职业是影响城市群与非城市群收入差异的重要因素。除了农户资本之外,影响农户内部收入不平等的其他因素包括职业、家庭特征等。其中处于更为发达的城市群地区的农村居民,由于非农就业机会多,收入来源更为广泛,因此相对其他地区收入更高[20]。因此加强对农村居民的非农化技能培训有利于降低区域收入不平等。二是从整体收入不平等来看,不可解释部分所占比重仍然较大,说明区域造成的不平等其他因素较多,从而导致了较大的区域收入差异。

(3)基于VS平台,采用上述评价方法,研发河道健康评估软件,可以高效评估河道健康,简洁明了地分析出河道健康薄弱点,为河道治理措施提供有力的技术支撑。

参考文献

[1]王伟,杨晓华,陈强.基于ELMAN网络的河流健康复杂系统综合评价[J].水电能源科学,2007,25(2):1-4.

[2]吴阿娜,杨凯,李越,等.河流健康状况的表征及其评价 [J].水科学进展,2005,16(7):602-608.

[3]张展羽,卢敏,朱成立 .城镇河道的水生态环境建设和保护 [J] .灌溉排水学报,2004,23(6):18-20 .

[4]孙雪岚,胡春宏.河流健康评价指标体系初探[J].泥沙研究,2008(4):21-27.

[5]谢季坚,刘承平.模糊数学方法及其应用[M].武汉:华中科技大学出版社.2006:31-32.

[6]吴阿娜,车越,徐启新,等.上海地区河流健康评价方法探讨[J] .生态与农村环境学报,2007,23(4):90-94.

[7]况琪军,马沛明,胡征宇,等.湖泊富营养化的藻类生物学评价与治理研究进展[J].安全与环境学报,2005,5(2):87-91.

[8]徐竟成,傅婷,李光明,王奇.人工景观水体健康状况的综合评价方法[J].中国给水排水,2008,24(20):104-108.

[9]刘恒,耿雷华,陈晓燕.区域水资源可持续利用评价指标体系的建立 [J].水科学进展,2003,14(3):265-270.

[10]高永胜,王浩,王芳 .河流健康生命评价指标体系的构建 [J] .水科学进展,2007,18(2):252-257.

[11]蔡守华,胡欣 .河流健康的概念及指标体系和评价方法[J] .水利水电科技进展,2008,28(1):23-26.

 
单红喜
《江苏水利》 2018年第05期
《江苏水利》2018年第05期文献

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