湖泊营养状态评价的普适指数公式及效果检验

适当设定湖泊富营养化指标“参照”值 ,将修正的Carlson指数公式中的指标值用相对于“参照”值的指标“相对值”替换 ,公式中的参数可视为与指标特性无关。对公式中的待定参数采用遗传算法进行优化 ,得到对多项指标都通用的营养状态普适指数公式。用折衷激励功效函数法对单项指标的TSIG 指数赋权 ,计算综合指数。公式的正确性已被用于我国数十个湖泊、水库的营养状态评价检验得到证实。该公式计算简单、实用 ,具有客观性。

水环境质量评价的普适指数公式

在适当设定水质指标的“基准”值情况下 ,用相对于“基准”值的指标相对值替换对数形式的指数公式中的水质指标值 ,采用遗传算法优化不同指标的指数公式中的参数 ,得到对多项指标通用的水质普适指数公式 ;并用折衷型激励功效函数将单项指标的指数加权为综合指数。公式的正确性已被多处水质评价检验。

指标变换值表示的空气质量评价的普适指数公式

为了建立形式简单、普适通用的空气质量评价的普适指数公式,适当设定空气指标的参照值和指标值的变换式,使不同指标的同级标准值经变换后的标准变换值差异不大,而标准变换值的对数值的差异更小,从而可以认为用变换值表示的不同指标皆与某个指标"等效"。因此,用变换值表示的不同指标的某种类型的空气质量评价的指数公式都可以用该"等效"指标相应的空气质量评价指数公式代替。在满足一定的优化目标准则条件下,采用猴王免疫进化算法对公式中的参数进行迭代优化,分别得到优化后对基于空气质量标准(GB3095-1996)的7项空气指标皆适用的对数型幂函数、韦伯-费希纳定律、Γ型分布函数、污染危害S型函数、加权加和型幂函数及参数化组合算子等6个空气质量评价的普适指数公式。对公式的可靠性进行了理论分析,对其实用性进行了效果检验,其评价结果与其他方法评价结果基本一致,并与实际相符合。结果表明:空气质量评价的多种形式的普适指数公式皆具有形式简洁、计算简便和普适通用的特点。

基于水质评价普适指数公式与三角网内插的湖泊水质可视化研究——以舒城县万佛湖为例

在实际采样过程中由于受采样点数的限制,为有效表现湖泊、水库的整体水质状况,提出了一种基于水质评价普适指数公式与三角网内插方法在GIS上实现对湖泊水质的可视化研究。通过以舒城县万佛湖的14个采样点的5项监测指标的分析得出,该方法不受采样点数的限制,计算的水质指数具有连续的空间分布特性,十分有利于GIS空间表现。可视化结果表明:2009年万佛湖各季节的水质情况均较好,基本处于Ⅰ级清洁状况,只有在五显河和晓天河入湖口处水质较差,存在Ⅱ级尚清洁区域。

普适指数公式在升钟水库富营养化评价中的应用

应用李祚泳等提出的基于粒子群算法的幂函数加和型湖库富营养化普适指数公式,以南充市升钟水库为例,根据该水库2006年的水质监测资料选取5个评价参数,将参数带入普适指数公式,得到升钟水库富营养程度评价结果,最后对升钟水库的富营养化问题提出了若干整治建议。

基于线性回归的环境质量评价普适指数公式

阐述了利用遗传算法优化污染损害指数评价模型中参数时的优点和不足,提出采用普适质数公式对污染损害指数评价模型中参数进行线性优化时,可以大幅简化优化过程,便于实际应用。将适用于大气质量评价的普适指数公式与通过GA优化的评价结果进行比对,证实了该公式在线性优化中的可行性。

水安全评价的参数化组合算子普适指数公式

传统的参数化多元组合算子模型因取极大极小运算丢失太多信息,而且不能普适通用。若适当设定水安全评价各指标参照值和指标值的规范变换式,使规范变换后的不同指标的同级标准规范值差异很小,从而可以认为用规范值表示的不同指标皆"等效"于某个规范指标。因此,用规范值表示的水安全评价的参数化多元组合算子指数公式可以用该"等效"指标的水安全评价的参数化多元组合算子指数公式替代。在满足一定优化目标准则条件下,应用免疫猴王进化算法对公式中的参数进行优化,得到优化后对任意m项指标组合都适用的水安全评价的参数化组合算子普适指数公式。对公式的可靠性进行了理论分析,并对公式的实用性进行了效果检验。结果表明:水安全评价的参数化组合算子普适指数公式具有形式简洁、直观,计算简便和普适通用的特点。

适用于多指标的水环境质量评价的普适指数公式

在适当设定水质指标的“基准”值情况下 ,用相对于“基准”值的指标相对值替换对数形式的指数公式中的水质指标值 ,采用遗传算法优化不同指标的指数公式中的参数 ,得到对多项指标通用的水质普适指数公式 ;并用折衷型激励功效函数将单项指标的指数加权为综合指数。公式的正确性已被用于多处水质评价检验所证实。该公式形式简单 ,易于计算 ,使用方便 ;具有客观性、可比性和通用性。

基于规范变换的海水水质普适指数公式

为了建立形式简洁、计算简便和普适通用的海水水质的普适指数公式,基于海水水质标准(GB3097-1997),只要适当设置海水水质各指标"参照值"和指标值的规范变换式,并对各指标的标准值进行规范变换,使所有27项指标的各级标准值的规范值都处于陆地3类水体72项指标的同级标准值的规范值范围内,从而适用于陆地水体72项指标规范值的6个水质普适指数公式也适用于27项指标规范值的海水水质评价。以厦门近海海域和长江口近海海域的海水水质评价作实例,对指数公式的实用性进行了效果检验,并与其他方法的评价结果进行了比较。结果表明:不仅6个指数公式使陆地水体水质评价和海水水质评价得到普适、统一、规范和简化,而且规范变换的思想和方法对水资源及水安全系统的研究亦有借鉴作用。

生态环境质量评价的参数化组合算子普适指数公式

[目的]采用基于指标规范值的参数化组合算子普适指数公式,对区域生态环境质量进行评价。[方法]适当设定典型区域生态环境质量各指标参照值和指标值的规范变换式,使规范变换后的标准规范值差异很小,从而可以认为用规范值表示的不同指标皆"等效"于某个"规范"指标。在满足一定优化目标准则条件下,应用免疫进化粒子群混洗蛙跳算法,对参数化组合算子公式中的参数进行优化从而建立区域生态环境质量评价的普适指数公式。[结果]采用优化后适用于任意m(1≤m≤23)项指标组合的生态环境质量评价的参数化组合算子普适指数公式,对山仔水库周边乡镇的生态环境质量进行评价,其评价结果与未确知测度法的评价结果完全一致,即山仔水库周围5个乡镇的生态环境质量均属于4级。[结论]生态环境质量评价的参数化组合算子普适指数公式具有形式简洁、直观、计算简便和普适通用的特点。

浅析幂函数加和型普适指数公式在湖泊富营养化综合评价中的应用

在李祚泳等新近提出的幂函数加和型普适指数公式这种新的湖泊富营养化评价方法的基础上,针对当前湖泊富营养化评价中出现的同一种评价方法所采用因子数目不同,所得结论也可能不同的现象,在我国20个湖泊监测数据的基础上,分别设定3个和5个评价指标,利用普适指数公式分别计算出评价结果,由结果可知在不同指标情况下,2种评价结果的吻合率达到了95%,由此可看出该方法的适用性较好,选取不同数目评价因子时对其评价结果的影响很小。

基于水环境信息规范变换的水质普适指数公式

为了建立科学合理、和谐统一、简洁实用的包括地表水、地下水和湖泊富营养化水体的水环境质量的普适指数公式,借鉴物理学中普遍存在的规范不变性(对称性)原理,适当设定水环境各指标的"参照值"和相对于参照值的指标值规范变换式,使不同指标的同级标准值经规范变换后的"标准规范值"彼此差异很小,从而可以认为用规范值或对数变换值表示的不同指标都与某个指标"等效".因此,基于规范变换的不同指标的某种形式水质指数公式都可以用该"等效指标"的相应水质指数公式等效替代.在满足一定的优化目标准则条件下,采用免疫进化粒子群混洗蛙跳算法对公式中的普适参数进行迭代优化,分别得出优化后对地表水、地下水和湖泊富营养化水体的72项指标皆适用的对数型幂函数、韦伯-费希纳定律、Г型分布函数、污染危害S型函数、参数化组合算子和加和型幂函数等6个水环境质量的普适指数公式.最后对公式的可靠性进行了理论分析,并通过若干实例对公式的实用性进行了效果检验.结果表明:水环境质量的多种形式的普适指数公式皆具有形式简洁、和谐统一、计算简便和普适通用的特点.

指标变换值表示的水安全评价的普适指数公式

适当设定水安全指标的参照值和指标值的变换式,并对各指标值进行了变换,使得以变换值表示的不同指标皆"等效"于一个规范指标,从而不同指标的水安全评价指数公式皆可以用该"等效"指标相应的指数公式替代。在满足设定的优化准则条件下,采用猴王免疫进化算法对公式进行优化,分别得到优化后对23项水安全指标皆适用的5个水安全评价的普适指数公式。对所获公式的可靠性进行理论分析以及对其实用性进行效果检验后,其评价结果与其他方法评价结果相一致,并与实际相符合。结果表明:水安全评价的多种形式的普适指数公式皆具有形式简洁、计算简便和普适通用的特点。

基于规范变换的空气质量指数公式的广义普适性

为了建立形式简洁、计算简便和普适的室内、外空气质量评价的指数公式,基于室内空气质量标准(GB/T 18883—2002),适当设置室内空气各指标"参照值"及指标值的规范变换式,并对各指标的标准值进行规范变换,使室内空气15项指标的各级标准规范值的变化范围与室外空气7项指标的同级标准规范值的变化范围一致。因此,基于规范对称性原理,用免疫进化猴王遗传算法优化得出的适用于7项指标规范值的室外空气质量评价的6个普适指数公式也同样适用于15项指标规范值的室内空气质量评价。以邯郸居民区和广州公共场所2个室内空气质量评价为实例,对6个指数公式的实用性进行了检验。结果表明,6个指数公式的评价结果是彼此和谐和一致的,也与传统的指数公式法的评价结果相符合。6个指数公式是目前室内、外空气质量评价中最简化、规范、普适和统一的方法。

基于指标规范值的环境质量引力普适指数公式

为了建立物理意义明确、科学合理、计算简单和普适通用的环境质量评价模型,借鉴自然界普遍存在的万有引力现象和物理学中的规范对称性(不变性)原理,提出环境样本之间也存在类似万有引力的聚类相互作用引力,并在适当设定指标参照值和指标值的规范变换式及"参照级"样本基础上,定义了环境样本的"规范质量"和"规范坐标"的概念,进而分别建立了基于指标规范值的水环境质量和空气环境质量的引力普适指数公式.通过若干实例对公式的实用性进行了效果检验,结果表明,基于指标规范值的环境质量的引力普适指数公式具有形式简洁、规范统一、计算简便和普适通用的特点.

基于指标规范变换的广义环境系统评价的普适指数公式

为了建立适用于广义环境系统评价的普适指数公式,针对传统的环境评价指数公式不具有普适、规范和通用的局限,提出适用于广义环境系统任意指标的参照值和规范变换式的设计原则和方法;该变换要求变换后的任意指标的各分级标准规范值都能被限定在各自的较小区间内,从而用规范值表示的任意指标皆"等效"于同一个规范指标;再分别用不同限定区间内生成的随机数模拟任意指标的不同分级标准的规范值,不同区间内生成的所有随机数组成不同分级标准的全部训练(学习)样本,借助免疫进化算法优化不同评价指数公式中的参数,得到适用于广义环境系统评价的9个(广义)普适指数公式,并论证了公式的可靠性.分别将9个普适指数公式用于北京市朝阳区19个监测井的9项指标的地下水水质的综合评价,以及用于郑州、西安、上海三市2000年可持续发展评价.结果表明:9个普适指数公式用于同一监测井水质的评价结果几乎完全相同,也与传统评价方法的评价结果基本一致;用于郑州、西安、上海三市可持续发展评价的结果分别是3级、3级、2级,比传统评价法更符合实际情况.9个普适指数公式使广义环境系统的评价变得简洁、规范、统一和通用;基于指标规范变换的评价指数公式的建模思想和方法对建立广义环境系统的普适智能评价模型有借鉴作用.

基于最大熵原理的洪水灾害灾情评估改进普适模型

作为区域灾害风险管理的重要组成部分,灾情评估可为区域灾害预防与发生以及更好地进行区域经济可持续发展规划提供科学依据.自然灾害灾情评估的难点是估算灾情发生的不确定性、损失的概率分布以及处理评价过程中指标的随机性和评价等级的模糊性.为此,提出了基于信息熵的改进灾情评估模型,用最大熵原理处理灾害发生的不确定性和损失的概率分布,用指数普适公式处理评价指标的变化差异性,并利用加速遗传算法优化相关参数,进而建立了基于信息熵的AGA优化改进灾情评估普适模型.应用结果表明:该模型有效地估算了灾害发生的概率,解决了评估灾害发生的不确定性问题,提高了评价的可靠性,且方法智能化程度高,可在多种灾情评价中进行推广应用.

粒子群算法在湖泊富营养化综合评价中的应用

适当设定湖泊富营养化指标"参照"值,将修正的卡森指数公式中的指标值用相对于"参照"值的指标"相对值"替换,公式中的参数可视为与指标特性无关。对公式中的待定参数采用粒子群算法进行优化,得到对多项指标都通用的营养状态普适指数公式,将优化后的营养状态普适指数公式用于我国不同地域和不同类型的20个湖泊的实例评价,并与其他评价方法进行比较,结果表明该模型具有实用性和可行性。

东昌湖水体富营养化动态变化与分析

采用基于GA优化的普适卡森指数公式,利用聊城市东昌湖2003—2008年的实际监测数据,对东昌湖水体近年富营养化动态变化趋势进行了系统的分析。结果表明：东昌湖各站点自2003—2008年均处于富营养化水平,从2003~2008年TSIG指数值随年际变化有一定起伏,但自2006年后基本呈逐步上升趋势;从空间来看,北、东、南3个站点的TSIG指数值随年际变化趋势基本一致,但西关桥的曲线变化起伏较大,特别是在2003年西关桥TSIG指数值较其他3个站点有明显上升;在季度变化方面,4个站点春、夏、秋季TSIG指数值变化均不大,但在冬季都有很明显的下降;另外,各指标加权值比较表明,在所选用的4个评价指标中,对湖泊富营养化贡献大小依次为TN〉pH〉TP〉DO。