基于环境模糊集的新疆水文水资源系统浅析

黄松岭

（新疆维吾尔自治区乌鲁木齐水文勘测局，新疆 乌鲁木齐 830000）

传统水文学着重考虑水文现象的特定水文概念的准确性，往往会忽视或不重视模糊性分析，影响了对往常表述水文特征的完整性。需要知道的是完整表达水文系统的特征，只肯定“非彼即它”并不意味着完整，还应该在合适的时空条件下肯定“即彼且它”的存在，否则将会对研究方法论造成致命缺陷[1]。因而，水文水资源的模糊集分析是十分有必要的，有利于促进水文科学的进步。比如研究河流年径流既要观察到流域内的水文现象，同时也要注意区域内的自然地理环境和植被覆盖条件等因素的影响[2]。在分析年径流变化的随意性的同时，还要注意把握年径流丰水期和枯水期的模糊性，这样可以在计算年径流量及年内分配的准确性过程中，有利于建立考虑明确性分析，同时顾及随意和模糊性的分析，保证理论系统的严格[3]。本文主要针对新疆地区基于环境模糊集的水文水资源系统进行分析探究。

1 环境模糊集概述

1.1 环境模糊集

环境模糊理论以及方法系统是我国著名水资源学家、工程模糊专家陈守煜先生提出并建立的。陈守煌先生在二十世纪八十年代创建了一批新学科——模糊水文水资源学，自九十年代以后又相继建立了工程模糊理论，不仅可以用在水文水资源学科，而且能够广泛地应用在其他技术领域内。二十一世纪开始，陈守煜先生又在工程模糊理论为基础的前提下建立了可变模糊的理论和方法。可变模糊集合理论及其概论系统是如今水文学科最先进的研究成果，标志着模糊水文学科已经由开创走向发展、实际应用的新阶段[5]。环境模糊理论包括对立模糊定义、相对比例函数定义、相对属于函数定义、相对相差函数定义、模糊集合可变定义等，其方法理论系统包括模糊聚合循环更迭模型、模糊识别可变模型、多层次模糊优选模型、模糊识别可变优选模型等。传统模糊学中的隶属度及属于函数都是绝对的，定义的缺点是概念的惟一性与不能完整地反映模糊论的基本特质——中介过渡原则[6]。而且如今对于如何科学合理地运用、符合实际地确定模糊系统中每个因素对于概念的属于程度还没有突破性进展。陈守煜先生在传统属于度及属于函数的定义基础上，进行了补充和完善，确定了相对属于度及相对属于函数的定义。这体现在定义上就更加准确、完整，而且消除了确定属于度、属于函数中长期存在的“主观随意性”的怀疑。

1.2 理论适用范围

我国模糊水文水资源学以及可变模糊理论与模型都还处在发展萌芽阶段，多数还是用在水质测评、水资源评价、环境风险评估、防洪工程系统风险评估、冰凌警报等方面。像陈守煜先生等将其中的相对属于度理论和模型在地下水水质测评中进行了应用、研宄；李亚伟等应用模糊集合识别从而解决环境的综合承载能力；于雪峰等将模糊类聚循环更迭模型应用在“模糊类聚更迭洪水灾难度数划分”中；陈守煜先生等将可变模糊理论及模糊可变模型识别应用在水库防洪统测调度，将模糊识别优选与神经网络PB 法相结合应用在水资源水质测评及冰凌预警中。考虑到地区水利规划对环境的影响是模糊的，其环境综合评价影响属于水利方面的多层次多属性的相关决策问题，而可变模糊理论及其模型相对于其它评价方法的可靠性，使得可对其理论及其模型在地区水利规划环境综合评价系统中应用的试探性探讨。

2 基于环境模糊集的水文水资源建设分析

2.1 平均权重计算方法

平均权重法能够简单处理各项参数指标对模糊概念的影响性，忽视各指标之间所存在的误差。当参数指标超过一定标准或参数指标的影响性不具备明显差别时，尤其是当参数指标L 为全系数时，可以运用等权重法进行评价。

但当指标数目不足且参数指标的影响性具备显著差别时，就不适合依据相对差别函数模型得到的相对属于度矩阵料作为评价中L 项参数关于L 个级别的权重矩阵X 系数采用该理论中的计算方法对区域内水资源可持续利用的各项指标权重进行测评。

其中包含二元比较模糊分析、级别特殊值法和相对属于度法。

2.2 指标系统及等级层次的建立

DRASTIC 方法选取地下水脆弱性影响最大的7 个主要因素作为评价指标。其中D、R、T、C 可以直接进行测量，分别被化为7,5,5,6 个级别，每个级别对应着指标值的一个区间范围，这个范围被赋予1～10 之间的定额，如表1 所示。而A、S、I 是不可直接测量的，根据其介质类别划分为不同的类型，每个类型给定一个1～10 之间的定额。

表1 指标D、R、T、C 的分级及定额

3 结果分析和评价

依据新疆区域内水资源利用的总体要求，结合生态环境现状、水资源分布状况，生物分布带和水土利用条件，新疆区域水利建设的重心是：北疆区域水资源开发条件良好，对准噶尔盆地实行禁牧政策，进一步作为生态草原的存在；对天山北麓、阿尔泰山山地实行季节性放牧政策，保护好当地资源环境。水利工程建设的特点是着重开发和利用区域内主要河流的水资源，从而达到生态环境动态平衡，改善和修复大自然的目的。面对生态环境严重恶劣的高寒山区，需要实施生态移民。在水文水资源开发建设过程中，提高管理工作质量可以保证工程的正常运转。

表2 参数指标级别区间值

根据表2 参数指标级别对新疆地区水文水资源进行级别评价，我们可以看出参数指标不同级别之间的差异，1 级明显要比其他级别更稳定，平衡度更好。其次是2 级，最差是3 级，指标之间波动落差极大。

4 结语

基于环境模糊集的水文水资源系统在计算和模糊相结合的基础上，对河流水质量进行评价，而且水质量评价等级层次中具备模糊性，保障其在理论与实践上都具有指导和现实意义。水资源不仅是影响自然系统的关键因素，更是人类社会、生态环境的重要组成结构，与人类社会的经济发展、生态环境的周遭变化都有着紧密联系，因此水文水资源系统不仅需要具备水文系统中的随意性和模糊性，更需要具备影响人类社会和生态环境当中所具备的特殊性，具备广泛的研究前景和重要现实意义。