投影寻踪新算法在水质评价模型中的应用

用实数编码的遗传算法给出了一种投影寻踪方法中投影方向优化的新途径．在一个简单投影指标下,用新的优化途径建立了多元数据分类模型,并将其用于多指标的标准水质分类．两个实例样本水质评判结果表明,用投影寻踪新算法可以揭示高维数据的结构特征,所建立的分类与综合评价模型不仅有效,而且结果简单、直观和易于理解．     

基于投影寻踪聚类的油气管道失效可能性评价

为保障油气管道运行安全,将投影寻踪聚类的方法引入油气管道失效可能性评价中,从系统理论的角度将油气管道失效分为致灾因子危险性、承灾体的脆弱性和应对能力脆弱性3个子系统,据此建立油气管道失效可能性评估指标体系,然后基于投影寻踪聚类的失效可能性评价模型,对油气管道失效可能性进行量化分析,从而确定其失效可能性等级。实例分析表明,所建立的失效可能性评价模型能对油气管道失效可能性进行评价,可为管道的风险管理提供决策依据。     

基于变权重和信息熵的区域水资源安全投影寻踪评价模型

区域水资源安全评价是气候变化下区域水安全管理的一项重要调控措施。为合理确定各评价指标的权重,提出了把权重结构分解为评价指标的单样本权重和样本集权重的新观点,建立了用基于加速遗传算法的模糊层次分析法和最小相对信息熵原理确定单样本权重、用基于加速遗传算法的投影寻踪模型和最大信息熵原理确定样本集权重的新模型--基于变权重和信息熵的投影寻踪评价模型（CWE PP）。将CWE PP模型应用于全国水资源安全背景下的巢湖流域水资源安全评价,结果表明：巢湖流域水资源安全状况整体上介于重度缺水与中度缺水之间,偏向重度缺水,略低于安徽省水资源安全状况。用CWE PP进行区域水资源安全评价,物理概念明确,计算结果合理,方法通用,在资源与环境综合评价中具有一定的推广应用价值。     

基于两阶段降维的中国经济发展协调性评价

为了研究中国2000 - 2008年间经济发展与环境、资源、人民生活水平三个方面的协调程度,本文建立了包括4个子系统、9个子项目、112个指标的评价指标体系,利用主成分分析方法与投影寻踪方法对评价指标进行两阶段降维分析,将高维数据转化为直观的评价值.根据最终投影函数值对2000 - 2008年中国经济发展的总体协调性进行了评价,评价结果显示:近年来,中国经济发展协调性发展趋势良好,且各子系统对经济发展的协调性都有着重要影响.在对各子系统的发展情况迸一步分析后指出:对于环境、资源、生活子系统的发展影响最大的子项目分别是污染排放与治理、矿物能源和农村生活水平.为了衡量各子系统间的协调程度,本文提出了一种新的计算系统间协调度的方法,在现有系统协调度评价方法的基础上进行了一定的改进.经济—环境、经济—资源、经济—生活三组子系统的协调度计算结果显示:各组子系统间的协调度都在经历迅速提高后,逐渐回落波动至平稳,而环境、资源和生活子系统的发展目前仍滞后于经济子系统.     

碳中和评估与预测预估方法研究进展

人类活动排放的大量温室气体已经造成多种不利影响,为缓解这些不利影响,已有多个国家提出了碳中和目标。碳中和评估与预测预估是实现碳中和目标的科学基础,准确估算碳排放量和碳去除量是进行碳中和评估的关键,可以帮助决策者制定减排和增汇政策。本文梳理了碳排放量和碳去除量的估算方法以及预测预估方法的原理和特点,以期为准确评估碳中和现状以及预测预估未来情景下实现碳中和目标的可能性和路径提供方法论参考。碳排放量的估算方法可以分为用于支撑碳交易市场的碳排放核算方法、面向消费侧碳排放的估算方法和基于因素分解法的碳排放计量方法三大类;前两类方法主要用于历史碳排放量的盘点,第三类方法可用于碳排放量的预估。陆地生态系统碳去除量估算方法可以分为统计模型法、机理模型法和遥感模型法三大类;第一类方法应用最早但估算结果较粗糙,第二类方法模型应用最多但估算结果存在较大的不确定性,第三类方法观测范围大但缺乏预测预估能力。近年来,模型分析法在碳中和评估和预测预估上得到越来越广泛的应用。     

区域水资源开发利用程度综合评价的GPPIM

水资源开发利用程度评价是一个由多指标组成的复杂巨系统,其难点是如何合理地建立评价该系统的数学模型。当前的评价模型随着评价内容的不同而变化,精度较难控制。为解决单项水资源开发利用程度评价指标评价结果的不相容问题,提高水资源开发利用程度综合评价各层次的分辩力和评价模型的精度,论文采用大样本数据,利用投影寻踪、遗传算法、插值型曲线和水资源开发利用程度评价标准,为水资源开发利用程度综合评价建立了一种新的数学模型---遗传投影寻踪插值模型(GPPIM)。实例研究表明,GPPIM建模方法直观、可靠、精度高,既有较强的分类功能,又有较好的排序功能,可广泛应用于各种水资源问题的综合评价。     

水环境质量评价的投影寻踪模型及其应用

将投影寻踪分类模型应用于水环境质量综合评价中,利用基于实码的加速遗传算法来优化投影方向,将多维数据指标转换成低维子空间,通过寻求最优投影方向来计算投影函数值,从而根据投影值的大小进行水环境质量评价。结合实例进行了应用,结果较令人满意,为水环境质量评价提供了一条新的方法和途径。     

环境质量评价中关键因子识别的方法研究

应用投影寻踪聚类方法分析环境影响指标的数据资料 ,不但可以根据数据内在特性确定各评价指标的相对权重 ,避免权重人为给定的任意性 ,而且还可以通过逐次筛选找出影响环境质量的关键因子。本文将该方法成功地应用于南京市秦淮河水环境评价中 ,筛选出了影响秦淮河水质的关键因子 ,可供秦淮河水环境监测和治理作参考。另一方面 ,该方法还可以推广应用于其它类似问题的综合分析研究中。     

基于PSO-PPE模型的黑龙江省水资源生态安全探析

针对黑龙江省水资源生态环境现状,构建以水资源、社会经济、生态环境为子系统的水资源生态安全评价指标体系。运用粒子群算法(PSO)优化投影寻踪评价模型(PPE),对黑龙江省水资源生态安全进行研究。结果表明,该地区2003—2016年水资源生态安全整体呈现上升趋势。水资源污染指数和工业万元产值耗水量等指标状态的极大改善,使得2009、2013年水资源生态安全程度分别较前一年增加67.16%和98.76%。2003—2016年水资源、生态环境系统发展波动较大,前者略有降低,后者上升,社会经济系统(权重为0.426 5)发展最为迅速且对水资源生态安全影响最显著。对水资源生态安全影响最显著的指标有人均湿地面积、农业万元产值耗水量、水资源污染指数、工业用水比例、工业万元产值耗水量。该评价结果可为当地政府及环保部门制定政策提供理论参考。     

Water Quality Assessment and Modeling of an Effluent-Dominated Stream, the Notwane River, Botswana

In an effort to assess current and future water quality of the only perennial river in southeastern Botswana, this study presents water quality monitoring and modeling results for the effluent-dependent Notwane River. The water quality along the Notwane River, pre- and post-implementation of secondary wastewater treatment, was compared and results demonstrated that water quality improved after the new wastewater treatment plant (WWTP) went online. However, stream standards for chemical oxygen demand, total dissolved phosphorous, and fecal coliform were exceeded in most locations and the critical dissolved oxygen (DO) reached concentrations of less than 4 mg L⁻¹. High dissolved P concentrations and intense macrophyte growth at the impounding ponds and at sites within 30 km of the effluent waste stream confluence suggest that eutrophication was a function of P release from the ponds. Results of DO modeling demonstrated that an unpolluted inflow at approximately 10 km downstream of the confluence was responsible for raising DO concentrations by 2.3 mg L⁻¹, while SOD was responsible for a decline in DO concentrations of 1.4 mg L⁻¹ at 6 km downstream of the confluence. Simulations also showed higher DO concentrations during winter months, when water temperatures were lower. Simulations, in which the distributed biochemical oxygen demand (BOD) loading from cattle excrement was decreased, produced nominal increases in DO concentrations. An increase in WWTP BOD loadings to projected 2020 values resulted in a 1.3 mg L⁻¹ decrease in the critical DO concentration. Furthermore, a decrease in treatment plant efficiency, from 94% to 70% BOD removal, produced critical DO concentrations and anoxia along much of the modeled reach. This has significant implications for Gaborone, especially if decreased WWTP efficiency occurs as a result of the expected future increase in pollutant loadings.