基于未确知信息的河流水质模拟预测研究-水科学进展.PDFVIP

第 15 卷 第 1 期 水 科 学 进 展 Vol15 ,No1 2004 年 1 月 　　 ADVANCES IN WATER SCIENCE 　 J an , 2004 　 基于未确知信息的河流水质模拟预测研究 1 ,2 2 1 1 3 李如忠 , 王 　超 , 汪家权 , 钱家忠 , 金菊良 ( 1 合肥工业大学资源与环境工程学院 , 安徽 合肥 　230009 ; 2 河海大学环境科学与工程学院 , 江苏 南京 　210098 ; 3 合肥工业大学土木建筑工程学院 , 安徽 合肥 　230009) 摘要 : 基于河水流速 、污染物综合衰减系数等参量信息不确定性的特点 , 提出了运用未确知数学理论进行河流水质 模拟预测的未确知数学模型 。该模型不仅能得到以区间形式表示的河流污染物预测浓度 , 也能获得各浓度可能值 区间对应的主观可信度 , 这为水污染控制系统规划和水环境管理决策提供了更为丰富、科学的浓度信息 。实例研究 表明 , 运用未确知数学理论进行河流水质模拟预测 , 理论上是可行的 , 预测结果是可靠的。 关 　键 　词 : 未确知信息 ; 河流水质 ; 模拟 ; 预测 ; 主观可信度 ( ) 中图分类号 : X522 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 2004 水质模拟预测就是利用水质模型模拟计算水域内的水质状况 。它是水环境影响评价 、污染物排放总量控制 指标制定以及水污染控制系统规划与管理中必须采用的手段 。现有水质模型的种类很多 , 总体上可分为确定性 和不确定性模型两大类 。在河流水质模拟预测研究中 , 又以确定性水质模型应用最为普遍 。但由于水环境系统 内在的不确定性和水文 、水质资料等的不完全性 , 使得仅根据确定性水质模型进行水质预报存在着明显的局限 性 。近年来 , 国内外对不确定性水质模型的研究也取得一定进展 , 但多是基于随机理论建立的水质随机微分方 程模型[ 1～5 ] 。由于缺乏可靠 、有效的求解技术 , 对于较为复杂的水质模型应用还不成功[6 ] ; 加之这类模型对水 文 、水质资料等信息的需求量大 , 也限制了它的推广和使用 。为适应水环境管理和保护工作的需要 , 有必要寻 求新的途径对不确定性信息下水质模型问题作进一步分析研究 。本文运用未确知数学理论[7 ,8 ] , 以一维稳态河 流水质模型为基础 , 建立了河流水质的未确知数学模型 。由该模型不仅可以获得河流水质模拟预测值 , 还能得 到水质模拟值所对应的主观可信度 , 从而为水环境规划 、管理和保护提供更丰富、更准确的水质信息 。 1 　河流水质未确知数学模型 11 　水环境系统中信息的不确定性 作为一个开放的大系统 , 河流水环境系统中的河水流速 、流量 、污染物浓度 、扩散系数和衰减系数等参量 信息都存在着不确定性 。这些信息的不确定性有些是客观存在的 , 有些是由实测资料不完全造成的 , 也有些是 由于对其内在作用机理 、变化规律认识不清引起的[9 ] 。但无论是何种原因带来的不确定性 ,