基于模糊数学和改进层次分析法的海水入侵程度评价-海洋科学.PDFVIP

基于模糊数学和改进层次分析法的海水入侵程度评价 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 3 虞未江 , 贾 超 , 狄胜同 , 袁 涵 , 朱恒华 (1. 山东大学 海洋研究院, 山东 青岛 266237; 2. 山东大学 土建与水利学院, 山东 济南 250061; 3. 山东 省地质调查院, 山东 济南 250013) – – 2– + 摘要: 基于模糊数学基本思想, 将海水入侵程度作为评价对象, 选择Cl 、Br 、SO4 、K 、SAR 等5 项能敏感反映海水入侵过程的水化学指标作为评价指标, 通过采用改进层次分析法计算各指标权重 和运用模糊数学进行综合评价, 构建海水入侵程度综合评价的数学模型。以山东省招远市作为研究区, 运用评价模型对该地区海水入侵程度进行评判, 评价结果较单一指标评价法更加合理准确, 具有较好 的实用性, 可为当地海水入侵防控提供科学依据。研究表明, 该模型是海水入侵程度评价的一种简易 高效、科学合理的方法, 可推广应用。 关键词: 模糊数学; 改进层次分析法; 海水入侵; 水化学指标; 综合评价 中图分类号: P641.3; P731 文献标识码: A 文章编号: 1000-3096(2018)06-0019-11 DOI: 10.11759/hykx20170904001 海水入侵受地质构造、土壤岩性、含水层渗透 评价法不仅考虑了海水入侵过程的渐变性和模糊性, 性、含水层补给条件等诸多水文地质因素的影响, 其 且评价结果较为全面、稳定, 已成为海水入侵现状评 过程较复杂。目前, 海水入侵范围和程度评判的方法 价最常用的一种方法。但传统模糊数学法一般都是 主要有数学模型分析、野外调查和数值模拟[1-2] 。数 通过计算超标比来确定各评价指标的权重[7-9], 当评 学模型分析通过数学方程描述含水层中盐分浓度分 价样本较多时, 每评价一个样本, 就必须计算各评 布的变化来揭示海水入侵的范围和规律, 数学建模 价指标在这个样本中的权重值, 计算量过大。鉴于此, 需要考虑许多自然条件和人工因素, 构建过程复杂、 本文提出一种基于模糊数学和改进层次分析法的海 难度大; 野外调查需要构建大型地下水三维动态监 水入侵程度评价模型, 该模型先通过改进层次分析 测网对目标进行长期观测, 投入成本高、耗时长[3-4]; 法计算 1 次, 确定各指标适用于所有评价样本的权 数值模拟需要大量高精度的数据资料才能够准确建 重值, 这样既大大地减少了计算量, 又能综合考虑 立复杂的含水层结构和处理复杂的边界条件, 往往 专家们的专业判断, 提高指标权重值的可信度; 然 由于缺乏数据资料而受到应用限制。此外, 地下水系 后选择多项合适的评价指标, 运用模糊数学对海水 统在自然和人为因素双重作用下, 存在高度复杂性、 入侵程度进行综合评价。 非线性、随机性等特征, 使得对海水入侵程度进行完 应用该模型进行海水入侵程度评价, 具体可分 全定量评价和预测分析更加困难[5-6] 。事实上, 当得 为3 步: (1)构建基于模糊数学和改进层次分析法的 到一个海水入侵程度评价结果比构建实际模型