本发明专利技术涉及一种基于可变模糊理论的河流同位素富集程度评价方法，它包括以下步骤：步骤1，数据采集，对流域进行河水样品采集，立刻装入玻璃瓶中；步骤2，可变模糊集理论的介绍；步骤3，确定可变模糊评价模型，并根据相应的模糊评价模型对样本进行级别评价；本发明专利技术针对现有河流水体氢、氧同位素富集程度判别方法的单一性和局限性，通过引入可变模糊评价方法，对氢、氧两种同位素进行联合分析，确定水体同位素样本指标对各级指标标准区间的相对隶属度和相对隶属函数，从而提高对河流同位素富集程度等级评价的可信度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于可变模糊理论的河流同位素富集程度评价方法
本专利技术专利属于河流生态系统保护
，具体涉及一种基于可变模糊理论的河流同位素富集程度评价方法。
技术介绍
因质量差异导致的同位素的物理和化学行为差异，称为“同位素效应”，而在水文学领域，通常会涉及到氢（1H、2H、3H，其中2H也可描述为D）和氧（16O、17O、18O）的同位素，统称为水同位素，不同于溶于水中的其他同位素，他们本身就是水分子的构成部分，因而在水文循环和各类水文过程中具有重要的意义；同时，降水的氢、氧稳定同位素关系，是同位素水文学的核心，具有全球特征，也发生区域、地方的演化分异，是研究其相互关系和因果关系的依据；在实际应用中，氢、氧稳定同位素在水循环研究领域扮演了越来越重要的角色，所以，合理的判定河流水体中氢、氧同位素的富集程度，对于探求降雨、径流相互转化过程具有重要意义。目前，水循环中氢、氧稳定同位素关系演化和分异过程主要依托水体中同位素的富集程度与降水中稳定同位素的富集程度进行对比和关联分析，从而进行水源演化的判别，采用的方法主要为在2H和18O关系图中对水体取样点定位，根据采集水体点据与2H和18O关系线的位置定性地判别水源及水体的氢、氧同位素的富集程度，缺少对氢、氧两种同位素的联合分析，且缺乏定量评价指标。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的缺点，而提供一种针对现有河流水体氢、氧同位素富集程度判别方法的单一性和局限性，通过引入可变模糊评价方法，对氢、氧两种同位素进行联合分析，确定水体同位素样本指标对各级指标标准区间的相对隶属度和相对隶属函数，从而提高对河流同位素富集程度等级评价的可信度的基于可变模糊理论的河流同位素富集程度评价方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于可变模糊理论的河流同位素富集程度评价方法，该方法通过变化模型及其参数，合理地确定出样本水体中氢、氧重同位素富集程度的判别等级，提高对水体同位素富集程度等级评价的可信度，具体包括以下步骤：步骤1，数据采集对流域进行河水样品采集，立刻装入玻璃瓶中，玻璃瓶的瓶盖为密封的螺纹盖，且用封口膜进行密封，以防止蒸发作用引起的同位素分馏；步骤2，可变模糊集理论可变模糊理论与方法是工程模糊集理论与方法的进一步发展，作为其核心的相对隶属函数、相对差异函数与模糊可变集合的概念与定义是描述事物量变、质变时的数学语言和量化工具，为工程领域变化模型及模型参数的必要性与可能性提供新的思路，以增加评价识别与决策的可信度与可靠性；定义：设论域上的一个模糊概念，对中的任意元素，在相对隶属函数的连续统数轴任一点上，对表示吸引性质的相对隶属度为，对表示排斥性质的相对隶属度为，设：（1）称为对的相对差异度；映射（2）称为对的相对差异函数；根据（3）则（4）或（5）定义：令（6）（7）（8）（9）式中：称为模糊可变集合，、、分别称为模糊可变集合的吸引域、排斥域和渐变式质变界；定义：设是的可变因子集，即：（10）式中：为可变模型集，为可变模型参数集，为除模型及其参数外的可变其他因子集；令（11）（12）统一称为模糊可变集合关于可变因子集的可变域；令（13）（14）统一称为模糊可变集合关于可变因子集的量变域；相对差异函数模型：设为实轴上模糊可变集合的吸引域，即区间，为包含的某一上、下界范围域区间；根据模糊可变集合定义可知与均为的排斥域，即区间，设为吸引域区间中的中点值，为区间内的任意点的量值，则落入点左侧时的相对差异函数模型可为：（15）落入点右侧时，其相对差异函数模型可为:（16）（17）式（15）和式（16）中为非负指数，通常可取，即相对差异函数模型为线性函数，式（15）与式（16）满足：（1）当时，；（2）当时，；当时，；符合相对差异函数定义，确定以后，根据式（5）可求解相对隶属度；步骤3，可变模糊评价模型对水体稳定同位素富集程度作识别的个样本集合：（18）第个样本的特性用个指标特征值表示：（19）则样本集可用阶指标特征值矩阵表示：（20）式中：为样本指标的特征值；样本集依据个指标按个级别的指标标准特征值进行识别，则有阶指标标准特征值矩阵：（21）式中：为样本指标的特征值，；参照指标标准值矩阵和待评价地区的实际情况确定水体同位素富集程度可变集合的吸引域矩阵与范围域矩阵：（22）23）根据水体同位素富集程度分为个级别的实际情况确定吸引域中的点值的矩阵：（24）依据式（22）~式（24）判断样本特征值在点的左侧还是右侧，据此选用式（15）~式（17）计算差异度，再由式（5）计算指标对级的相对隶属度矩阵：（25）根据模糊评价模型（26）式中：为非归一化的综合相对隶属度；为模型优化准则参数；为指标权重；为识别指标数；为距离参数，为海明距离，为欧氏距离；由式（26）可得到非归一化的综合相对隶属度矩阵：（27）将式（27）归一化处理得到综合相对隶属度矩阵：（28）式中：（29）应用级别特征值（30）对样本进行级别评价。所述的步骤1中，和值在环境稳定同位素实验室测定，且测定结果以相应维也纳标准海水标准的千分偏差表示：式中：、表示重同位素与轻同位素的比值，指样品中某元素的稳定同位素比值相对于标准相应比值的千分偏差；值越小，表明轻同位素越富集。本专利技术的有益效果：本专利技术通过将可变模糊评价方法应用到河流水体同位素富集程度评价中，并合理地确定出样本中水体氢、氧同位素富集程度的判断级别，解决了现有的河流水体同位素富集程度评价中需要单独评价氢、氧同位素富集程度这一局限性，通过确定河流水体样本指标对各级指标标准区间的相对隶属度和相对隶属函数，以及模型变化及其参数，最终确定河流水体同位素富集程度等级。具体实施方式实施例1一种基于可变模糊理论的河流同位素富集程度评价方法，该方法通过变化模型及其参数，合理地确定出样本水体中氢、氧重同位素富集程度的判别等级，提高对水体同位素富集程度等级评价的可信度，具体包括以下步骤：步骤1，数据采集对流域进行河水样品采集，立刻装入玻璃瓶中，玻璃瓶的瓶盖为密封的螺纹盖，且用封口膜进行密封，以防止蒸发作用引起的同位素分馏；步骤2，可变模糊集理论可变模糊理论与方法是工程模糊集理论与方法的进一步发展，作为其核心的相对隶属函数、相对差异函数与模糊可变集合的概念与定义是描述事物量变、质变时的数学语言和量化工具，为工程领域变化模型及模型参数的必要性与可能性提供新的思路，以增加评价识别与决策的可信度与可靠性；定义：设论域上的一个模糊概念，对中的任意元素，在相对隶属函数的连续统数轴任一点上，对表示吸引性质的相对隶属度为，对表示排斥性质的相对隶属度为，设：（1）称为对的相对差异度；映射（2）称为对的相对差异函数；根据（3）则（4）或（5）定义：令（6）（7）（8）（9）式中：称为模糊可变集合，、、分别称为模糊可变集合的吸引域、排斥域和渐变式质变界；定义：设是的可变因子集，即：（10）式中：为可变模型集，为可变模型参数集，为除模型及其参数外的可变其他因子集；令（11）（12）统一称为模糊可变集合关于可变因子集的可变域；令（13）（14）统一称为模糊可变集合关于可变因子集的量变域；相对差异函数模型：设为实轴上模糊可变集合的吸引域，即区间，为包含的某一上、下界范围域区间；根据模糊可变集合定义可知与均为的排斥域，即本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于可变模糊理论的河流同位素富集程度评价方法，其特征在于：该方法通过变化模型及其参数，合理地确定出样本水体中氢、氧重同位素富集程度的判别等级，提高对水体同位素富集程度等级评价的可信度，具体包括以下步骤：步骤1，数据采集对流域进行河水样品采集，立刻装入玻璃瓶中，玻璃瓶的瓶盖为密封的螺纹盖，且用封口膜进行密封，以防止蒸发作用引起的同位素分馏；步骤2，可变模糊集理论可变模糊理论与方法是工程模糊集理论与方法的进一步发展，作为其核心的相对隶属函数、相对差异函数与模糊可变集合的概念与定义是描述事物量变、质变时的数学语言和量化工具，为工程领域变化模型及模型参数的必要性与可能性提供新的思路，以增加评价识别与决策的可信度与可靠性；定义：设论域
【技术特征摘要】
1.一种基于可变模糊理论的河流同位素富集程度评价方法，其特征在于：该方法通过变化模型及其参数，合理地确定出样本水体中氢、氧重同位素富集程度的判别等级，提高对水体同位素富集程度等级评价的可信度，具体包括以下步骤：步骤1，数据采集对流域进行河水样品采集，立刻装入玻璃瓶中，玻璃瓶的瓶盖为密封的螺纹盖，且用封口膜进行密封，以防止蒸发作用引起的同位素分馏；步骤2，可变模糊集理论可变模糊理论与方法是工程模糊集理论与方法的进一步发展，作为其核心的相对隶属函数、相对差异函数与模糊可变集合的概念与定义是描述事物量变、质变时的数学语言和量化工具，为工程领域变化模型及模型参数的必要性与可能性提供新的思路，以增加评价识别与决策的可信度与可靠性；定义：设论域上的一个模糊概念，对中的任意元素，在相对隶属函数的连续统数轴任一点上，对表示吸引性质的相对隶属度为，对表示排斥性质的相对隶属度为，设：（1）称为对的相对差异度；映射（2）称为对的相对差异函数；根据（3）则（4）或（5）定义：令（6）（7）（8）（9）式中：称为模糊可变集合，、、分别称为模糊可变集合的吸引域、排斥域和渐变式质变界；定义：设是的可变因子集，即：（10）式中：为可变模型集，为可变模型参数集，为除模型及其参数外的可变其他因子集；令（11）12）统一称为模糊可变集合关于可变因子集的可变域；令（13）（14）统一称为模糊可变集合关于可变因子集的量变域；相对差异函数模型：设为实轴上模糊可变集合的吸引域，即区间，为包含的某一上、下界范围域区间；根据模糊可变集合定义可知与均为的排斥域，即区间，设为吸引域区间中的中点值，为区间内的任意点的量值，则落入点左侧时的相对差异函数模型可为：（15）落入点右侧时，其相对差异函数模型可为...
【专利技术属性】
技术研发人员：王富强，杨少朋，赵衡，康萍萍，陈希，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41
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