一种河流型水源地风险综合评估预测方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术公开了一种河流型水源地风险综合评估预测方法、系统及电子设备，方法包括：河流型水源地风险评价指标体系构建；建立单一水源地静态风险态势评价模型；建立单一水源地动态风险趋势评价模型；构建基于系统动力学的多水源地系统综合风险仿真预测模型。本发明专利技术创新地将单一水源地静态风险态势评价与动态风险趋势评价相结合，实现单一水源地风险评价的动静结合，进一步运用因果回路图与存量流量图梳理各单一水源地之间的风险互馈关系，实现河流型水源地系统综合风险水平的仿真预测，能够全面识别河流型水源地面临的风险因子，量化分析系统风险，有效提升风险管理水平，保障河流型水源地安全稳定运行。源地安全稳定运行。源地安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种河流型水源地风险综合评估预测方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术涉及水源地风险评估及预测技术，具体涉及一种河流型水源地风险综合评估预测方法、系统及电子设备。

技术介绍

[0002]根据水源水体特点，饮用水水源地分为地表水源地与地下水源地，地表饮用水水源地分为集中式和分散式两种，其中地表集中式水源地又分为河流型、水库型与湖泊型。
[0003]我国河流型水源地供水规模最大，其供水人口约占水源地总供水人口的43％。河流型水源地是一个复杂系统，对其进行风险评估与管理是保障饮水安全的前提。目前关于河流型水源地风险评估的相关研究，在深度或广度上不能很好地满足新时期水源地高水平安全管理的需求。在广度上，水源地风险评价研究主要集中在对突发环境污染事故或者水质、水环境、水量等单一方面的风险源评价，缺乏对各类风险统一的描述，未能全面反映水源地风险状况，难以发现实际存在却暴露不明显的风险因素；在深度上，主要集中在单一水源地在某个时间点上的风险状态分析，尚未考虑风险发展趋势，同时河流型水源地所具有的开放性特征，决定其水质易受上游来水与周围环境影响，从河流左右岸、上下游整体的角度进行多水源地系统风险仿真预测的研究也有待于深入探讨研究。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为了克服现有水源地风险评估技术在深度和广度上的不足，本专利技术提供一种河流型水源地风险综合评估预测方法，该方法从单一水源地静态风险水平评价、动态风险趋势分析与多水源地系统风险仿真预测三个角度开展河流型水源地风险综合评估预测研究，能够兼顾河流型水源地系统的风险态势与发展趋势，并实现综合风险水平的仿真预测。
[0005]技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供一种河流型水源地风险综合评估预测方法，包括如下步骤：
[0006]S1、河流型水源地风险评价指标体系构建：首先基于压力
‑
状态
‑
响应结构模型分析影响水源地风险状态的各种因素，其次从河流型水源地水质、水量、生态与管理四个方面进行风险评价指标体系初选；然后采用A
·
古林方法定性筛选后，进行数据标准化，构建相关系数矩阵，计算矩阵特征值与特征向量，得到累积贡献率大于阈值的主成分，通过计算各主成分的因子载荷矩阵及主成分贡献率矩阵，判断各原始指标与主成分之间的相关性及其对主成分的贡献率大小，获取彼此独立并能客观表征评价对象的原始指标，从而完成指标定量筛选，再通过合理性检验建立河流型水源地风险评价指标体系；接着定义各评价指标内涵，并合理确定对应指标风险度阈值；
[0007]S2、单一水源地静态风险状态评价：首先利用熵权
‑
层次分析组合赋权方法确定各评价指标综合权重；其次基于灰色理论与模糊综合评价理论建立基于组合赋权的单一水源地静态风险态势灰色模糊综合评价模型，包括：确定风险等级、形成样本评价矩阵、评价指
标的白化分析、灰色统计数计算、确定隶属度矩阵、第一层次模糊综合风险评价与多层次模糊综合风险评价，实现单一水源地静态风险状态评价；
[0008]S3、单一水源地动态风险趋势分析：基于步骤S2确定的各评价指标综合权重与隶属度矩阵，根据集对分析与风险同异反评价理论，计算各风险评价指标五元联系数及其对应的偏联系数；根据风险联系数态势表明确各风险评价指标处于同势、均势或者反势的风险发展趋势，进而实现单一水源地动态风险趋势的评价；
[0009]S4、多水源地系统综合风险仿真预测：确定河流型水源地系统研究对象与目标，建立基于系统动力学的河流型水源地系统风险仿真预测模型，结合多水源地系统中各单一水源地重要性分析结果与水源地之间影响的量化分析，提出风险动态变化假设，并绘制系统风险仿真模型因果关系图与风险存量流量图，将步骤S2中各单一水源地静态风险状态评价结果作为边界条件，实现基于系统动力学的多水源地系统综合风险仿真预测。
[0010]进一步的，步骤S1中A
·
古林方法根据重要性排序删除冗余指标，从而实现评价指标的定性筛选，步骤S1中主成分分析方法根据线性相关性与独立性进一步对原始评价指标进行定量筛选。
[0011]进一步的，步骤S1中合理性检验的基本思路为计算定量筛选后的评价指标所包含的信息量占定量筛选前指标体系信息量的百分比，若该百分比满足既定标准值，则表示筛选过后的评价指标体系能够通过合理性检验，否则需要对评价指标体系重新调整和筛选；合理性检验主要包括如下两个基本步骤：
[0012](1)假设定量筛选前评价指标个数为m，经过定量筛选后评价指标个数减少至n，则定量筛选后评价指标体系的信息贡献率为In：
[0013][0014]其中，trS
m
与trS
n
分别表示定量筛选前、后评价指标的协方差矩阵的迹；
[0015](2)若In≥90％，则筛选过后的评价指标体系较为合理，能够通过合理性检验；否则，需要重新对评价指标体系进行调整或设计。
[0016]进一步的，步骤S1中根据水源地风险源特征及实际业务需求将其风险度量及评价标准划分为低、较低、一般、较高、高5个等级，为便于量化计算，引入风险度确定对应的风险等级评价集：
[0017]R＝{低风险度，较低风险度，一般风险度，较高风险度，高风险度}
[0018]＝{(0，0.2]，(0.2，0.4]，(0.4，0.6]，(0.6，0.8]，(0.8，1]}。
[0019]进一步的，步骤S3中计算各风险评价指标多元联系数及其对应的偏联系数具体为：根据各指标风险评价等级确定对应的多元联系数，其中多元联系数指联系数差异测度分量存在多维发展趋势，其一般表达形式为：u＝a+b1i1+b2i2+
…
b
n
‑2i
n
‑2+cj，其中u称为n元联系数，其一阶偏联系数为：
[0020][0021]其中，
[0022]其二阶偏联系数为：
[0023][0024]其中，
[0025]以此类推，其(n
‑
1)阶偏联系数为：
[0026][0027]其中，
[0028]一阶偏联系数公式中，基于各风险评价指标系统动态发展的思路，n元联系数u中的确定项a原本位于差异测度分量b1不确定项的层次，其由b1经过发展演变得到，用于定量刻画这种演变趋势动态发展的程度；u中的b1原本也处在b2的层次上，其由b2发展而来，用于定量刻画该趋势动态发展的程度；依次类推；同理，u中的b
n
‑2原本也处在c的层次上，其由c发展而来，用于定量刻画此趋势动态发展的程度；因此偏联系数是基于正向发展趋势，从整体的角度刻画n元联系数u＝a+b1i1+b2i2+
…
b
n
‑2i
n
‑2+cj中同异反确定不确定联系状态的演变情况，代表n元联系数基于正向发展趋势的一阶偏联系数。
[0029]进一步的，所述步骤S3中确定各评价指标风险发展趋势具体过程为：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种河流型水源地风险综合评估预测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、河流型水源地风险评价指标体系构建：首先基于压力
‑
状态
‑
响应结构模型分析影响水源地风险状态的各种因素，其次从河流型水源地水质、水量、生态与管理四个方面进行风险评价指标体系初选；然后采用A
·
古林方法定性筛选后，进行数据标准化，构建相关系数矩阵，计算矩阵特征值与特征向量，得到累积贡献率大于阈值的主成分，通过计算各主成分的因子载荷矩阵及主成分贡献率矩阵，判断各原始指标与主成分之间的相关性及其对主成分的贡献率大小，获取彼此独立并能客观表征评价对象的原始指标，从而完成指标定量筛选，再通过合理性检验建立河流型水源地风险评价指标体系；接着定义各评价指标内涵，并合理确定对应指标风险度阈值；S2、单一水源地静态风险状态评价：首先利用熵权
‑
层次分析组合赋权方法确定各评价指标综合权重；其次基于灰色理论与模糊综合评价理论建立基于组合赋权的单一水源地静态风险态势灰色模糊综合评价模型，包括：确定风险等级、形成样本评价矩阵、评价指标的白化分析、灰色统计数计算、确定隶属度矩阵、第一层次模糊综合风险评价与多层次模糊综合风险评价，实现单一水源地静态风险状态评价；S3、单一水源地动态风险趋势分析：基于步骤S2确定的各评价指标综合权重与隶属度矩阵，根据集对分析与风险同异反评价理论，计算各风险评价指标五元联系数及其对应的偏联系数；根据风险联系数态势表明确各风险评价指标处于同势、均势或者反势的风险发展趋势，进而实现单一水源地动态风险趋势的评价；S4、多水源地系统综合风险仿真预测：确定河流型水源地系统研究对象与目标，建立基于系统动力学的河流型水源地系统风险仿真预测模型，结合多水源地系统中各单一水源地重要性分析结果与水源地之间影响的量化分析，提出风险动态变化假设，并绘制系统风险仿真模型因果关系图与风险存量流量图，将步骤S2中各单一水源地静态风险状态评价结果作为边界条件，实现基于系统动力学的多水源地系统综合风险仿真预测。2.根据权利要求1所述的一种河流型水源地风险综合评估预测方法，其特征在于，步骤S1中A
·
古林方法根据重要性排序删除冗余指标，从而实现评价指标的定性筛选，步骤S1中主成分分析方法根据线性相关性与独立性进一步对评价指标进行定量筛选。3.根据权利要求1所述的一种河流型水源地风险综合评估预测方法，其特征在于，步骤S1中合理性检验的基本思路为计算定量筛选后的评价指标所包含的信息量占定量筛选前指标体系信息量的百分比，若该百分比满足既定标准值，则表示筛选过后的评价指标体系能够通过合理性检验，否则需要对评价指标体系重新调整和筛选；合理性检验主要包括如下两个基本步骤：(1)假设定量筛选前评价指标个数为m，经过定量筛选后评价指标个数减少至n，则定量筛选后评价指标体系的信息贡献率为In：其中，trS
m
与trS
n
分别表示定量筛选前、后评价指标的协方差矩阵的迹；(2)若In≥90％，则筛选过后的评价指标体系较为合理，能够通过合理性检验；否则，需要重新对评价指标体系进行调整或设计。4.根据权利要求1所述的一种河流型水源地风险综合评估预测方法，其特征在于，步骤
S1中根据水源地风险源特征及实际业务需求将其风险度量及评价标准划分为低、较低、一般、较高、高5个等级，为便于量化计算，引入风险度确定对应的风险等级评价集：R＝{低风险度，较低风险度，一般风险度，较高风险度，高风险度}＝{(0，0.2]，(0.2，0.4]，(0.4，0.6]，(0.6，0.8]，(0.8，1]}。5.根据权利要求1所述的一种河流型水源地风险综合评估预测方法，其特征在于，步骤S3中计算各风险评价指标多元联系数及其对应的偏联系数具体为：根据各指标风险评价等级确定对应的多元联系数，其中多元联系数指联系数差异测度分量存在多维发展趋势，其一般表达形式为：u＝a+b1i1+b2i2+
…
b
n
‑2i
n
‑2+cj，其中u称为n元联系数，其一阶偏联系数为：其中，其二阶偏联系数为：其中，以此类推，其(n
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1)阶偏联系数为：其中，一阶偏联系数公式中，基于各风险评价指标系统动态发展的思路，n元联系数u中的确定项a原本位于差异测度分量b1不确定项的层次，其由b1经过发展演变得到，用于定量刻画这种演变趋势动态发展的程度；u中的b1原本也处在b2的层次上，其由b2发展而来，用于定量刻画该趋势动态发展的程度；依次类推；同理，u中的b
n
‑2原本也处在c的层次上，其由c发展而来，用于定量刻画此趋势动态发展的程度；因此偏联系数是基于正向发展趋势，从整体的角度刻画n元联系数u＝a+b1i1+b2i2+
…
b
n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：方国华，张钰，唐梅英，廖涛，方功先，刘杨，颜敏，王逸可，张向，张权，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：