基于二元語(yǔ)義的突發(fā)水污染事件應(yīng)急協(xié)同決策研究

吳鳳平,朱曉娜,程鐵軍

(河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇 南京 211100)

突發(fā)水污染是由于自然災(zāi)害、機(jī)械故障、人為因素引發(fā)固定或移動(dòng)污染源偏離正常運(yùn)行狀況突然地排放污染物, 經(jīng)過(guò)各種途徑進(jìn)入水體, 從而造成水環(huán)境污染的事故。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域和規(guī)模的日益擴(kuò)大, 各種化學(xué)品和危險(xiǎn)品的生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、使用將會(huì)大量增加, 事故潛在危險(xiǎn)源也隨之增加, 對(duì)水環(huán)境的威脅將越發(fā)顯著[1]。突發(fā)水污染事故不同于一般的社會(huì)公共事件, 因其具有一系列獨(dú)特的屬性, 如不確定性、突發(fā)性、擴(kuò)散性、危險(xiǎn)性、應(yīng)急性、綜合性、復(fù)雜性等,其威脅水源地安全,破壞水域生態(tài)環(huán)境,影響社會(huì)穩(wěn)定,如果處理不及時(shí)或處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染甚至災(zāi)害,直接關(guān)系到人民生命安全,關(guān)系到國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失。

近年來(lái), 國(guó)內(nèi)外突發(fā)性水污染事故頻發(fā)已對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成極大危害。1986年瑞士道士農(nóng)藥廠危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)失火爆炸, 造成有害化學(xué)品污染整條萊茵河, 使數(shù)百萬(wàn)魚死亡, 造成德國(guó)、荷蘭飲水困難[2]。2007年5、6月間江蘇太湖爆發(fā)嚴(yán)重藍(lán)藻污染,造成無(wú)錫全城自來(lái)水污染。2010年7月,吉林省永吉縣境內(nèi)發(fā)生特大洪水,永吉縣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)新亞強(qiáng)化工廠一批裝有三甲氯硅烷的原料桶被沖入松花江中造成江水污染事件[1]。2012年12月31日,位于山西長(zhǎng)治的潞安天脊煤化工廠發(fā)生苯胺泄漏入河事件,造成漳河上游山西境內(nèi)發(fā)生突發(fā)大面積停水[3]。因此，基于突發(fā)性水污染事件的應(yīng)急處理已成為各領(lǐng)域?qū)W者關(guān)注的重點(diǎn)。

在國(guó)外對(duì)于突發(fā)水污染應(yīng)急管理研究方面,國(guó)際上已經(jīng)形成了一套較為完善的突發(fā)性重大污染事件應(yīng)急決策系統(tǒng),該系統(tǒng)包括決策制定流程、重要的決策支持技術(shù)等。Dobbins[4]開發(fā)了內(nèi)河航運(yùn)事故性污染風(fēng)險(xiǎn)管理的決策支持系統(tǒng),對(duì)密西西比河下游某河斷進(jìn)行了案例模擬技術(shù),對(duì)管理區(qū)域?qū)嵭袛?shù)據(jù)庫(kù)管理,事發(fā)后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)通知各應(yīng)急單位,實(shí)施快速應(yīng)急。Bertsch 等[5]針對(duì)核突發(fā)事件下不同的決策主體具有不同的知識(shí)背景、觀點(diǎn)、反映和偏好的特點(diǎn),提出對(duì)多準(zhǔn)則決策方案進(jìn)行敏感性分析,達(dá)到促進(jìn)突發(fā)事件解決的目的。 國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于突發(fā)性水污染應(yīng)急處理從不同角度出發(fā),研究了多種應(yīng)急支持系統(tǒng)和決策方法。馮文釗等[6]系統(tǒng)分析了突發(fā)性環(huán)境污染事故的預(yù)警、應(yīng)急監(jiān)測(cè)和處理工作,提出了一種突發(fā)性環(huán)境污染事故預(yù)警、應(yīng)急監(jiān)測(cè)和處理方面軟件開發(fā)的新方法。楊明祥等[7]針對(duì)當(dāng)前水污染研究多局限于模型開發(fā),可視化工作較為薄弱的問(wèn)題,提出了一種基于3S 集成的突發(fā)水污染模擬方案,并對(duì)松花江某取水口上游突發(fā)石油污染事件進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬。饒清華等[8]對(duì)閩江流域突發(fā)水污染事件預(yù)警應(yīng)急系統(tǒng)的基本構(gòu)架進(jìn)行初步探討，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、環(huán)境科學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)等理論,研究了閩江污染分布時(shí)空模擬系統(tǒng)的構(gòu)建。

在突發(fā)水污染事件應(yīng)急管理與決策中,決策主體不僅要從海量數(shù)據(jù)中提取出高質(zhì)量的信息,同時(shí)要對(duì)分布在不同地域、不同領(lǐng)域的相關(guān)部門進(jìn)行密切配合,當(dāng)突發(fā)水污染事件跨越了多個(gè)管理權(quán)限時(shí),各部門協(xié)同決策就顯得尤為重要。如何能夠有效地協(xié)同各決策主體,避免信息缺失,最大限度地減少突發(fā)事件所造成的損失是突發(fā)水污染事件應(yīng)急決策的關(guān)鍵。文獻(xiàn)[4]考慮了多人多準(zhǔn)則決策問(wèn)題,但沒(méi)有考慮決策者的協(xié)同合作決策;文獻(xiàn)[5]考慮了決策主體不同的知識(shí)背景、觀點(diǎn)等特點(diǎn),體現(xiàn)了突發(fā)水污染事件協(xié)同決策的思想;文獻(xiàn)[7]和[8]都是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于模擬系統(tǒng)的開發(fā),沒(méi)有考慮決策信息的模糊性和不確定性。由于突發(fā)水污染事件的復(fù)雜性及不確定性,涉及的多個(gè)決策主體很難給出確定的評(píng)價(jià)信息,而常以模糊信息來(lái)表達(dá),所以為避免信息缺失,本文引入二元語(yǔ)義表達(dá)各協(xié)同決策主體的判斷信息,建立了基于二元語(yǔ)義的突發(fā)水污染事件應(yīng)急協(xié)同決策模型。

1 模型構(gòu)建

1.1 問(wèn)題描述

P={Pi|i=1,2,…,m;m≥2}:突發(fā)水污染事件應(yīng)急處理所涉及的主體組合而成的集合,其中Pi為第i個(gè)成員。

R=[rij]m×m:突發(fā)水污染事件時(shí),應(yīng)急處理團(tuán)隊(duì)內(nèi)各主體之間的協(xié)作關(guān)系可以通過(guò)協(xié)同關(guān)系矩陣R來(lái)表示,其中,rij表示成員Pi和Pj之間的協(xié)作關(guān)系。rij=1表示成員Pi和Pj之間存在協(xié)作關(guān)系;rij=0表示成員Pi和Pj之間不存在協(xié)作關(guān)系。特別地,rii=0表示Pi自身的協(xié)作關(guān)系不被考慮。

C={Ck|k=1,2,…,n;n≥2}:突發(fā)水污染事件應(yīng)急決策中考察各協(xié)作部門之間協(xié)調(diào)程度的指標(biāo)集,其中Ck表示第k個(gè)指標(biāo)。

W=(w1,w2,…,wn)T:考察各協(xié)作部門之間協(xié)調(diào)程度的各指標(biāo)權(quán)向量,其中wk表示管理者從語(yǔ)言短語(yǔ)集S中選出的一個(gè)語(yǔ)言短語(yǔ)來(lái)表示指標(biāo)Ck的重要程度。

1.2 基本預(yù)設(shè)

二元語(yǔ)義模糊表示模型是建立在符號(hào)轉(zhuǎn)換的概念基礎(chǔ)之上的。一個(gè)語(yǔ)言信息可以被表示為一個(gè)二元組(si,α),其中,si和α的含義描述如下:

a.si表示為預(yù)先定義好的語(yǔ)言評(píng)價(jià)集S中的第i個(gè)元素。例如S={s0=DL(很低),s1=VL(較低),s2=L(低),s3=M(一般),s4=H(高),s5=VH(較高),s6=DH(很高)}。

b.α稱為符號(hào)轉(zhuǎn)移值,滿足α∈[-0.5,0.5),表示評(píng)價(jià)結(jié)果與si的偏差。

定義1若si∈S是一個(gè)語(yǔ)言短語(yǔ),那么si可以通過(guò)下面轉(zhuǎn)換函數(shù)θ轉(zhuǎn)化為二元語(yǔ)義形式[9-10]:

θ:S→S×[-0.5,0.5)

θ(si)=(si,0),si∈S

(1)

定義2設(shè)實(shí)數(shù)β∈[0,t]表示語(yǔ)言短語(yǔ)集結(jié)運(yùn)算的結(jié)果,則稱(si,α)為與β對(duì)應(yīng)的二元語(yǔ)義形式,它可由如下函數(shù)Δ得到。

Δ:[0,T]→S×[0.5,0.5)

其中,“round”表示“四舍五入”取整運(yùn)算。

定義3若(si,α)是一個(gè)二元語(yǔ)義,其中si為S中第i個(gè)元素,α∈[-0.5,0.5),則存在一個(gè)逆函數(shù)Δ-1,可以將二元語(yǔ)義(si,α)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)值β∈[0,T],即

Δ-1:S×[0.5,0.5)→[0,T]

Δ-1(si,α)=i+α=β

(3)

定義4假設(shè){(s1,α1),(s2,α2),…,(sn,αn)}是一組二元語(yǔ)義信息,則二元語(yǔ)義算數(shù)加權(quán)平均算子定義為[11-12]

(4)

定義5如果W=((w1,α1),(w2,α2),…,(wn,αn))T為對(duì)應(yīng)的二元語(yǔ)義權(quán)向量,其中wi∈S;αi∈[0.5,0.5),則二元語(yǔ)義加權(quán)平均算子定義為

(5)

1.3 根據(jù)協(xié)同關(guān)系,構(gòu)建互評(píng)矩陣

協(xié)同網(wǎng)絡(luò)信息是關(guān)于協(xié)同網(wǎng)絡(luò)主體與個(gè)體表現(xiàn)和主體之間協(xié)同表現(xiàn)的信息,即個(gè)體信息和協(xié)同信息。這種信息可以是過(guò)去行為產(chǎn)生的信息,也可以是對(duì)未來(lái)行為所給出的預(yù)期判斷信息[13]。

P1…Pm

k=1,2,…,n

1.4 轉(zhuǎn)化二元語(yǔ)義形式

xij∈S;αij∈[0.5,0.5);i,j∈G1

(6)

1.5 基于二元語(yǔ)義算子,計(jì)算總體協(xié)作程度

(7)

(8)

綜上所述,下面給出基于二元語(yǔ)義的突發(fā)水污染事件應(yīng)急協(xié)同決策研究的具體計(jì)算步驟:

①成員Pi和Pj之間的協(xié)作關(guān)系,構(gòu)建各成員之間的協(xié)同關(guān)系矩陣;

②確定指標(biāo)權(quán)重,構(gòu)建關(guān)于指標(biāo)C的互評(píng)矩陣;

2 實(shí)證分析

2.1 問(wèn)題描述

沿海開發(fā)涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、基礎(chǔ)建設(shè)等各個(gè)方面。隨著經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的開展,沿海地區(qū)也是安全生產(chǎn)、征地拆遷、交通事故、自然災(zāi)害等突發(fā)事件較為頻繁發(fā)生的區(qū)域,海岸帶安全問(wèn)題值得關(guān)注。本文以沿海開發(fā)中可能爆發(fā)的突發(fā)水污染事件為例,進(jìn)行模擬分析。在對(duì)突發(fā)水污染事件應(yīng)急管理中,需要來(lái)自消防、公安、醫(yī)療、氣象、通訊和交通等部門的管理人員構(gòu)成應(yīng)急管理主體,借助良好的合作關(guān)系和信息網(wǎng)絡(luò),應(yīng)急管理主體可以實(shí)現(xiàn)信息協(xié)同、資源協(xié)同和過(guò)程協(xié)同。

對(duì)于突發(fā)水污染事件應(yīng)急處理團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)程度,可以從以下4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

a.應(yīng)急反應(yīng)能力:各部門對(duì)于處理突發(fā)事件應(yīng)具有的第一時(shí)間快速反應(yīng)能力。

b.協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)能力:各部門內(nèi)部和部門之間應(yīng)具有的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)能力。

c.資源調(diào)度能力:各部門在突發(fā)事件發(fā)生下快速調(diào)動(dòng)部門所具有的資源如人力資源、物資等。

d.信息共享與交流能力:在突發(fā)事件下各部門能及時(shí)進(jìn)行信息的溝通和共享能力。

應(yīng)急管理主體的主要職責(zé)及相互協(xié)作關(guān)系見表1和圖1。

表1 應(yīng)急管理主體的主要職責(zé)

圖1 應(yīng)急管理主體的協(xié)作關(guān)系

2.2 協(xié)同決策模型的應(yīng)用

步驟1各應(yīng)急管理各部門之間的協(xié)作關(guān)系可描述為以下的協(xié)同關(guān)系矩陣:

步驟2對(duì)于突發(fā)水污染事件應(yīng)急處理團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作程度評(píng)價(jià),對(duì)確定的各指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),并給出指標(biāo)權(quán)重W=(VH,DH,DH,VH)T。通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的形式獲得對(duì)應(yīng)急處理團(tuán)隊(duì)各部門之間的協(xié)作程度進(jìn)行評(píng)價(jià),得到如下關(guān)于4個(gè)指標(biāo)的互評(píng)矩陣:

步驟3根據(jù)公式(1),將上面的互評(píng)矩陣以及指標(biāo)向量轉(zhuǎn)化為二元語(yǔ)義形式,具體如下:

以上得出的各部門協(xié)調(diào)互評(píng)程度如圖2所示。

圖2 突發(fā)水污染事件應(yīng)急處理團(tuán)隊(duì)相互協(xié)作程度

Δ(4.89)=(VH,-0.11)

2.3 結(jié)果分析

由最終結(jié)果可以看出:

a.應(yīng)急處理團(tuán)隊(duì)相互協(xié)作程度達(dá)到(VH,-0.11),對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言短語(yǔ)接近“VH”即較高。這說(shuō)明應(yīng)急處理團(tuán)隊(duì)所涉及的各主體部門之間需要較高的協(xié)作程度。

b.由圖2可以看出，公安部門與其他部門的協(xié)作程度最高,達(dá)到(VH,0.36),比總體協(xié)作程度都高,這說(shuō)明公安部門在應(yīng)急協(xié)同體系中占據(jù)最重要地位,需要與其他所有部門保持很高的協(xié)作程度,及時(shí)與其他部門保持最密切的溝通合作。

c.醫(yī)療部門與其他部門的協(xié)作程度達(dá)到(VH,0.01),僅次于公安部門,這說(shuō)明在突發(fā)事件發(fā)生的情況下,醫(yī)療部門要第一時(shí)間及時(shí)與其他部門高度配合,救治傷員,最大限度降低損失;消防和通訊部門的協(xié)作程度基本持平,略低于醫(yī)療部門;而通訊部門和氣象部門相對(duì)其他各部門來(lái)說(shuō),協(xié)調(diào)程度相對(duì)較低,這說(shuō)明通訊和氣象部門在突發(fā)水污染事件下要積極協(xié)助配合其他各部門做好協(xié)調(diào)保衛(wèi)工作,做好協(xié)助工作。

基于以上分析,對(duì)于沿海開發(fā)中可能爆發(fā)的突發(fā)水污染事件應(yīng)急處理團(tuán)隊(duì)涉及的各主體要注意保持他們之間的協(xié)作和溝通,在處理突發(fā)水污染事件下協(xié)作程度要達(dá)到最高程度,進(jìn)而及時(shí)有效地解決突發(fā)問(wèn)題。

3 結(jié) 語(yǔ)

筆者針對(duì)突發(fā)水污染事件應(yīng)急管理與決策中的多主體協(xié)同決策問(wèn)題進(jìn)行了研究。通過(guò)建立協(xié)同關(guān)系矩陣及協(xié)同互評(píng)矩陣,集結(jié)了各主體的協(xié)同信息,同時(shí)將二元語(yǔ)義引入?yún)f(xié)同決策,解決了決策者在面臨突發(fā)水污染事件時(shí)的不確定性和模糊性問(wèn)題,構(gòu)建了基于二元語(yǔ)義的突發(fā)水污染事件應(yīng)急協(xié)同決策模型。最后，通過(guò)對(duì)沿海開發(fā)中突發(fā)水污染事件的協(xié)同決策進(jìn)行實(shí)證分析,驗(yàn)證了模型的有效性與實(shí)用性。

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