基于模糊故障樹的煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系

潘長(zhǎng)波,徐龍龍

(甘肅能源慶陽(yáng)煤電有限責(zé)任公司,甘肅 慶陽(yáng)　745000)

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基于模糊故障樹的煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系

潘長(zhǎng)波,徐龍龍

(甘肅能源慶陽(yáng)煤電有限責(zé)任公司,甘肅 慶陽(yáng)745000)

摘要鑒于目前環(huán)境污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)狀況,研究基于環(huán)境的自凈化能力,分析了煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的各凈化環(huán)節(jié),引入了模糊集合理論,并且使用多種模糊數(shù)、語(yǔ)言值及精確數(shù)值刻畫各凈化環(huán)節(jié)事件的發(fā)生概率,并將它們歸一為梯形模糊數(shù),最終構(gòu)建了一種基于故障樹理論的煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。該方法很好地解決了由于煤礦區(qū)環(huán)境的復(fù)雜性與不確定性,造成一些事件(要素)的發(fā)生概率難以獲得,從而使評(píng)價(jià)結(jié)果誤差較大的問(wèn)題,且方法簡(jiǎn)單易行,可量化并能優(yōu)化煤礦區(qū)環(huán)境系統(tǒng)的可靠性,具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。

關(guān)鍵詞煤礦區(qū)環(huán)境;模糊故障樹;梯形模糊數(shù);風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

煤炭為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是,煤炭資源過(guò)度開發(fā)和利用破壞了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境,例如煤炭資源豐富的西部地區(qū),區(qū)域環(huán)境本來(lái)十分脆弱,加之人口增長(zhǎng)及礦產(chǎn)資源的開采,造成地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),生態(tài)環(huán)境惡化,水土流失、植被破壞、草原退化、環(huán)境污染等問(wèn)題突出[1]。資源開采過(guò)后,形成大量的塌陷區(qū)域,水土流失加劇,例如位于湖南湘潭的譚家山煤礦,由于幾十年的地下開采和疏、排水使地表沉降、塌陷面積逐年擴(kuò)大,水土流失比較嚴(yán)重,受到影響的有2縣、3鎮(zhèn)、10村[2]。以水、大氣、土壤污染為主要形式的礦區(qū)環(huán)境污染日益嚴(yán)重[3],含有大量有害物質(zhì)的煤矸石等堆積物不僅壓占大量土地,也成為周圍環(huán)境新的污染源[4,5],同時(shí),煤礦生產(chǎn)過(guò)程中使用的機(jī)械設(shè)備及爆破作業(yè)等引發(fā)的噪聲污染,直接影響工人及礦區(qū)居民的身體健康[6]。因此,有必要構(gòu)建煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,對(duì)煤礦區(qū)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及分析,掌握礦區(qū)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)及風(fēng)險(xiǎn)成因。我們借鑒故障樹理論在電子、機(jī)械、建筑等工程技術(shù)領(lǐng)域的成功應(yīng)用,將其引入到礦區(qū)環(huán)境質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中,研究構(gòu)建基于模糊故障樹的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系,為煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1模糊故障樹理論

傳統(tǒng)的故障樹分析方法是基于概率論的,其失效概率通常要根據(jù)大量的第一手?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)。然而,實(shí)際分析中往往無(wú)法獲得大量的基本數(shù)據(jù),底事件的失效概率難以估算,造成評(píng)價(jià)結(jié)果誤差較大。而模糊故障樹引入模糊集理論[7-9],以各種模糊數(shù)刻畫事件發(fā)生的概率,用模糊方法進(jìn)行分析,較好地解決了底事件發(fā)生的概率因環(huán)境的復(fù)雜及數(shù)據(jù)的不完整而難以用精確值來(lái)衡量等問(wèn)題。構(gòu)建使用多種模糊數(shù)、語(yǔ)言值及精確數(shù)值刻畫事件概率,最終統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為梯形模糊數(shù)求解。

1.1梯形模糊數(shù)及其代數(shù)運(yùn)算

(1)

(a1+a2,m1+m2,n1+n2,b1+b2),

(2)

(a1-a2,m1-m2,n1-n2,b1-b2),

(3)

(a1·a2,m1·m2,n1·n2,b1·b2)。

(4)

(5)

1.2語(yǔ)言變量

在做安全分析時(shí),有時(shí)需采用專家評(píng)分法對(duì)不能準(zhǔn)確確定的因素進(jìn)行評(píng)價(jià),此時(shí)專家往往傾向于用語(yǔ)言變量來(lái)表達(dá)那些太復(fù)雜或不能加以描述的現(xiàn)象[7]。在此借鑒MIL-STD-882標(biāo)準(zhǔn)[11]對(duì)風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度建立煤礦區(qū)環(huán)境系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分類等級(jí),見(jiàn)表1。

表1　礦區(qū)環(huán)境系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分類等級(jí)

為了提高評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性,以便盡可能真實(shí)地反應(yīng)煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí),依照表1的分類等級(jí),作適度擴(kuò)展,使用語(yǔ)言值集合{極低,很低,較低,臨界,較危險(xiǎn),很危險(xiǎn),極危險(xiǎn),較破壞,很破壞,極破壞}來(lái)表示那些不確定或復(fù)雜事件及整個(gè)煤礦區(qū)環(huán)境系統(tǒng)“故障概率”的語(yǔ)言評(píng)價(jià),簡(jiǎn)記為{Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ,Ⅷ,Ⅸ,Ⅹ}。語(yǔ)言變量的值可用模糊數(shù)、模糊子集表示,此為語(yǔ)言變量的一種近似表示方法,實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)言值與模糊數(shù)之間的轉(zhuǎn)化。定義語(yǔ)言值集合的近似模糊數(shù)如圖1所示。由圖1可以看出,表示語(yǔ)言值的模糊子集之間并沒(méi)有明顯的交界,而是相互重疊。

假如評(píng)價(jià)結(jié)果為一組梯形模糊數(shù)(0.1,0.3,0.4,0.5),由式(5)可求得其重心r=0.32。由圖1可知,其重心介于語(yǔ)言值“Ⅲ”與“Ⅳ”之間,則它近似語(yǔ)言值是“較低”的隸屬度約為0.8,“臨界”的隸屬度約為0.15。因此,該結(jié)果近似語(yǔ)言評(píng)價(jià)值為“較低”。

圖1　語(yǔ)言值的近似模糊數(shù)Fig.1　Approximate fuzzy numbers of the linguistic values

2煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)模糊故障樹分析

自然環(huán)境具有一定的自凈化及修復(fù)能力。煤炭開發(fā)過(guò)程中不斷排出含有有害化學(xué)物質(zhì)的廢水、廢氣、固體廢物、病原體、噪聲、廢熱等污染物,使得外界污染負(fù)荷超出礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的自凈化能力,生態(tài)平衡狀態(tài)被打破,環(huán)境污染問(wèn)題隨之產(chǎn)生,同時(shí)又對(duì)礦區(qū)環(huán)境的自凈化功能造成破壞。因此,環(huán)境污染實(shí)質(zhì)上是一定的時(shí)間及區(qū)域范圍內(nèi)各種自然凈化環(huán)節(jié)對(duì)污染物的凈化能力的失效,表現(xiàn)為兩方面:一是污染負(fù)荷遠(yuǎn)超出自然環(huán)境自凈化能力;二是環(huán)境污染致使這種凈化功能效率的降低或功能的消失。以煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)各種凈化、修復(fù)環(huán)節(jié)的功能失效作為基本事件,以其引發(fā)的結(jié)果事件作為中間事件,研究構(gòu)建煤礦區(qū)環(huán)境污染故障樹模型。

2.1煤礦山環(huán)境系統(tǒng)的自凈化、修復(fù)環(huán)節(jié)

煤礦山污染源主要有礦井及生活污水、各種機(jī)械設(shè)備及爆破產(chǎn)生的噪音、煤矸石等堆積物、爆破產(chǎn)生的廢氣等,從而導(dǎo)致對(duì)水、土壤、大氣及生物的破壞及對(duì)工人與礦區(qū)周圍居民健康的影響。煤礦區(qū)環(huán)境系統(tǒng)的凈化環(huán)節(jié)可分為大氣中污染物的凈化環(huán)節(jié)、土壤中污染物的凈化環(huán)節(jié)、水體中(含地表水、地下水)污染物的凈化環(huán)節(jié)以及噪聲污染凈化環(huán)節(jié)。文獻(xiàn)[12]中以凈化環(huán)節(jié)對(duì)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的保證功能和對(duì)污染物的凈化功能為依據(jù),把各凈化環(huán)節(jié)間的相互作用關(guān)系歸納為串聯(lián)和并聯(lián)兩種基本關(guān)系:若幾個(gè)不同的凈化環(huán)節(jié)共同組成一個(gè)總的凈化環(huán)節(jié),只要其中一個(gè)環(huán)節(jié)的功能失效,則這個(gè)總環(huán)節(jié)的凈化功能將失效,即各凈化環(huán)節(jié)是串聯(lián)關(guān)系;若幾個(gè)不同的凈化環(huán)節(jié)共同組成一個(gè)總的凈化環(huán)節(jié),各基本環(huán)節(jié)彼此互為儲(chǔ)備關(guān)系,即只要其中一個(gè)環(huán)節(jié)的功能正常,這個(gè)總環(huán)節(jié)的凈化功能就正常,即各凈化環(huán)節(jié)是并聯(lián)關(guān)系。基于這兩種基本關(guān)系,概述煤礦區(qū)環(huán)境系統(tǒng)中的各凈化環(huán)節(jié)及其之間的關(guān)系,以下“∪”、“∩”分別表示串聯(lián)與并聯(lián)。

(1)大氣中污染物的凈化環(huán)節(jié)。

1)凈化環(huán)節(jié)A11∩A12表示煤礦區(qū)大氣的污染負(fù)荷控制符合《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[13]二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),其中A11為煤層中富含及爆破產(chǎn)生的各種有害氣體(CH4、CO2、CO、H2S、SO2等)控制符合要求;A12為顆粒物(煤粉塵、揚(yáng)塵等)排放控制符合要求。其對(duì)立狀態(tài)表示為a11∪a12,即不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。p(a11)、 p(a12)為特定時(shí)期內(nèi)礦區(qū)空氣中有害氣體與微顆粒物濃度監(jiān)測(cè)不符合標(biāo)準(zhǔn)的概率。

2)凈化環(huán)節(jié)(A21∩A23)∪(A22∩A23)表示礦區(qū)污染物在大氣中得到有效的稀釋、擴(kuò)散。A21∩A23表示以風(fēng)速為主導(dǎo)的凈化條件滿足一定的要求,A22∩A23表示以風(fēng)向?yàn)橹鲗?dǎo)的凈化條件滿足一定的要求。其中A21代表風(fēng)速條件滿足;A22代表風(fēng)向條件滿足;A23代表氣象不穩(wěn)定性條件滿足,氣象條件越不穩(wěn)定,越有利于污染物的擴(kuò)散、稀釋。該環(huán)節(jié)對(duì)立狀態(tài)為(a21∩a22)∪a23。p(a21)為特定時(shí)期內(nèi)礦區(qū)實(shí)際風(fēng)速低于臨界風(fēng)速的概率;p(a22)為風(fēng)向會(huì)使污染物流向空氣質(zhì)量要求較高的人口密集區(qū)域等的概率;p(a23)為大氣穩(wěn)定性為中度穩(wěn)定及以上的概率之和。

3)凈化環(huán)節(jié)A31∪A32表示礦區(qū)空氣中污染物被功能植被吸收富集(A31)或被光學(xué)作用分解轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或低毒物質(zhì)(A32)的條件滿足要求。其失效狀態(tài)為a31∩a32。因該環(huán)節(jié)對(duì)污染物的凈化作用較小,且概率p(a31)及p(a32)的取值較困難,可根據(jù)凈化資源條件模糊評(píng)定。

(2)煤礦區(qū)土壤中污染物的凈化、修復(fù)環(huán)節(jié)。

1)凈化環(huán)節(jié)B11∩B12表示對(duì)礦區(qū)土壤中有機(jī)污染物(B11)與無(wú)機(jī)污染物(B12)的控制符合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[14]三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該環(huán)節(jié)對(duì)立狀態(tài)為b11∪b12。p(b11)、p(b12)為同期抽檢不滿足標(biāo)準(zhǔn)的概率。

2)凈化環(huán)節(jié)(B21∩B22)∪(B23∩B24)∪(B25∩B26)表示土壤溶液中污染物得到分離擴(kuò)散、吸收富集及分解轉(zhuǎn)化的凈化效果良好。其中B21、B22分別代表土壤溶液中污染物發(fā)生沉淀或被土壤膠體吸附良好與沉積物的疏浚清理良好;B23、B24分別代表礦區(qū)功能植物的總體吸收富集能力較好與富集污染物的再循環(huán)良好;B25、B26分別代表污染物被分解所需的生物化學(xué)反應(yīng)條件與物理運(yùn)動(dòng)條件滿足要求。其對(duì)立狀態(tài)為(b21∪b22)∩(b23∪b24)∩( b25∪b26)。因該環(huán)節(jié)凈化效率較低,實(shí)際難以測(cè)定,故概率p((b21∪b22)∩(b23∪b24)∩( b25∪b26))可由專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)：u(píng)定。

3)修復(fù)環(huán)節(jié)B31∩B32表示被破壞的植被再恢復(fù)狀況較好。其中B31表示被破壞的植被面積占礦區(qū)總面積的比例低于某一臨界值;B32表示植被再恢復(fù)的條件(如氣候條件)滿足良好。該環(huán)節(jié)對(duì)立狀態(tài)表示為b31∪b32。當(dāng)被破壞的植被面積所占比例高于給定臨界值時(shí),p(b31)取值為1,當(dāng)小于等于臨界值時(shí)取值為0,p(b32)可結(jié)合實(shí)際模糊評(píng)定。

(3)煤礦區(qū)水體中污染物的凈化環(huán)節(jié)。

1)凈化環(huán)節(jié)C11∩C12表示水體中有害物控制符合相關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其中C11、C12分別為地表水與地下水水質(zhì)符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[15]、《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[16]Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。該環(huán)節(jié)對(duì)立狀態(tài)表示為c11∪c12。p(c11)、p(c12)為同期監(jiān)測(cè)地表水與地下水水質(zhì)不符合這兩類標(biāo)準(zhǔn)的概率。

2)凈化環(huán)節(jié)(C21∩C22)∪(C23∩C24)∪(C25∩C26)表示污染物在水環(huán)境系統(tǒng)中的稀釋擴(kuò)散、分解轉(zhuǎn)化、吸收富集狀況良好。其中C21、C22分別代表其中所需的水體流速與水體流向條件滿足要求,C23、C24分別代表污染物分解轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)反應(yīng)條件與物理運(yùn)動(dòng)條件滿足要求;C25、C26分別代表水體中功能植物的吸收富集能力較強(qiáng)與富集污染物的再循環(huán)良好。其對(duì)立狀態(tài)表示為(c21∪c22)∩(c23∪c24)∩(c25∪c26)。同樣,p((c21∪c22)∩(c23∪c24)∩(c25∪c26))值模糊評(píng)定。

3)狀態(tài)C31表示礦區(qū)地下水均衡,即地下水的補(bǔ)給與排泄應(yīng)該是保持平衡的。對(duì)立狀態(tài)c31表示礦區(qū)地下水的均衡狀態(tài)被打破。p(c31)為同期內(nèi)礦區(qū)地下水失衡概率。

(4)煤礦區(qū)噪聲污染凈化環(huán)節(jié)。

1)凈化環(huán)節(jié)D11∩D12表示生產(chǎn)區(qū)噪聲排放(D11)滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》[17]與生活區(qū)噪聲排放(D12)滿足《社會(huì)生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》[18]要求。該環(huán)節(jié)對(duì)立狀態(tài)為d11∪d12。對(duì)應(yīng)的概率p(d11)、p(d12)為同時(shí)期監(jiān)測(cè)不達(dá)標(biāo)概率。

2)凈化環(huán)節(jié)D21∩D22表示煤礦區(qū)噪聲傳播得到有效控制。其中D21、D22分別代表噪聲被天然屏障(如山丘、土坡、井巷圍巖)有效隔擋與功能植被的有效吸收。該環(huán)節(jié)對(duì)立狀態(tài)表示為d21∪d22。p(d21∪d22)概率視環(huán)境情況模糊評(píng)定。

以上這四類凈化環(huán)節(jié)共同構(gòu)成煤礦區(qū)污染物總凈化環(huán)節(jié)的主體。實(shí)際中往往還存在著一些不確定因素,因此,礦區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對(duì)污染物的凈化體系由以上四類凈化環(huán)節(jié)及某些不確定環(huán)節(jié)(R)依據(jù)一定的串并聯(lián)關(guān)系混聯(lián)而成。

2.2煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)故障樹

故障樹分析法是一種圖形化的系統(tǒng)可靠性分析方法,它把系統(tǒng)不希望出現(xiàn)的事件作為故障樹圖的頂事件,通過(guò)尋找直接導(dǎo)致這一狀態(tài)發(fā)生的全部因素,再跟蹤追擊找出造成下一級(jí)事件發(fā)生的全部直接因素,直到無(wú)須再深究其發(fā)生的因素為止。以煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)作為故障樹的頂事件,根據(jù)各凈化環(huán)節(jié)對(duì)立事件的串、并聯(lián)關(guān)系,將原因?qū)訉臃纸?建立的煤礦區(qū)環(huán)境污染的故障樹如圖2所示。

圖2　煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)故障樹Fig.2　The fault tree model of coal mining areas environmental pollution

由圖2可得邏輯表達(dá)式為

T=X20+X21+X22+X23+R=X1+X17+X4+X5+X18+X9+X10+X19+X14+X15+

X16+R=a11+a12+X2X3+a31+a32+b11+b12+X6X7X8+b31+b32+c11+c12+

X11X12X13+c31+c32+d11+d12+d21+d22+R=a11+a12+(a21+a23)(a23+a22)+

a31+a32+b11+b12+(b21+b22)(b23+b24)(b25+b26)+c11+c12+

(c21+c22)(c23+c24)(c25+c26)+c31+c32+d11+d12+d21+d22+R,

(6)

則頂事件T發(fā)生的概率為

P(T)=p(a11)+p(a12)+(p(a21)+p(a23))(p(a23)+p(a22))+p(a31)+p(a32)+p(b11)+

p(b12)+(p(b21)+p(b22))(p(b23)+p(b24))(p(b25)+p(b26))+p(c11)+p(c12)+

(p(c21)+p(c22))(p(c23)+p(c24))(p(c25)+p(c26))+p(c31)+p(c32)+p(d11)+

p(d12)+p(d21)+p(d22)+p(R)。

(7)

2.3模型評(píng)價(jià)的主要步驟與方法

評(píng)價(jià)可按如下基本步驟、方法進(jìn)行:

Step1基于2.2小節(jié)內(nèi)容,結(jié)合實(shí)際評(píng)價(jià)對(duì)象,確定各基本事件,生成相應(yīng)的中間事件,建立具體的煤礦區(qū)環(huán)境污染故障樹圖。

Step2將故障樹中的各事件分為有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的事件和沒(méi)有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的事件及其他模糊事件。

Step3通過(guò)各種途徑獲得各底事件當(dāng)前的發(fā)生概率或語(yǔ)言值。底事件故障概率的獲得,可以采用以下方法:對(duì)于有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基本事件,可根據(jù)有關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算其發(fā)生的概率,這是精確值;對(duì)于沒(méi)有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的底事件及其他模糊事件,結(jié)合相關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及專家的主觀判斷獲得底事件的模糊發(fā)生概率,可采用各種模糊數(shù)(三角模糊數(shù)、梯形模糊數(shù)、正態(tài)模糊數(shù)等)及語(yǔ)言值評(píng)價(jià)。

Step4將各種形式的評(píng)價(jià)值一并轉(zhuǎn)化為梯形模糊數(shù)表示,即評(píng)價(jià)值的歸一化處理。歸一化方法可參考文獻(xiàn)[8]。

經(jīng)過(guò)歸一化處理后,式(7)演變?yōu)?/p>

P(T)=(p1,q1,m1,n1)⊕(p2,q2,m2,n2)⊕((p3,q3,m3,n3)⊕(p4,q4,m4,n4))?((p5,q5,m5,n5)⊕

(p6,q6,m6,n6))⊕(p7,q7,m7,n7)⊕(p8,q8,m8,n8)⊕(p9,q9,m9,n9)⊕(p10,q10,m10,n10)⊕

((p11,q11,m11,n11)⊕(p11,q11,m11,n11))?((p12,q12,m12,n12)⊕(p13,q13,m13,n13))?

((p14,q14,m14,n14)⊕(p15,q15,m15,n15))⊕(p16,q16,m16,n16)⊕(p17,q17,m17,n17)⊕

(p18,q18,m18,n18)⊕(p19,q19,m19,n19)?((p20,q20,m20,n20)⊕(p21,q21,m21,n21))?

((p22,q22,m22,n22)⊕(p23,q23,m23,n23))⊕(p24,q24,m24,n24)⊕(p25,q25,m25,n25)⊕

(p26,q26,m26,n26)⊕(p27,q27,m27,n27)⊕(p28,q28,m28,n28)⊕

(p29,q29,m29,n29)⊕(p30,q30,m30,n30),

(8)

其中:(pi,qi,mi,ni)為各基本事件評(píng)價(jià)值歸一化處理后的梯形模糊數(shù)。梯形模糊數(shù)的代數(shù)運(yùn)算可參考1.2小節(jié)內(nèi)容。

Step5求得故障樹的最小割集(MCS,mininal cut sets),并利用式(8)獲得頂事件發(fā)生概率。并且,根據(jù)結(jié)果所得梯形模糊數(shù),代入式(5)計(jì)算重心,由圖1獲得與該梯形模糊數(shù)近似的語(yǔ)言評(píng)價(jià)值。

Step6分析結(jié)果,給出意見(jiàn)。

3結(jié)語(yǔ)

(1)由算式1-P(T)即可計(jì)算出煤礦區(qū)環(huán)境系統(tǒng)的可靠性,并可實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境規(guī)劃的可靠性優(yōu)化。

(2)模型中各基本事件的故障概率是基于該凈化環(huán)節(jié)失效的情況下獲得的,因此,可依據(jù)相關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)氣象等統(tǒng)計(jì)資料,估算出一定時(shí)期、一定范圍內(nèi)不同凈化環(huán)節(jié)應(yīng)具備的凈化能力的最低值,然后以此為參照,計(jì)算在煤礦區(qū)環(huán)境受到威脅的情況下各凈化環(huán)節(jié)達(dá)不到該值時(shí)基本事件發(fā)生的概率。

(3)通過(guò)不同途徑獲得的基本事件的發(fā)生概率,其值可為多種形式,包括精確值、語(yǔ)言值和各種模糊數(shù),體現(xiàn)了實(shí)際評(píng)價(jià)問(wèn)題的復(fù)雜性和不確定性,易于獲得事件的發(fā)生概率,提高評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度;歸一化處理除梯形模糊數(shù)外,也可轉(zhuǎn)化為其他模糊數(shù),且歸一化方法不唯一。

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Environmental Risk Assessment System of Coal Mining Area Based on Fuzzy Fault Tree

Pan Changbo,Xu Longlong

(GansuEnergyQingyangCoalIndustryAndElectricityPowerCo.,Ltd.Qingyang745000,China)

AbstractThe environmental risk assessment system of coal mining area was set up finally in the article based on fuzzy fault tree by analyzing all purification links of the ecological environment of the coal mining area, introducing the blur muster theory based on the self-purification capability of the environment, depicting the probabilities of occurrence of events in all purifications links by using multiple fuzzy numbers, linguistic values and exact numbers and normalizing them into the trapezoidal fuzzy number in view of increasingly serious environmental pollution at present.The method can solve the problem that the assessment result has great error as a result of hard acquisition of probabilities of occurrence of some events (factors) due to complexity and uncertainty of the environment of the coal mining area perfectly.Moreover, the method is simple, practical, metrizable, capable of optimizing reliability of the environment system of the coal mining area and has strong practicality and operability.

Key wordsEnvironment of coal mining area;Fuzzy fault tree;Trapezoidal fuzzy number;Risk assessment

中圖分類號(hào):O213.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1004-0366(2016)01-0132-06

作者簡(jiǎn)介:潘長(zhǎng)波(1985-),男,甘肅慶陽(yáng)人,碩士,研究方向?yàn)榈V業(yè)系統(tǒng)工程.E-mail:pcbqq@163.com.

收稿日期:2015-01-25;修回日期:2015-04-01.

doi:10.16468/j.cnki.issn1004-0366.2016.01.029.

引用格式:Pan Changbo,Xu Longlong.Environmental Risk Assessment System of Coal Mining Area Based on Fuzzy Fault Tree[J].Journal of Gansu Sciences,2016,28(1):132-137.[潘長(zhǎng)波,徐龍龍.基于模糊故障樹的煤礦區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào),2016,28(1):132-137.]