關(guān)于小流域治理智能決策系統(tǒng)研究

厲　莎，韓桂芳，楊龍爽（.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 33；.浙江雨川教育咨詢有限公司，浙江 杭州 30005）

關(guān)于小流域治理智能決策系統(tǒng)研究

厲莎1，韓桂芳2，楊龍爽2
（1.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311231；2.浙江雨川教育咨詢有限公司，浙江 杭州 310005）

根據(jù)小流域治理工作的要求，針對(duì)小流域治理實(shí)際情況，利用小流域治理智能決策系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，集中國(guó)內(nèi)外小流域治理的經(jīng)驗(yàn)，為理論與實(shí)踐之間架起一座信息橋梁。小流域治理智能決策系統(tǒng)的研究可以有效的提高小流域治理技水與工作效率。

清潔；小流域治理；智能決策

1　引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)水污染現(xiàn)象日益嚴(yán)峻，而飲用水水質(zhì)的安全直接關(guān)系到每個(gè)民眾的健康。因此水源保護(hù)區(qū)的設(shè)立，直接保障國(guó)民飲用水安全。

該系統(tǒng)通過(guò)建立小流域治理效益評(píng)價(jià)多維特性數(shù)據(jù)庫(kù)、構(gòu)建多目標(biāo)下小流域治理效益可拓評(píng)價(jià)模型、建立生態(tài)清潔小流域治理［1］專家知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)智能數(shù)據(jù)挖掘推理組件、開(kāi)發(fā)基友可拓評(píng)價(jià)理論的小流域治理智能決策應(yīng)用軟件等方法，為清潔小流域治理研究與水源保護(hù)區(qū)［2］的小流域治理實(shí)踐之間架起一座信息化、智能化以及現(xiàn)代化的橋梁，以提高水源保護(hù)區(qū)清潔小流域治理技術(shù)水平和工作效率，加快現(xiàn)有研究成果的應(yīng)用與推廣。

由此可見(jiàn)，該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用可以解決國(guó)內(nèi)外專家前期理論清潔治理研究資料和研究成果，改善傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、管理決策、成果共享方面的不足。

2　小流域智能決策系統(tǒng)構(gòu)建

2.1系統(tǒng)概況

（1）小流域治理效益評(píng)價(jià)多維特性數(shù)據(jù)庫(kù)

開(kāi)展流域監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)需要建立一定的指標(biāo)體系，依據(jù)實(shí)際情況圍繞響應(yīng)的治理目標(biāo)開(kāi)展相應(yīng)的評(píng)價(jià)，這就需要將所需數(shù)據(jù)包括指標(biāo)、目標(biāo)、環(huán)境特性進(jìn)行分析歸納并建立流域評(píng)價(jià)多維特性數(shù)據(jù)庫(kù)。多維特性數(shù)據(jù)庫(kù)包含指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)、目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)、環(huán)境特性數(shù)據(jù)庫(kù)。流域治理目標(biāo)包括：?jiǎn)我槐Ｋ?、庭院水保、休閑旅游、觀光農(nóng)業(yè)等，流域環(huán)境特性包括：地質(zhì)、地貌、氣象、水文、河流水系、洪水、水資源量等自然地質(zhì)景觀特性。評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)主要體現(xiàn)為生態(tài)類(lèi)指標(biāo)、社會(huì)類(lèi)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)類(lèi)指標(biāo)。流域治理效益多維特性數(shù)據(jù)庫(kù)是個(gè)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展庫(kù)，最終評(píng)價(jià)結(jié)果的可參考性取決于基本庫(kù)的數(shù)量和治理。即指標(biāo)越能反映治理效益，評(píng)價(jià)結(jié)果就更貼近實(shí)際。多維特性數(shù)據(jù)庫(kù)為利用評(píng)價(jià)模型開(kāi)展治理效益評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）多目標(biāo)下小流域治理效益可拓評(píng)價(jià)模型

水源保護(hù)區(qū)清潔小流域治理綜合效益評(píng)價(jià)的影響因素眾多，指標(biāo)組成主要來(lái)自于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)3個(gè)維度，不同維度指標(biāo)特性組合傳遞含義不盡相同。在多目標(biāo)條件下固定的指標(biāo)權(quán)重構(gòu)成難以反映不同階段不同生態(tài)清潔小流域的治理效益。本次研究將利用可拓評(píng)價(jià)理論，構(gòu)建多目標(biāo)下流域治理效益可拓評(píng)價(jià)模型，通過(guò)可拓評(píng)價(jià)理論確定適應(yīng)某條流域某階段的指標(biāo)集和權(quán)重組成，讓評(píng)價(jià)結(jié)果更貼近流域治理效益實(shí)際，從而使評(píng)價(jià)結(jié)果更具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。可拓評(píng)價(jià)模型為開(kāi)展智能決策提供技術(shù)基礎(chǔ)。

（3）生態(tài)清潔小流域治理專家知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

對(duì)于生態(tài)清潔小流域［3］治理決策需綜合考慮自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等各類(lèi)影響因素，傳統(tǒng)方法下需要來(lái)自管理、自然生態(tài)、景觀、水利、水文、農(nóng)業(yè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的專家開(kāi)展群決策。建立集自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)的知識(shí)庫(kù)是水源保護(hù)區(qū)生態(tài)清潔小流域治理智能決策系統(tǒng)軟件開(kāi)展智能決策的關(guān)鍵。知識(shí)庫(kù)中知識(shí)的質(zhì)量和數(shù)量決定著本系統(tǒng)的質(zhì)量水平。在本系統(tǒng)中知識(shí)庫(kù)與智能決策系統(tǒng)程序是相互獨(dú)立的，后期可以通過(guò)改變、完善增加知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)內(nèi)容即可提高本系統(tǒng)的決策科學(xué)性，隨著系統(tǒng)的推廣應(yīng)用其科學(xué)性和適應(yīng)性也會(huì)大大提高。生態(tài)清潔小流域治理專家知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是本系統(tǒng)開(kāi)展智能決策的經(jīng)驗(yàn)依據(jù)。

（4）智能數(shù)據(jù)挖掘推理組件

為了通過(guò)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的流域治理決策建議意見(jiàn)的生成，實(shí)現(xiàn)流域治理效益評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)和專家知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)的存取、處理和優(yōu)化，需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)挖掘組件進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取和分析。推理機(jī)主要由執(zhí)行器、調(diào)度器和一致性協(xié)調(diào)器等組成。調(diào)度器依據(jù)控制策略選擇執(zhí)行，執(zhí)行器應(yīng)用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)執(zhí)行調(diào)度器選定的動(dòng)作。一致性協(xié)調(diào)器的主要作用是當(dāng)?shù)玫叫聰?shù)據(jù)或新假設(shè)時(shí)，對(duì)已得到的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行似然修正，以保證結(jié)果的前后一致性。智能數(shù)據(jù)挖掘推理組件是本系統(tǒng)核心。

（5）小流域治理智能決策應(yīng)用軟件

選取安吉縣深溪、上虞市桃花溪、鄞州區(qū)金峨溪3個(gè)水利部試點(diǎn)的生態(tài)清潔小流域治理工程進(jìn)行示范研究。在相關(guān)的政府管理部門(mén)和工程建設(shè)公司進(jìn)行安裝、調(diào)試和試驗(yàn)，驗(yàn)證模型的可行性，并把優(yōu)化選取結(jié)果與實(shí)際治理效益總結(jié)報(bào)告進(jìn)行比較，衡量流域治理效益與預(yù)期目標(biāo)的符合度，智能提供決策建議。該軟件同時(shí)提供圖形化的地理信息界面，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果和建議意見(jiàn)的圖形化展示。流域治理智能決策應(yīng)用軟件是面向用戶開(kāi)展實(shí)際推廣應(yīng)用的最終結(jié)果。

2.2關(guān)鍵技術(shù)

（1）小流域治理評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

建立基于可拓評(píng)價(jià)理論的清潔生態(tài)小流域治理評(píng)價(jià)模型，可拓綜合評(píng)價(jià)方法是建立在可拓集合論的基礎(chǔ)上的評(píng)價(jià)方法。其特點(diǎn)是能描述事物的可變性。分布在正無(wú)窮到負(fù)無(wú)窮上的關(guān)聯(lián)函數(shù)值能夠把對(duì)象的評(píng)價(jià)數(shù)量化。同時(shí)關(guān)聯(lián)函數(shù)值確定的正域、負(fù)域和零界為描述事物由量變到質(zhì)變提供了一個(gè)有效的工具。

（2）專家知識(shí)庫(kù)的抽象歸類(lèi)和構(gòu)建

充分利用本課題現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料和成果、對(duì)流域治理的專家知識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)歸類(lèi)、分析和構(gòu)建，建立多維特性關(guān)系表。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定物理數(shù)據(jù)庫(kù)，編制數(shù)據(jù)字典，建立關(guān)系圖、函數(shù)、視圖、規(guī)則與權(quán)限集等。

（3）多目標(biāo)可拓評(píng)價(jià)下指標(biāo)權(quán)重動(dòng)態(tài)修正I/O智能觸發(fā)器

非特定流域的清潔生態(tài)小流域治理是個(gè)多目標(biāo)多指標(biāo)動(dòng)態(tài)權(quán)重的評(píng)價(jià)體系，而在可拓評(píng)價(jià)下，指標(biāo)權(quán)重主要受指標(biāo)組成、治理目標(biāo)、流域環(huán)境特性的影響，需要從這些特性中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘并且進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的動(dòng)態(tài)確定。研究利用挖掘數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)修正更新評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的機(jī)理；結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)和搜索策略，建立視圖和函數(shù)，編制存儲(chǔ)過(guò)程，開(kāi)發(fā)基于智能動(dòng)態(tài)指標(biāo)修正的I/O智能觸發(fā)器。該觸發(fā)器不但可以利用歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)際工程數(shù)據(jù)，定時(shí)觸發(fā)更新環(huán)境預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)將在更新滾動(dòng)視窗時(shí)觸發(fā)更新評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重構(gòu)成。

2.3主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

（1）基于可拓評(píng)價(jià)理論的清潔生態(tài)小流域治理評(píng)價(jià)模型

把可拓評(píng)價(jià)理論模型引入到生態(tài)清潔小流域治理，在多目標(biāo)多指標(biāo)不同權(quán)重條件下，針對(duì)影響生態(tài)清潔小流域治理效益的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)3個(gè)維度的指標(biāo)進(jìn)行組合優(yōu)化，形成最貼近治理效益實(shí)際的評(píng)價(jià)結(jié)果，解決以往評(píng)價(jià)模型普適性差、評(píng)價(jià)效率低、評(píng)價(jià)結(jié)果偏離現(xiàn)實(shí)治理效果的問(wèn)題。

（2）多目標(biāo)可拓評(píng)價(jià)下指標(biāo)權(quán)重動(dòng)態(tài)修正機(jī)理

計(jì)算獲取多維特性關(guān)系模型并開(kāi)發(fā)I/O智能觸發(fā)器，跟蹤清潔生態(tài)小流域的指標(biāo)特性、目標(biāo)特性、環(huán)境特性對(duì)流域治理效益的影響，動(dòng)態(tài)觸發(fā)更新流域治理效益評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重配置數(shù)據(jù)表，探討在多目標(biāo)可拓評(píng)價(jià)下指標(biāo)權(quán)重動(dòng)態(tài)修正機(jī)理。

（3）多目標(biāo)可拓評(píng)價(jià)下管理決策智能推理組件

多目標(biāo)可拓評(píng)價(jià)下管理決策智能推理機(jī)包括了數(shù)據(jù)挖掘組件和推理組件。智能決策組件屬于專家系統(tǒng)，將專家系統(tǒng)應(yīng)用于生態(tài)清潔小流域的治理管理決策，有助于提高管理決策建議意見(jiàn)的科學(xué)性。

3　系統(tǒng)應(yīng)用前景

該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、示范與應(yīng)用，旨在解決我國(guó)生態(tài)

清潔小流域“重建輕管”、工程治理效益無(wú)法可持續(xù)發(fā)展的實(shí)際迫切問(wèn)題，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。本系統(tǒng)通過(guò)浙江安吉縣深溪、上虞市桃花溪、鄞州區(qū)金娥溪等試驗(yàn)，豐富生態(tài)清潔小流域的研究類(lèi)型。

由于生態(tài)清潔型小流域建設(shè)是當(dāng)前浙江省生態(tài)建設(shè)重要舉措之一，因此結(jié)合試點(diǎn)實(shí)施，加強(qiáng)行業(yè)、企業(yè)合作和橫向技術(shù)服務(wù)，可依托行業(yè)優(yōu)勢(shì)推廣產(chǎn)品。

4　結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)對(duì)提高水源保護(hù)區(qū)清潔小流域［4］治理技術(shù)水平和工作效率、提高管理決策效率和管理決策科學(xué)技術(shù)水平，以及清潔小流域治理措施研究成果的推廣應(yīng)用等方面，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

［1］賈鎏，汪永濤.丹江口庫(kù)區(qū)胡家山生態(tài)清潔小流域治理的探索和實(shí)踐［J］.中國(guó)水土保持，2010（04）.

［2］陳芳孝.構(gòu)筑三道防線確保水源安全［J］.中國(guó)水土保持，2007（2）.

［3］王禮先.小流域綜合治理的概念與原則［J］.中國(guó)水土保持. 2006（2）.

［4］韓富貴.密云縣建設(shè)生態(tài)清潔小流域的實(shí)踐［J］.中國(guó)水土保持，2007（9）：47-49.

TV882

A

1672-5387（2016）05-0032-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.011

2016-03-25

浙江省公益技術(shù)研究社會(huì)發(fā)展課題（2014C33062）

厲莎（1971-），女，教授，研究方向：工程管理。