基于未确知数的湖库水环境容量定量研究

文章编号：文章编号：1000-4874(2008)-02-0166-09基于未确知数的湖库水环境容量定量研究*李如忠，洪天求，熊鸿斌，钱家忠（合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽合肥230009）摘要：要：同其它环境系统一样，湖泊水库也是一个具有未确知性的复杂系统。基于这一特征，本文将未确知数理论引入湖库水环境容量计算。在将湖库水环境系统参数，如水深、污染物浓度、污染物降解系数以及水体容积等定义为未确知参数的基础上，建立了湖库水环境容量计算未确知模型。根据该模型，不仅可以得到湖库纳污能力的各种可能区间值，也可以得到各区间值对应的可信度水平（或频率），弥补了传统确定性模型和随机模型的不足。作为案例，将上述未确知模型用于浅水湖泊水环境容量计算，取得较好效果，证明了模型的科学性和合理性。关键词：未确知性；未确知数；可信度；水环境容量；湖泊和水库中图分类号中图分类号：TV131文献标识码：文献标识码：ACalculationofwaterenvironmentalcapacityinlakeandreservoirbasedonunascertainednumbertheoryLIRu-zhong，HONGTian-qiu，XIONGHong-bin，QIANJia-zhong(SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei,230009,China)Abstract:Likeotherenvironmentalsystems,lakeandreservoirarealsocomplicatedsystemswithuncertainty.Accordingtothischaracteristic,unascertainednumbertheorywasappliedforthesimulationandcalculationofwaterenvironmentalcapacity(WEC)inlakeandreservoir.Bydefiningtheparametersofwaterenvironmentalsystemsuchaswaterdepth,pollutantconcentration,pollutantpurificationcoefficient,andwatervolumeetc.asunascertainedparameters,anovelmodelwithunascertainedparameterswasestablishedforWECinthispaper.Fromsuchunascertainedmodel,notonlypossibleintervalvaluesofWECbutalsotheircorrespondingfaithdegrees(orfrequencies)canbeobtainedsimultaneously.Onthewhole,theunascertainedmodelsuppliesagapfordeterministicandstochasticapproaches.Asacase,theunascertainedmodelestablishedabovewasapplied*收稿日期*收稿日期：2008-01-11（2008-01-18修改稿修改稿）基金项目基金项目：安徽省“十一五”“十一五”科技攻关计划重点项目（07010302165）和安徽省自然科学基金项目（050450303）作者简介：作者简介：李如忠（1970－），男，安徽怀远人，博士，博士后，副教授.李如忠，等：基于未确知数的湖库水环境容量定量研究1671引言水环境容量是水环境保护和管理实践中的一项重要指标。所谓水环境容量，是指水域使用功能不受破坏的条件下，水体所能承纳的污染物的最大数量。它与水体特征、水质目标以及污染物特性等有密切关系[1，2]。目前，对湖泊水库环境容量的模拟、预测，大都源自于箱式模型[3，4]，并在此基础上开发了一些颇具实用价值的水环境容量计算模式[5-9]，如沃伦威德（Vollenwelder）模型、狄龙（Dillion）模型、OECD模型以及合田健（Aitak）模型等。作为污染物的受纳体，湖库水体每天都承接着来自各种点源、非点源排放的大量污染物。目前，在中国，水体自净能力仍还是作为一项重要的环境资源被开发、利用。但由于使用不合理，大量湖泊、水库遭受了严重的水环境污染，致使生态环境不断退化。在保证不对湖库水环境带来破坏的前提下，如何科学、合理地开发利用湖库水环境容量，仍是一个值得研究的课题[2，10，11]。同其它系统（或事物）一样，湖泊、水库水环境也是一个充满不确定性因素的变