[發(fā)明專利]一種與水相關的生態(tài)環(huán)境承載狀態(tài)計量模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910369610.1
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110162848B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 朱永華;崔晨韻;呂海深
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/26
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 紀德虎

1.一種與水相關的生態(tài)環(huán)境承載狀態(tài)計量方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一，承載狀態(tài)計量指標體系的確定：

水資源余缺水平用水資源余缺指數(shù)WI表示，其中的指標包括有，人均水資源量、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)和水資源利用率；

與水相關的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量用與水相關的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)EE表示，其中指標包括有，COD排放量、氨氮排放量、河流縱向聯(lián)通度、城市河湖水質(zhì)、河流生態(tài)需水保證率、水質(zhì)等于或優(yōu)于III類的河長比、河岸彎曲度、植被覆蓋率、生物豐度指數(shù)、水面率和水土流失面積比；

社會經(jīng)濟水平用社會經(jīng)濟水平指數(shù)SE表示，其中的指標包括有，人均GDP、可承載人口、工業(yè)用水定額、第三產(chǎn)業(yè)的比重、人均糧食占有量、城鎮(zhèn)化率、單方水農(nóng)業(yè)GDP；

步驟二，承載狀態(tài)計量模型的構(gòu)建：

依據(jù)與水相關的生態(tài)環(huán)境承載力的概念及指標體系的確定，T時段研究區(qū)與水相關的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)系統(tǒng)對社會經(jīng)濟系統(tǒng)的承載狀態(tài)用承載狀態(tài)指數(shù)表示，記為CSI(T)；T時段承載狀態(tài)指數(shù)由T時段的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)WEE(T)和社會經(jīng)濟水平指數(shù)SE(T)表示；T時段的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)WEE(T)由水資源余缺水平指數(shù)WI(T)和與水相關的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)EE(T)表示；具體如下：

上式中，β₁、β₂分別表示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、社會經(jīng)濟水平指數(shù)在承載狀態(tài)指數(shù)中的權重；α₁、α₂分別表示水資源余缺水平指數(shù)、與水相關的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)中的權重；U_i(T)、V_j(T)、H_k(T)分別表示第i個水資源余缺水平指標，第j個與水相關的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標、第k個社會經(jīng)濟水平指標在T時段的隸屬度值；l、m、n分別表示水資源余缺水平指標、與水相關的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標及社會經(jīng)濟水平指標的個數(shù)；a_i表示第i個水資源余缺水平指標在水資源余缺水平指數(shù)中占的權重，b_j分別表示第j個與水相關的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標在與水相關的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)中占的權重，c_k分別表示第k個社會經(jīng)濟水平指標在社會經(jīng)濟水平指數(shù)中占的權重；

步驟二中，承載狀態(tài)計量指標的隸屬度值通過隸屬度函數(shù)的構(gòu)建來實現(xiàn)，具體如下：

(1)水資源余缺水平的各指標x的隸屬度函數(shù)構(gòu)建如下：

其中，對于人均水資源量和農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，具有轉(zhuǎn)換模型為

從而，當指標x為人均水資源量或農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)時的隸屬度模函數(shù)為：

對于水資源利用率，具有轉(zhuǎn)換模型為

從而，當指標x為水資源利用率時的隸屬度模函數(shù)為：

(2)與水相關的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的各指標x的隸屬度函數(shù)的構(gòu)建如下：

其中，對于COD排放量、氨氮排放量、河流縱向聯(lián)通度和城市河湖水質(zhì)，具有轉(zhuǎn)換模型為

從而當指標x為COD排放量、氨氮排放量、河流縱向聯(lián)通度或城市河湖水質(zhì)時的隸屬度函數(shù)為：

對于河流生態(tài)需水保證率、水質(zhì)等于或優(yōu)于III類的河長比、河岸彎曲度、植被覆蓋率、生物豐度指數(shù)和水面率，具有轉(zhuǎn)換模型

從而當指標x為河流生態(tài)需水保證率、水質(zhì)等于或優(yōu)于III類的河長比、河岸彎曲度、植被覆蓋率、生物豐度指數(shù)或水面率時的隸屬度函數(shù)為：

對于水土流失面積比，具有轉(zhuǎn)換模型為

從而當指標x為水土流失面積比時的隸屬度函數(shù)為：

(3)社會經(jīng)濟水平的各指標x的隸屬度函數(shù)的構(gòu)建如下：

對于人均GDP和可承載人口，其隸屬度函數(shù)形式為：

轉(zhuǎn)換模型為

從而當指標x為人均GDP或可承載人口時的隸屬度函數(shù)為：

其中，β為引入?yún)?shù)，規(guī)定人均GDP、可承載人口實際值x＝A時，其對應的隸屬度為0.8，從而β＝1/9；

對于工業(yè)用水定額、第三產(chǎn)業(yè)的比重、人均糧食占有量、城鎮(zhèn)化率、單方水農(nóng)業(yè)GDP，其隸屬度函數(shù)形式為：

對于工業(yè)用水定額，具有轉(zhuǎn)換模型為

從而當指標x為工業(yè)用水定額時的隸屬度函數(shù)為：

對于第三產(chǎn)業(yè)的比重、人均糧食占有量、城鎮(zhèn)化率、單方水農(nóng)業(yè)GDP，具有轉(zhuǎn)換模型，

從而當指標x為第三產(chǎn)業(yè)的比重或人均糧食占有量或城鎮(zhèn)化率或單方水農(nóng)業(yè)GDP時的隸屬度函數(shù)為：

其中，μ是隸屬度；y是中間變量，A為具體指標的可承載狀態(tài)臨界值，指人類可忍受的生態(tài)環(huán)境社會經(jīng)濟指標的下限值，規(guī)定A對應的隸屬度值為0.8；A₁為具體指標的完全承載狀態(tài)臨界值，生態(tài)環(huán)境社會經(jīng)濟復合系統(tǒng)處于優(yōu)的值，對應的隸屬度為1；γ為一修正系數(shù)，γ＞1，γ反映的是具體指標的在臨界下限之后的恢復度以及修正具體指標在系統(tǒng)隸屬度中的貢獻；具體來講，γ值是個相對值，表示具體指標在系統(tǒng)不可承載后要恢復到可承載臨界值的難易程度。