地下水修復多屬性決策分析方法與應用研究.pdf

1、隨著社會經濟的迅猛發(fā)展，地下水質量每況愈下，其污染已成為全民關注的世界性環(huán)境問題。因此需積極開展污染場地管理工作，確定地下含水層污染的修復方案，有效控制和降低污染物排放。數十年來，已有大量的污染地下水原位/異位修復技術被不斷改進和創(chuàng)新。然而，在實際地下水污染治理問題中，面臨各異的污染場地及多種修復技術，決策者在執(zhí)行巨大耗資的修復行動之前，需要衡量和綜合場地環(huán)境條件、技術可行性、未來修復效果、治理時間長短、國家環(huán)境標準、健康風險標準等多種

2、因素來為該場地量身選擇最適合/最理想的修復技術。本論文以地下水可持續(xù)發(fā)展理念為基礎，致力于多種不確定條件下地下水溶質遷移運輸模擬、健康風險評估和多屬性決策方法等方面的研究，構建相應的污染地下水修復決策模型，對不同修復周期下備選方案進行分析評價，為地下水污染場地修復技術的篩選提供理論依據和決策支持。主要研究內容歸納如下:
　　(1)實際地下水污染修復管理是一個十分復雜的物理、化學及生物綜合作用的過程，存在諸多不確定性。對于決策者而言

3、，相比模糊隸屬度函數或者精確概率分布函數，獲得不確定屬性值可能的取值范圍（上限和下限）相對容易很多。因此，本研究提出兩種地下水修復多屬性決策分析方法用于處理區(qū)間屬性值:基于區(qū)間理論的地下水修復方案綜合評價方法(IMADM)和基于區(qū)間轉換-蒙特卡羅的方案決策分析(MCITA-MADM)。IMADM方法是將區(qū)間理論引入傳統(tǒng)MADM決策分析中，而MCITA-MADM是將區(qū)間轉換、蒙特卡羅方法和傳統(tǒng)MADM相結合的決策方法。本研究將開發(fā)的決策模

4、型用于安徽某電廠污染地下水修復策略的篩選?；诔槌鎏幚砑夹g，對有限個抽注方案、多個評價屬性進行決策分析，結合層次分析法計算各方案的優(yōu)劣次序進而從中擇優(yōu)。結果表明兩種方法均能有效處理上下限已知的區(qū)間輸入，為決策者提供不同修復周期下的方案排序。
　　(2)在處理多屬性決策問題中，模糊理論已成為處理不確定信息的有效工具。但在實際污染物修復過程中，由于存在多重不確定性，以常規(guī)三角模糊數形式表示的屬性信息主觀性過強，會丟失大量的客觀信息，且

5、確定模糊集合的精確上下限比較困難，用區(qū)間值來表示常規(guī)三角模糊數的上、下限更能準確表達不確定信息。因此，本文開發(fā)了一個基于區(qū)間三角模糊的多準則決策分析方法(IVTF-MADM)來評價不確定條件下地下水備選修復技術的優(yōu)劣。將健康風險水平作為決策屬性之一融入地下水修復決策系統(tǒng)的框架中。采用區(qū)間三角模糊數表示不同孔隙度下污染物的模擬濃度和健康風險水平的不確定性。將區(qū)間理論與層次分析法相結合用于求解專家在不同評價屬性下的重要性程度。通過結合區(qū)間數

6、可能度的排序運算，將IVTF-MADM決策模型用于氯代烴污染地下水的修復管理中。結果表明該方法能夠有效分析區(qū)間三角模糊數輸入的決策信息，并能夠為決策者提供不同修復方案的排序;通過對比分析，確定數和常規(guī)三角模糊屬性只是區(qū)間三角模糊屬性的特例，通過IVTF-MADM獲得的排序結果更具有說服力。
　　(3)地下水污染健康風險評價可將地下水污染和人體健康緊密結合起來，通過評價地下水污染狀況，量化污染物對人體健康產生的潛在影響，而在整個風險

7、評價過程中存在著諸多參數的不確定性。因此本研究提出了一種基于模擬的區(qū)間粗糙集多屬性決策分析方法(RI-MADM)，目的是為了權衡各方案在日總抽吸量、總成本和致癌風險水平等屬性下的相互影響及運行效果。在健康風險評價中考慮致癌斜率因子的不確定性，將致癌斜率因子當作隨機變量運用于健康風險評估模型中。通過兩兩組合不同置信水平（即68.3％、95.4％和99.7％）形成區(qū)間粗糙屬性的三個決策矩陣組合。在該模型中，四種修復周期（即5年、10年、15

8、年和20年）下50種備選修復方案納入決策分析中，其中每種方案中涉及10個評價屬性值。結果表明，不同修復周期下最理想的修復方案均不相同。通過與傳統(tǒng)的MADM相比，本研究所提出的RI-MADM能夠解決雙重區(qū)間參數的相互作用以及對決策結果的交互影響，盡可能考慮了屬性的不確定性并降低了主觀性。
　　(4)傳統(tǒng)不確定MADM方法只能解決存在單一不確定性（即模糊性或隨機性）的決策問題，而在地下水修復過程中會同時存在模糊性和隨機性，則傳統(tǒng)方法一

9、定程度上導致決策結果不可靠。因此，本研究提出一個基于云模型與蒙特卡羅的多屬性決策分析框架(CM-MADM)用于污染地下水修復策略的選擇。模型中采用云模型表示評價屬性的多重不確定性，通過逆向云發(fā)生器算法求解污染物濃度和致癌風險水平的云模型信息。結合云模型標度的改進層次分析法求解判斷矩陣并計算屬性權重。深入分析不確定條件下各備選方案之間在某個屬性和整體屬性下的偏好程度，引入蒙特卡羅方法模擬計算基于云模型綜合優(yōu)先級別值的云滴計分值，通過比較數