基于五元减法集对势的山东省旱情动态评价
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｃｌｕｄｉｎｇ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｗａｔｅｒ ｓｔｏｒａｇｅ ｌｅｖｅｌ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ， ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｄｅｐｔｈ， ｓｏｉｌ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ．
Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｉｎｄｅｘ ｗｅｉｇｈｔｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｆｕｚｚｙ ａｎａｌｙｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ｂｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ｎｕｍｂｅｒ
通信作者：陈梦璐（１９９０—） ，女，安徽安庆人，博士研究生，研究方向为水资源系统工程
Ｅ⁃ｍａｉｌ：５１６７９２６８８＠ ｑｑ．ｃｏｍ
· ６３·
人 民 黄 河 ２０２１ 年第 ３ 期
ｖｅｎｉｅｎｔ ｔｏ ｏｐｅｒａｔｅ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｎｅｗ ｉｄｅａ ａｎｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｊｕｄｇｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｏｖｅｒａｌｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｓｅｔ ｐａｉｒ
应用于山东省旱情动态评价分析，诊断识别山东省旱情的主要脆弱性指标。 结果表明：五元联系数旱情评价模型的旱情等级计算
值与有关研究的评价结果基本一致，较为符合实际情况；在时间尺度上，山东省总体干旱频率和强度在提高，１９８１ 年、１９８９ 年、２００２
年发生特旱且 １９７７—１９７９ 年、１９８１—１９８４ 年、１９８６—１９８９ 年、１９９１—１９９４ 年和 １９９７—２００２ 年均发生连续干旱；五元减法集对势诊
收稿日期：２０２０－０３－１８
基金项目：国家重点研发计划项目（２０１７ＹＦＣ１５０２４０５） ；山东省重点研发计划项目（ ２０１７ＧＳＦ２０１０１） ；国家自然科学基金资助项目
（５１７０９０７１，５１５７９０６０）
作者简介：金菊良（１９６６—） ，男，江苏吴江人，教授，博士，研究方向为水资源系统工程
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｅｐｌｙ ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ ｆｕｌｌｙ ｅｘｃａｖａｔｅ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｇｒａｄｅｓ， ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ
ｄｙｎａｍｉｃ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ． Ｔａｋｉｎｇ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｆｒｏｍ １９７２ ｔｏ ２００３ ａｓ ｓａｍｐｌｅｓ， ａｎｄ ｆｏｕｒ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘｅｓ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ， ｉｎ⁃
及总体发展趋势提供了新的思路和途径。
关键词：旱情动态评价与分析；集对分析；五元联系数；减法集对势；山东省
中图分类号：ＴＶ２１３．４； Ｐ３３８ ＋ ．６ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２１．０３．０１２
引用格式：金菊良，李征，陈梦璐，等．基于五元减法集对势的山东省旱情动态评价［ Ｊ］ ．人民黄河，２０２１，４３（３） ：６３－６８，８３．
（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｅｆｅｉ ２３０００９， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ
Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｅｆｅｉ ２３０００９， Ｃｈｉｎａ）
笔者把基于集对分析数据挖掘原理的联系数伴随函
数———五元减法集对势应用于山东省旱情动态评价，
诊断、识别山东省干旱脆弱性指标。
１ 基于五元减法集对势的区域旱情动态评价
与分析方法的构建
采用五元减法集对势方法进行区域旱情动态评价
首先需要建立基于联系数的区域旱情评价与分析模
Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ
干旱是降水、径流、土壤含水量或地下水等水循环
观；改进属性综合评价法弥补了一个等级中只有一个
象 ［１－２］ ，干旱程度称为旱பைடு நூலகம்。 干旱导致生活、生产和生
信息的挖掘还可深入；此外，上述方法尚未能实现区域
要素 持 续 低 于 长 期 平 均 水 平 的 一 类 自 然 变 异 现
ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｏｕｇｈｔ ｇｒａｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｖｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｄｒｏｕｇｈｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｒｅｌｅｖａｎｔ
ｓｔｕｄｉｅｓ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍｏｒｅ ｉｎ ｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ． Ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｔｉｍｅ ｓｃａｌｅ， ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖ⁃
Ｄｙｎａｍｉｃ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｆｉｖｅ⁃Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｐａｉｒ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
ＪＩＮ Ｊｕｌｉａｎｇ１， ２ ， ＬＩ Ｚｈｅｎｇ１ ， ＣＨＥＮ Ｍｅｎｇｌｕ１， ２ ， ＺＨＯＵ Ｒｏｎｇｘｉｎｇ１ ， ＣＵＩ Ｙｉ １， ２ ， ＮＩＮＧ Ｓｈａｏｗｅｉ １， ２
ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｉｎｄｅｘ ｖａｌｕｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｍｉｎｉｍｕｍ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｎｔｒｏｐｙ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ａｖｅｒ⁃
ａｇｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ， ａ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｅｔ ｐａｉｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｉｖｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｗａｓ
ｓｙｓｔｅｍ ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｄｙｎａｍｉｃ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｙｎａｍｉｃ ｄｒｏｕｇｈｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｓｅｔ ｐａｉｒ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｆｉｖｅ⁃ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ； ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｐａｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ；
ｉｎｃｅ ｗａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ． Ｓｐｅｃｉａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ １９８１， １９８９， ２００２ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｒｏｕｇｈｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ １９７７－ １９７９， １９８１－ １９８４， １９８６－
１９８９， １９９１－１９９４ ａｎｄ １９９７－２００２． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｃａｕｓｉｎｇ ｄｒｏｕｇｈｔ ｄｉａｇｎｏｓｅｄ ｂｙ ｆｉｖｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｐａｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｒｅ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒ⁃
法 ［８］ 、综合指标评价法 ［９］ 等，这些方法在区域旱情评
价方面各有优势和不足，例如：模糊综合评价法和综合
指标评价法引入隶属度函数来表征评价指标值与评价
等级间的相依程度，但在确定评价指标权重上较为主
点的单指标性能函数值为 １ 的不足 ［８］ ，但对评价样本
旱情动态分析以及诊断、识别干旱脆弱性因子。 为此，
ｔｉａｌ ｏｖｅｒｃｏｍｅｓ ｔｈｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｓｅｔ ｐａｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ，
ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｈａｓ ｒｉｃｈｅｒ ｃｏｎｎｏｔａｔｉｏｎ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｉｔ ｃａｎ ｂｅｔｔｅｒ ｄｅｐｉｃｔ ｔｈｅ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ａｎｄ ｃｏｎ⁃
作为评价样本，选取水库蓄水量距平百分率、地下水埋深、土壤含水率和降水量距平百分率 ４ 个旱情评价指标，采用基于加速遗传
算法的模糊层次分析方法确定评价指标权重，通过计算评价样本的指标数联系数、指标值联系数并用最小相对熵原理得到样本的
平均联系数，建立了基于集对分析五元联系数的区域旱情评价模型，从而判定山东省旱情等级，并将五元联系数的减法集对势方法
第 ４３ 卷第 ３ 期 人 民 黄 河
Ｖｏｌ ． ４ ３ ， Ｎｏ ． ３
Ｍａｒ．，２０２１
２０２１ 年 ３ 月 ＹＥＬＬＯＷ ＲＩＶＥＲ
【 水资源】
基于五元减法集对势的山东省旱情动态评价
金菊良１，２ ，李 征１ ，陈梦璐１，２ ，周戎星１ ，崔 毅１，２ ，宁少尉１，２
（１．合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 ２３０００９；
２．合肥工业大学 水资源与环境系统工程研究所，安徽 合肥 ２３０００９）
摘 要：为深入剖析和充分挖掘评价样本与评价等级之间的关系信息，进行区域旱情动态评价，以山东省 １９７２—２００３ 年历史资料
断和识别出了导致山东省出现严重旱情的主要指标为水库蓄水量距平百分率和降水量距平百分率，地下水埋深呈波动下降趋势也
是引起旱情趋于严重的一个重要原因。 五元联系数减法集对势克服了常用集对势处理复杂系统的不确定性问题时出现的失真现
象，内涵更加丰富，能更好地刻画系统的不确定性趋势，且计算简单、操作方便，为准确判别区域旱情动态评价等集对系统所处状态
ｖｏｉｒ ｗａｔｅｒ ｓｔｏｒａｇｅ ｌｅｖｅｌ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ． Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｄｅｐｔｈ ｓｈｏｗｓ ａ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｎｇ ｄｏｗｎｗａｒｄ
ｔｒｅｎｄ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅａｓｏｎ ｃａｕｓｉｎｇ ｄｒｏｕｇｈｔ ｔｏ ｂｅｃｏｍｅ ｍｏｒｅ ｓｅｖｅｒｅ． Ｔｈｅ ｆｉｖｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｐａｉｒ ｐｏｔｅｎ⁃
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｄｒｏｕｇｈｔ ｌｅｖｅｌ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ ｓｅｔ ｐａｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｉｖｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃ⁃
ｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｒｏｕｇｈｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｍａｉｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘｅｓ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ
态等方面需水量和供水量之间产生亏缺关系
［３］
，随着
旱情发展引发生活、生产、生态环境等一系列不利事
件，称为干旱灾害（ 简称旱灾）
［４－６］
。 区域旱情评价具
有明显的宏观不确定性动态变化特征
［７］
，多年来一直
是旱灾研究领域中的热点和难点。 目前旱情评价的主
要方法 有 模 糊 综 合 评 价 法 ［１］ 、 改 进 属 性 综 合 评 价
Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｉｎｄｅｘ ｗｅｉｇｈｔｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｆｕｚｚｙ ａｎａｌｙｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ｂｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ｎｕｍｂｅｒ
通信作者：陈梦璐（１９９０—） ，女，安徽安庆人，博士研究生，研究方向为水资源系统工程
Ｅ⁃ｍａｉｌ：５１６７９２６８８＠ ｑｑ．ｃｏｍ
· ６３·
人 民 黄 河 ２０２１ 年第 ３ 期
ｖｅｎｉｅｎｔ ｔｏ ｏｐｅｒａｔｅ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｎｅｗ ｉｄｅａ ａｎｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｊｕｄｇｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｏｖｅｒａｌｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｓｅｔ ｐａｉｒ
应用于山东省旱情动态评价分析，诊断识别山东省旱情的主要脆弱性指标。 结果表明：五元联系数旱情评价模型的旱情等级计算
值与有关研究的评价结果基本一致，较为符合实际情况；在时间尺度上，山东省总体干旱频率和强度在提高，１９８１ 年、１９８９ 年、２００２
年发生特旱且 １９７７—１９７９ 年、１９８１—１９８４ 年、１９８６—１９８９ 年、１９９１—１９９４ 年和 １９９７—２００２ 年均发生连续干旱；五元减法集对势诊
收稿日期：２０２０－０３－１８
基金项目：国家重点研发计划项目（２０１７ＹＦＣ１５０２４０５） ；山东省重点研发计划项目（ ２０１７ＧＳＦ２０１０１） ；国家自然科学基金资助项目
（５１７０９０７１，５１５７９０６０）
作者简介：金菊良（１９６６—） ，男，江苏吴江人，教授，博士，研究方向为水资源系统工程
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｅｐｌｙ ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ ｆｕｌｌｙ ｅｘｃａｖａｔｅ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｇｒａｄｅｓ， ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ
ｄｙｎａｍｉｃ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ． Ｔａｋｉｎｇ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｆｒｏｍ １９７２ ｔｏ ２００３ ａｓ ｓａｍｐｌｅｓ， ａｎｄ ｆｏｕｒ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘｅｓ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ， ｉｎ⁃
及总体发展趋势提供了新的思路和途径。
关键词：旱情动态评价与分析；集对分析；五元联系数；减法集对势；山东省
中图分类号：ＴＶ２１３．４； Ｐ３３８ ＋ ．６ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２１．０３．０１２
引用格式：金菊良，李征，陈梦璐，等．基于五元减法集对势的山东省旱情动态评价［ Ｊ］ ．人民黄河，２０２１，４３（３） ：６３－６８，８３．
（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｅｆｅｉ ２３０００９， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ
Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｅｆｅｉ ２３０００９， Ｃｈｉｎａ）
笔者把基于集对分析数据挖掘原理的联系数伴随函
数———五元减法集对势应用于山东省旱情动态评价，
诊断、识别山东省干旱脆弱性指标。
１ 基于五元减法集对势的区域旱情动态评价
与分析方法的构建
采用五元减法集对势方法进行区域旱情动态评价
首先需要建立基于联系数的区域旱情评价与分析模
Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ
干旱是降水、径流、土壤含水量或地下水等水循环
观；改进属性综合评价法弥补了一个等级中只有一个
象 ［１－２］ ，干旱程度称为旱பைடு நூலகம்。 干旱导致生活、生产和生
信息的挖掘还可深入；此外，上述方法尚未能实现区域
要素 持 续 低 于 长 期 平 均 水 平 的 一 类 自 然 变 异 现
ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｏｕｇｈｔ ｇｒａｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｖｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｄｒｏｕｇｈｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｒｅｌｅｖａｎｔ
ｓｔｕｄｉｅｓ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍｏｒｅ ｉｎ ｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ． Ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｔｉｍｅ ｓｃａｌｅ， ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖ⁃
Ｄｙｎａｍｉｃ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｒｏｕｇｈｔ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｆｉｖｅ⁃Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｐａｉｒ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
ＪＩＮ Ｊｕｌｉａｎｇ１， ２ ， ＬＩ Ｚｈｅｎｇ１ ， ＣＨＥＮ Ｍｅｎｇｌｕ１， ２ ， ＺＨＯＵ Ｒｏｎｇｘｉｎｇ１ ， ＣＵＩ Ｙｉ １， ２ ， ＮＩＮＧ Ｓｈａｏｗｅｉ １， ２
ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｉｎｄｅｘ ｖａｌｕｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｍｉｎｉｍｕｍ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｎｔｒｏｐｙ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ａｖｅｒ⁃
ａｇｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ， ａ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｅｔ ｐａｉｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｉｖｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｗａｓ
ｓｙｓｔｅｍ ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｄｙｎａｍｉｃ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｙｎａｍｉｃ ｄｒｏｕｇｈｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｓｅｔ ｐａｉｒ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｆｉｖｅ⁃ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ； ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｐａｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ；
ｉｎｃｅ ｗａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ． Ｓｐｅｃｉａｌ ｄｒｏｕｇｈｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ １９８１， １９８９， ２００２ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｒｏｕｇｈｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ １９７７－ １９７９， １９８１－ １９８４， １９８６－
１９８９， １９９１－１９９４ ａｎｄ １９９７－２００２． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｃａｕｓｉｎｇ ｄｒｏｕｇｈｔ ｄｉａｇｎｏｓｅｄ ｂｙ ｆｉｖｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｐａｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｒｅ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒ⁃
法 ［８］ 、综合指标评价法 ［９］ 等，这些方法在区域旱情评
价方面各有优势和不足，例如：模糊综合评价法和综合
指标评价法引入隶属度函数来表征评价指标值与评价
等级间的相依程度，但在确定评价指标权重上较为主
点的单指标性能函数值为 １ 的不足 ［８］ ，但对评价样本
旱情动态分析以及诊断、识别干旱脆弱性因子。 为此，
ｔｉａｌ ｏｖｅｒｃｏｍｅｓ ｔｈｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｓｅｔ ｐａｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ，
ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｈａｓ ｒｉｃｈｅｒ ｃｏｎｎｏｔａｔｉｏｎ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｉｔ ｃａｎ ｂｅｔｔｅｒ ｄｅｐｉｃｔ ｔｈｅ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ａｎｄ ｃｏｎ⁃
作为评价样本，选取水库蓄水量距平百分率、地下水埋深、土壤含水率和降水量距平百分率 ４ 个旱情评价指标，采用基于加速遗传
算法的模糊层次分析方法确定评价指标权重，通过计算评价样本的指标数联系数、指标值联系数并用最小相对熵原理得到样本的
平均联系数，建立了基于集对分析五元联系数的区域旱情评价模型，从而判定山东省旱情等级，并将五元联系数的减法集对势方法
第 ４３ 卷第 ３ 期 人 民 黄 河
Ｖｏｌ ． ４ ３ ， Ｎｏ ． ３
Ｍａｒ．，２０２１
２０２１ 年 ３ 月 ＹＥＬＬＯＷ ＲＩＶＥＲ
【 水资源】
基于五元减法集对势的山东省旱情动态评价
金菊良１，２ ，李 征１ ，陈梦璐１，２ ，周戎星１ ，崔 毅１，２ ，宁少尉１，２
（１．合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 ２３０００９；
２．合肥工业大学 水资源与环境系统工程研究所，安徽 合肥 ２３０００９）
摘 要：为深入剖析和充分挖掘评价样本与评价等级之间的关系信息，进行区域旱情动态评价，以山东省 １９７２—２００３ 年历史资料
断和识别出了导致山东省出现严重旱情的主要指标为水库蓄水量距平百分率和降水量距平百分率，地下水埋深呈波动下降趋势也
是引起旱情趋于严重的一个重要原因。 五元联系数减法集对势克服了常用集对势处理复杂系统的不确定性问题时出现的失真现
象，内涵更加丰富，能更好地刻画系统的不确定性趋势，且计算简单、操作方便，为准确判别区域旱情动态评价等集对系统所处状态
ｖｏｉｒ ｗａｔｅｒ ｓｔｏｒａｇｅ ｌｅｖｅｌ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ． Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｄｅｐｔｈ ｓｈｏｗｓ ａ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｎｇ ｄｏｗｎｗａｒｄ
ｔｒｅｎｄ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅａｓｏｎ ｃａｕｓｉｎｇ ｄｒｏｕｇｈｔ ｔｏ ｂｅｃｏｍｅ ｍｏｒｅ ｓｅｖｅｒｅ． Ｔｈｅ ｆｉｖｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｐａｉｒ ｐｏｔｅｎ⁃
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｄｒｏｕｇｈｔ ｌｅｖｅｌ ｉｎ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ ｓｅｔ ｐａｉｒ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｉｖｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃ⁃
ｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｒｏｕｇｈｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｍａｉｎ ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘｅｓ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ
态等方面需水量和供水量之间产生亏缺关系
［３］
，随着
旱情发展引发生活、生产、生态环境等一系列不利事
件，称为干旱灾害（ 简称旱灾）
［４－６］
。 区域旱情评价具
有明显的宏观不确定性动态变化特征
［７］
，多年来一直
是旱灾研究领域中的热点和难点。 目前旱情评价的主
要方法 有 模 糊 综 合 评 价 法 ［１］ 、 改 进 属 性 综 合 评 价