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水 利 学 报

2022 年 3 月 SHUILI XUEBAO 第 53 卷 第 3 期

文章编号：0559-9350（2022）03-0369-10

基于模糊逻辑的黄河流域水安全综合评价方法研究

尚文绣 ，尚 弈 ，严登明 ，吴天志 ，彭少明 ，周翔南 1
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（1. 黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州 450003；2. 华北水利水电大学，河南 郑州 450045；
3. 洛阳市水利勘测设计有限责任公司，河南 洛阳 471000）
摘要：为了对黄河流域及流域内省（区）水安全进行评价与诊断，从资源、经济、生态、环境和防灾五个方面构建
了黄河流域水安全评价指标体系，建立考虑评价指标间影响关系的模糊逻辑评价模型，并提出了评价方法敏感性
分析与水安全提升方向诊断方法。结果表明：模糊逻辑可通过指标间的影响关系增大单指标对评价结果的作用，
所建立的模糊逻辑评价模型对单指标变化的敏感性是加权求和法的 1.69 倍；黄河流域水安全处于基本安全状态，
流域内青海、甘肃、陕西和河南水安全处于基本安全状态，宁夏、内蒙古、山西和山东水安全处于临界状态；水
生态安全是黄河流域水安全的主要制约因素，增加水生态安全是提升黄河流域及青海、甘肃、陕西和河南 4 省水
安全的最优方向。研究成果揭示了模糊逻辑在处理多指标、非线性、复杂性问题上的优越性，可为水安全提升方
向诊断提供新的思路。
关键词：模糊逻辑；水安全；指标影响关系；敏感性；提升方向诊断；黄河流域
中图分类号：TV213.2 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20210791

1 研究背景

水安全是国家或地区能够供给人类生存发展所需的水资源、维系涉水生态环境健康、抵御水旱
灾害等的状态 ［1-2］ ，保障水安全是全球可持续发展面临的重大挑战 ［3-4］ 。水安全评价是定量认识水安全
状态、科学提升水安全的重要途径 ［5-6］ 。从水资源-经济社会-生态环境复合系统的角度出发，影响流
［7］
域水安全的各要素间存在复杂的影响机制，每个要素对水安全的作用与其他要素密切相关 。因此水
安全评价指标间也应存在相互影响，一个指标在水安全中发挥的作用应与其他指标取值相关，例
如，当水质不达标时，生态流量保障对水安全的提升作用应降低。如何在评价方法中表征指标间的
影响关系是流域水安全评价的难点。
已有的流域水安全评价相关研究主要采用加权求和、模糊综合评价等传统方法进行评价 ［8-11］ 。这
些方法普遍存在的问题是缺少指标间的影响机制，因此单指标对评价结果的作用主要取决于自身的
取值和权重，不会对其他指标值的变化做出反馈。这一问题导致传统评价方法难以科学反映水安全
评价指标间的影响关系。此外，由于指标在评价中相互独立，随着指标数量的增加，单指标在评价
中的作用迅速降低，导致评价结果对单指标变化越来越不敏感。随着幸福河理论、流域水资源-经济
社会-生态环境复合系统演变机制等研究的深入，水安全评价指标体系不断丰富 ［12-15］ ，评价中指标多
样性与单指标重要性之间的矛盾难以协调。
近年来模糊逻辑在评价中得到了越来越多的关注 ［16］ 。常用的模糊综合评价法是模糊理论在评价
中的初步应用，主要通过隶属度函数处理不确定性问题 ［17］ ，其模仿人脑思维方式进行规则推理的能

收稿日期：2021-08-29
基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFC3200203）；河南省重大科技专项（201300311400）；国家自然科学基金项目（51879240）
作者简介：尚文绣（1990-），博士，高级工程师，主要从事水文水资源研究。E-mail：wenzi11191@163.com
通讯作者：严登明（1989-），博士，工程师，主要从事水文水资源研究。E-mail：18519500795@163.com

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