【文章內(nèi)容簡介】 困難。其中有定性的、不定性的，它們差別很大，同時，現(xiàn)在越來越強調(diào)經(jīng)濟效益，則社會的各種限制因子需要加進去，如人口狀況，當?shù)氐慕?jīng)濟條件，當?shù)卣?、國家對治理、控制的投資狀況，國家政策的宏觀變化，各種自然地理因素對判定措施的經(jīng)濟效益的影響，公眾參與水質(zhì)評價工作不得不考慮。專家系統(tǒng)正是解決這個問題的良好工具。把領(lǐng)域內(nèi)群眾、專家及科研人員多年的實踐經(jīng)驗搜集、整理、知識化并貯存加以利用是十分必要的，另外，隨著實踐的豐富或知識不斷的改 變與完善，專家系統(tǒng)為此提供了良好的適應(yīng)機制，建立專家系統(tǒng)是水質(zhì)評價本身的特點所致與所需。 水質(zhì)評價專家系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀 在水質(zhì)評價領(lǐng)域中，專家系統(tǒng)作為一種先進的水質(zhì)預(yù)測技術(shù)，它所起的決策平行于專家所作決策的過程，是專家判斷方法的具體化和形式化。在水質(zhì)評價的其它方面，專家系統(tǒng)也在努力擴大在水質(zhì)評價中的應(yīng)用，下面我們將討論專家系統(tǒng)在水質(zhì)評價中的應(yīng)用現(xiàn)狀。 （ 1） 項目篩選與水質(zhì)初評專家系統(tǒng) 項目篩選是建設(shè)項目水質(zhì)評價程序中的第一步，也是很重要的一個程序。篩選后，被選中的項目就要做水質(zhì)初評。根據(jù)初評 的結(jié)果，也就是水質(zhì)問題的嚴重性和復(fù)雜性再確定是否進行判斷，這一步采用了能夠說明項目規(guī)模和擬建地址的一些簡單的標準。因此，項目篩選工作比較簡單，如果需要編制計算機程序來完成此項工作，一般也是把它納入與其相關(guān)的計算機系統(tǒng)，作為其中的一部分處理。 篩選后被選中的項目，需要水質(zhì)初評。初評使用的主要方法有矩陣法與查表法，矩陣法還可分為部門矩陣法和項目類型矩陣法。但不論用哪些方法，核心與難點的工作是識別所有潛在的重大水質(zhì)問題并確定實際水質(zhì)問題對水質(zhì)的影響程度。這一工作是由對擬建項目有經(jīng)驗以及對項目所建地區(qū)非常熟悉的一些 水質(zhì)評價專家來完成的。這些專家根據(jù)一些評判的標準，例如，潛在的影響是否可逆？是長期還是短期等等，以及自己的經(jīng)驗來判斷影響的重要性。初評工作由于有限的范圍，以及依靠專家的經(jīng)驗做出判斷，非常適合有專家系統(tǒng)來完成這一工作。 （ 2） 水質(zhì) 詳評 專家系統(tǒng) 周哲： BPX 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在水質(zhì)評價中的應(yīng)用 10 水質(zhì) 詳評是選擇擬建項目的經(jīng)濟與水質(zhì)相協(xié)調(diào)的最佳方案，以解決與項目相關(guān)的水質(zhì)問題。雖然水質(zhì)科技人員已開發(fā)許多可用于水質(zhì)評價的數(shù)學(xué)模型，但大量的各色各樣的水質(zhì)評價仍需依靠專家經(jīng)驗。 水質(zhì) 詳評的核心內(nèi)容是進行水質(zhì)預(yù)測。水質(zhì)預(yù)測廣泛應(yīng)用了數(shù)學(xué) 模式，在這些模式的使用中，為了得到良好的效果，有兩個問題是重要的，也是需要通過一些經(jīng)驗加以解決的。第一個就是選用什么模式的問題，針對不同的條件，需選擇適當?shù)哪Ｊ?。這不是通過簡單的計算能夠解決的，二是需要一些具有經(jīng)驗的專家給予判斷。第二個問題是在選定模式后，對一些參數(shù)的選定。這包括對參數(shù)要做靈敏度的確定，而且還要有對參數(shù)的修正。一種修正的方法是通過實際的監(jiān)測來修正參數(shù)值，但在許多的場合是由有經(jīng)驗的專家做出判斷。 在水質(zhì)評價中常用的核查表法、矩陣法和網(wǎng)絡(luò)法更是依靠人們包括官員、專家、公眾等減經(jīng)驗判斷，采用專家判 斷法、德爾斐法等是常用手段。這樣可以就一項擬議開發(fā)行動的幾個主要活動對水質(zhì)因子所產(chǎn)生的影響范圍、大小、程度進行評價，或者對許多不同性質(zhì)的影響大小排序、評分或確定備影響的重要性權(quán)值。采用這類方法，各個專家將自己的觀點和價值觀帶入評價是很自然的。因此，關(guān)于模式選擇和參數(shù)確定的問題，可由專家系統(tǒng)來完成。 在國外，已有這種類型的專家系統(tǒng)。例如， QUALZE 顧問專家系統(tǒng)，幫助用戶選擇QUALZE 地表水質(zhì)模擬模型的輸入數(shù)據(jù)； INHEC－ l，幫助用戶選擇 HECl 地下水模型的輸入?yún)?shù)； EXSRM，用于估計雪水徑流模型的初 始輸入數(shù)據(jù)。 ER，幫助水力學(xué)家預(yù)測由地下水源釋放的化學(xué)物質(zhì)在地下的分布狀況； RAISON，確定水質(zhì)的區(qū)域酸雨模型的界面等專家系統(tǒng)。在國內(nèi)這方面的專家系統(tǒng)不少，例如，雨水管理模型校準專家系統(tǒng)，用來幫助用戶校準 EPA 的 SWM 模型；洪水顧問專家系統(tǒng)，幫助選擇合適的洪水評價模型 ； 混合區(qū)分析專家系統(tǒng)，對混合區(qū)選擇合適的水模型 ； 地下水流分析專家系統(tǒng)，進行地下水量分析，校準流量模型的輸入?yún)?shù)等專家系統(tǒng)。 一個水質(zhì)評價的專家系統(tǒng)的能力雖然遠遠超過簡單的環(huán)境模式，但是還是受到所編寫的程序的復(fù)雜性和專家知識 （ 包括初始數(shù)據(jù)庫 ）的 限制。 水資源工程是開放的動態(tài)復(fù)合系統(tǒng)，在客觀上存在著許多不確定性因素，因此，也導(dǎo)致了大量的風(fēng)險，如水文的、經(jīng)濟的風(fēng)險等，它們給人類社會的生存和發(fā)展帶來了不同程度的威脅。這些風(fēng)險一旦發(fā)生，往往會造成難以挽回的經(jīng)濟損失。因此，對大中型水資源工程水質(zhì)評價來說是當務(wù)之急。 專家系統(tǒng)在水質(zhì)評價中的應(yīng)用前景及存在的問題 我們已經(jīng)從水質(zhì)評價的幾個方面分析了專家系統(tǒng)在水質(zhì)評價中的哪些領(lǐng)域可以應(yīng)用，以及目前的狀況，從中我們可吸取經(jīng)驗，探討今后專家系統(tǒng)應(yīng)用的前景。 如何在水質(zhì)評價領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用專家系統(tǒng)，我們可 從兩方面入手。一個方向是在社會經(jīng)濟、生態(tài)、風(fēng)險等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域，目前尚沒有成熟的方法，而是基本依靠專家經(jīng)驗去作評價。我們可一把水質(zhì)評價領(lǐng)域本身的理論和方法的研究與提取專家經(jīng)驗研制專家系統(tǒng)結(jié)合起來，這是必要的，也是長期艱苦的工作。在研制過程中，所使用的研究方法也可以借鑒一些計算機技術(shù)。另一方向是利用水質(zhì)評價領(lǐng)域已成熟的技術(shù)，加上專家經(jīng)驗，在一些有時間要求的地方，開發(fā)可商品化的專家系統(tǒng)。這些專家系統(tǒng)的開發(fā)，重于實際的需要，而不是考慮專家知識使用的多少。 水質(zhì)評價是一個復(fù)雜的過程，其中有大量的資料統(tǒng)計、分析、計算 、推理等工作，而且還要保證上述各項工作中不能出錯，因此要花費大量的時間與人力。這就給環(huán)保工安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 作者提出這樣一個問題，能否找到一條途徑，既能達到水質(zhì)評價的要求，又能節(jié)省大量的人力，物力和時間呢？國內(nèi)外對這個問題也作了上面一些探討，縱觀這些程序，它們都是針對某一方面而編制的，通用性不強，而且沒有模式識別，參數(shù)選擇和判斷功能，因而不能滿意地解決上述問題。把人工智能中的專家系統(tǒng)理論引入到水質(zhì)評價中，建立一個水質(zhì)評價的專家系統(tǒng)，則可能有助子上述問題的解決。 然而，目前還沒有報道有關(guān)評價內(nèi)容完整的水質(zhì)評價專家系統(tǒng)。這些原因 成了本次研究論文的意義所在。 水質(zhì)評價的理論發(fā)展過程 水質(zhì)評價是人們在采取對水質(zhì)有重大影響的行動之前，在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，評價該行動可能帶來的影響，按照社會經(jīng)濟發(fā)展與水質(zhì)保護相協(xié)調(diào)的原則進行決策，并在行動之前制定出消除、減輕和監(jiān)測負面影響的措施。 （ 1）傳統(tǒng)水質(zhì)評價 到 80 年代，傳統(tǒng)水質(zhì)評價理論基本形成，其具有如下特點：評價對象包括單個建設(shè)項目和大型綜合項目，單純的 水質(zhì) 污染和整體的生態(tài)影響；評價內(nèi)容包括自然因素和社會因素及經(jīng)濟因素；評價程序規(guī)范化，形成了篩選、范圍、評價和監(jiān)督 監(jiān)測的程序；評價方法既有各單一型方法，亦有以適應(yīng)性方法為代表的綜合性方法，廣泛應(yīng)用了計算機模擬和系統(tǒng)控制理論；水質(zhì)評價納入環(huán)境規(guī)劃之中，使評價、規(guī)劃管理成為一個整體。 傳統(tǒng)的水質(zhì)評價是從發(fā)展經(jīng)濟目標出發(fā)的，其指導(dǎo)思想、理論基礎(chǔ)和原則方法是為經(jīng)濟目標服務(wù)的。雖然工程項目開發(fā)方案擬定后，進行了水質(zhì)評價，并制定相應(yīng)的保護和改善水質(zhì)的措施，但在選擇方案時，對水質(zhì)的重視僅以可接受的程度為限，而未致力于經(jīng)濟與水質(zhì)相互協(xié)調(diào)和持續(xù)發(fā)展能力的增強與改善。 （ 2）第二代的水質(zhì)評價體系的形成 1）戰(zhàn)略水質(zhì)評價對水質(zhì)評價理 念的影響。 80 年代初人們對全球性的水質(zhì)問題，使各國政府及廣大公眾對水質(zhì)問題的認識產(chǎn)生了一次飛躍性的發(fā)展。 90 年代，跨國、跨區(qū)的全球性水質(zhì)問題日益受到關(guān)注，圍繞著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略三個主要方面，即生態(tài)持續(xù)性、經(jīng)濟持續(xù)性、社會持續(xù)性，戰(zhàn)略水質(zhì)評價理論開始得到世界范圍內(nèi)的廣泛接受。這導(dǎo)致了“第二代的水質(zhì)評價體系”的逐漸形成。 2）清潔生產(chǎn)對水質(zhì)評價理念的影響。本世紀 70 年代，資源和水環(huán)境問題使同有的工業(yè)化發(fā)展模式產(chǎn)生了動搖，人們開始強調(diào)，在工業(yè)化發(fā)展的同時，要有效地控制水污染。 80 年代以來，人們的認識已上升為 從根本上解決水環(huán)境問題，認識到發(fā)展與水環(huán)境密不可分的關(guān)系。在這種背景下以美國為首的一些發(fā)達國家在重新審視了他們的水環(huán)境保護歷程后，發(fā)現(xiàn)關(guān)心產(chǎn)品和生產(chǎn)過程對水環(huán)境的影響，依靠改進生產(chǎn)工藝和加強管理等措施來消除水污染可能更為有效，清潔生產(chǎn)戰(zhàn)略由此而生。 3）可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下的水質(zhì)評價新理念 80 年代初期，由聯(lián)合國授權(quán)成立的世界環(huán)境與發(fā)展委員會提出了可持續(xù)發(fā)展的理論， 1992年聯(lián)合國召開的環(huán)發(fā)大會以此為方針制定了關(guān)于可持續(xù)發(fā)展的《 21世紀議程》。該議程得到了世界各國的普遍認同和共鳴，成為制定國家 宏觀經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略的一種選擇。 可持續(xù)發(fā)展將水環(huán)境保護提到了一個前所未有的重要位置，其思想將影響到水環(huán)境保護的各個方面，其宏觀戰(zhàn)略勢必導(dǎo)致逐漸形成可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下的新的水環(huán)境保護體系。水質(zhì)評價是水環(huán)境保護體系的一個組成部分，在此背景下，亦存在著重新審視自身體系和確立可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下的新的水質(zhì)評價體系的必要性和必然性。這種新的水質(zhì)評周哲： BPX 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在水質(zhì)評價中的應(yīng)用 12 價體系的確立將伴隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下的新的水質(zhì)評價理念的樹立。 我國水質(zhì)評價實施中存在的問題 水質(zhì)評價在我國已發(fā)展二十多年了，可以說各方面都已趨于成熟，然而由于水 環(huán)境系統(tǒng)本身是一個復(fù)雜多變的系統(tǒng)，要對它的水環(huán)境質(zhì)量進行準確評價。甚為困難，因為它涉及到眾多、多變的參數(shù)和復(fù)雜、深奧的數(shù)學(xué)模型，同時，由于各地區(qū)水質(zhì)評價工作者水平參差不齊，從而導(dǎo)致了水質(zhì)評價工作存在一些嚴重的問題。 1）執(zhí)法力度不夠 執(zhí)行環(huán)保法的力度不夠，即使水質(zhì)評價報告書指出問題和明確了環(huán)保措施，但貫徹中仍會走樣，至于遠期影響更難于全面考慮?？赡苡卸喾矫嬖?qū)е逻@種情況的出現(xiàn)，其中包括企業(yè)負責人對水環(huán)境保護和生產(chǎn)如何協(xié)調(diào)并重的思想認識不足，建設(shè)經(jīng)費不完全到位等等。另一個原因是體制與職能上的不匹配，地方環(huán)保 局在業(yè)務(wù)上受國家環(huán)保總局指導(dǎo)，主要執(zhí)行國家環(huán)境法規(guī)和環(huán)境政策，但它是地方政府的一個下屬機構(gòu)，官員由地方政府任命，財政由地方政府提供。這種在一定程度上影響了執(zhí)法力度。 2）水質(zhì)評價質(zhì)量較差 個別評價單位不是根據(jù)建設(shè)項目水污染特征及當?shù)貐^(qū)域水環(huán)境保護目標來確定評價重點和保護對象，而是平均用力，泛泛而談，水質(zhì)評價報告書內(nèi)容千篇一律，沒有明確的針對性；多數(shù)項目水質(zhì)評價的工程分析不足；水污染防治措施缺乏環(huán)保、投資效益分析對比，其結(jié)果僅根據(jù)建設(shè)單位、設(shè)計單位提供的資料及評價單位的經(jīng)驗確定水污染控制對策，使其流于形式，與 管理部門的要求脫節(jié)。 3）水質(zhì)評價工作滯后現(xiàn)象比較普遍 在我國建設(shè)項目管理程序中，水質(zhì)評價執(zhí)行時段應(yīng)在項目建議書之后。與可行性研究報告同時完成。但由于某些建設(shè)單位環(huán)境意識淡薄，履行程序不明確；水質(zhì)評價周期較長等原因，導(dǎo)致出現(xiàn)項目水質(zhì)評價滯后于項目可行性研究的現(xiàn)象，使水質(zhì)評價成為項目可行性研究中的后補性工作，失去了其對工程項目水環(huán)境決策提供科學(xué)依據(jù)的作用。相當一部分水質(zhì)評價報告實際上成為對既成事實的說明或?qū)λh(huán)境污染的解釋，成了一個社會活動的末端行為。 4）缺少替代方案 我國的水質(zhì)評價介入項目較晚，缺乏在項目 擬議初期進行的水質(zhì)初步評價。我國水質(zhì)評價法規(guī)中沒有正式要求評估替代方案，大多數(shù)建設(shè)項目只有一個設(shè)計方案、一個選址，水質(zhì)報告書中沒有替代方案評估的內(nèi)容，在一定程度上影響了水質(zhì)評價的有效性。 5）評價范圍較窄、缺乏對水資源利用的評估 我國水質(zhì)評價主要針對建設(shè)項目較少，導(dǎo)致對研究地區(qū)缺少全面布局和對水資源利用缺乏合理性的考慮；另外對立法、政策制定等尚沒有開展戰(zhàn)略水質(zhì)評價的法律要求。在具體的評價中，也多注重水污染物的控制，很少涉及社會、經(jīng)濟等方面的內(nèi)容，與可持續(xù)發(fā)展所要求的社會、經(jīng)濟、資源和水環(huán)境在時間和空間上的協(xié) 調(diào)發(fā)展相矛盾；而目前缺乏對水資源利用的可持續(xù)性評估，更缺少評估的量化指標． 6）公眾參與力度不夠 目前，國內(nèi)一些大型項目的水質(zhì)評價中增加了公眾參與的內(nèi)容，但總體來看，公眾參與和監(jiān)督作用的深度不夠，范圍不廣，如公眾不參與水質(zhì)評價審查，一般不易接觸水質(zhì)報告，公眾不易直接了解水質(zhì)決策結(jié)果等，水質(zhì)評價結(jié)論對公眾沒有透明度，水質(zhì)污染對公眾造成的傷害、經(jīng)濟損失，也得不到有效的經(jīng)濟補償。公眾參與力度不夠在一定程度上影響著水質(zhì)評價的質(zhì)量，水質(zhì)評價難以充分發(fā)揮其解釋和傳播水質(zhì)的作用。 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 7）指標體系不完整 目前水質(zhì)評價主要遵循 近 20 年的實踐經(jīng)驗結(jié)合國情和現(xiàn)有科技水平制定的，具有較強的指導(dǎo)意義。但在經(jīng)濟快速發(fā)展的新形勢下已暴露出一定局限性，主要表現(xiàn)為缺少一套以可持續(xù)發(fā)展為前提的較為完整的指標體系。在新指標體系中應(yīng)包括人口、經(jīng)濟、社會的可承受能力， 水 資源可利用程度以及擬建項目對該地區(qū) 水 環(huán)境可能帶來的近期和遠期影響等。體系中各項指標應(yīng)力求定量化并具有高度綜合性，做到簡練和易于操作，并把能說明 水 環(huán)境變遷的本質(zhì)指標作為重點進行較細致的評估，評估應(yīng)以保證經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)性為前提。 8）水質(zhì)評價的中主要存在的問題 對水環(huán)境而言，水質(zhì)評價所涉及 的范圍僅限于主要工程及其影響所及，基本上是個封閉系統(tǒng)；而評價的工作重點則放在分析、預(yù)測和評價單個環(huán)境因子的影響、演化變遷過程等方面。因此，它是以水環(huán)境的納污能力的利用與控制為目的，而不是追求水資源的