模糊集合理论在水库建设规模优化设计中的应用

【摘要】：随着现代经济的不断发展，我国对于能源的需求量越来越大，推动了我国各项水利水电工程建设，而水库作为一项惠国惠民的工程，广泛建设于各地，满足能源需求的同时，也为当地带来了经济效益。文章主要针对模糊集合理论在水库建设规模优化设计中的应用展开分析。

【关键词】：模糊集合理论；水库建设规模优化设计；应用效果

我国由于地域宽广，在水资源的分布中存在许多的差异，其中南北差异是最明显的，北方水资源较少且降雨量集中在夏季，南方全年降雨量较多，且水资源丰富；又由于水库对于预防洪旱灾害具有重要的影响，因此，建设合理规模的水库对于当地的经济发展具有重要的现实意义[1]。而水库建设规模设计过程中，需要科学计算水库在汛期汛限水位以及水库库容，才能够保障水库建设的经济效益，将经费得到最大利益的使用，能够建设具有较高调节能力的水库，有助于提高水库的供水效益以及防洪旱效益，也是水库建设规模优化设计的主要任务。

一、模糊集合理论的内涵

普通集合理论是将经典数学作为其发展基础，对于提出的问题以及现实生活的现象进行有效的阐述，即确定性和具体性，但是对于某一项现象或状况的模糊阐述存在一定的局限，即模糊性和不确定性。在上个世纪60年代中期，美国学者扎德在其论文《模糊集合》中对模糊集合理论进行了系统的阐述，同时也标志着模糊集合理论的产生[2]。模糊集合理论是基于模糊数学的基础上，结合普通集合理论，并完善和补充其在模糊性阐述中的缺陷。模糊集合理论的产生，推动人们对于现行的模糊性阐述有了更加深层次的理解和深入。现象的模糊性出现具有不确定性外，同时具有随机性和多面性，模糊性主要是指对客观存在产生的差异在中介过度时表现出的不确定性。在模糊集合理论中是将排中律出现差异导致认知或分离上存在不确定性[3]。其是将普通集合函数拓展为隶属函数定义。若N是一个区域，B是N的一个模糊子集，B的特征函数NB的定义为NB：B[0，1]，n丨NB（n）∈[0，1]。

自上个世纪80年代末期，我国著名学者陈守煜教授在模糊集合理论的基础上建立了模糊水文、水资源学科，并且建立了相应的模糊水文学原理，成立了集成因分析、概率分析以及模糊集合分析等功能的体系[4]。并在一段时间的研究与应用中，不断完善并建立了相对隶属度以及相对隶属函数概念为理论基础的工程模糊集系统理论，并提出了直接模糊统计实验概念与方法，为工程模糊集合论在隶属度以及隶属函数中存在的问题提出了有效的解决方式，从理论以及实验两方面解决了其存在的问题。证实了隶属度、隶属函数的客观性以及科学性，推动了模糊集合理论在工程领域的应用[5]。

二、模糊集合理论在水库建设规模优化设计中的应用

汛期内的流域径流变化一般为单峰型，并且河道流量的变化成连续性和渐变性，从非降雨季节到降雨季节，由汛期到非汛期的变化存在显著的中介过渡性，能够应用模糊集合理论对其展开研究。文章应用模糊集合理论对水库控制流域汛期展开模糊分析，分析水库的汛期分期， 并对水库汛期的隶属度和隶属函数进行科学计算， 并根据水库的兴利调节计算和调度演算， 能够得到实际可行的水库汛期各分期汛限水位， 有助于提高水库建设规模优化设计的质量。文章选取亚布力水库进行相关研究。

2.1亚布力水库简介

亚布力水库位移黄泥河下游，水域控制流域面积为407km2，流域内的动植物具有多样性，也是黑龙江省降雨量较多的地区。水库控制流域气候为中温带大陆性季风气候，流域水资源大部分来源于6～9月的降雨。亚布力水库以农业灌溉为主要任务，同时具备防洪、供水、旅游、水产品养殖等多种功能，为中型水库[6]。

2.2亚布力水库汛期的模糊性分析

将汛期作为2c时间论域I中的一个模糊子集B，非汛期同样为模糊子集，可运用隶属函数进行阐述，即对亚布力水库在任意时间i，确定一个映射，即NB：I[0，1]，i丨NB（i）∈[0，1]，公式中的NB（i）为时间元素，其隶属于模糊子集B（汛期），是一个隶属度。当NB（i）为1时，说明时间i属于完全汛期，也就是主汛期；当NB（i）为0时，说明时间i

属于完全非汛期，也就是非汛期；若0

结束语

随着现代社会的不断发展以及生产转型的深入，我国水利水电工程建设规模也越来越大。但盲目的扩大工程项目的建设规模，可能导致汛期防洪效益降低，导致资金亏损，造成资源的浪费。因此，模糊集合理论在水库建设规模优化设计中能够发挥对水库在汛期的变化进行有效计算的作用，有助于提高水库汛期汛限水位设计的合理性；有助于改善汛期汛限水位，提高水库的容量，具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]唐文，陈钟.基于模糊集合理论的主观信任管理模型研究[J].软件学报，2013，14（8）：4101-1408.

[2]高庆狮，高小宇，胡月等.概率论基本部分与模糊集合理论的统一定义[J].大连理工大学学报，2012，46（1）：141-150.

[3]Zadeh模糊集合理论的缺陷及其改进：C*-模糊集合理论[J].北京科技大学学报，2015，27（5）：513-519.

[4]何涛，房鑫炎.基于模糊集合理论的发电机低励失磁故障识别方法研究[J].继电器，2013，36（2）：1-5.

[5]高庆狮.Zadeh模糊集合理论存在问题证明及其改进--一个满足全部经典集合公式的C-模糊集合系统[J].大连理工大学学报，2015，45（5）：772-780.

[6] 丁小玲，周建中，陈璐等.基于模糊集合理论和集对原理的径流丰枯分类方法[J].水力发电学报，2015，34（5）：4-9.