辽河流域水环境突发污染事故应急评估国内外研究现状

4.1.2.1　评估方法的现状

近年来，综合评估方法的研究有了非常大的进展：不断有新的方法提出，同时旧的方法也在不断地改进或优化中。从最开始的评分评估法、组合指标评估法、综合指数评估法、功效系数法等到后来的多元统计评价法、模糊综合评判法、灰色系统评估法、AHP法，然后就是近年发展起来的DEA法（数据包络分析）、ANN（人工神经网）法等，综合评估方法日益复杂化、数学化、多学科化。下面简单地就一些常用的评估方法进行介绍：

（1）专家评估法（The Expert Evaluation Method）

专家评估法又称专家调查法，它是以专家的主观判断为基础，组织各领域的专家运用专业方面的知识和经验，通过直观的归纳，对评估对象的过去、现在的状况、发展变化过程进行综合分析与研究，找出预测对象变化、发展规律，从而对评估对象未来的发展实际状况做出判断。常用的有评分法、分等方法、加权评分法以及优序法等。该方法优点是简单方便，易于使用；缺点是主观性强。

（2）多目标决策法（The Multi－objective Decision Method）

在多目标决策问题中，不能简单地比较出两个解的好与不好，所以就有劣解和非劣解两个重要概念。处理多目标决策问题，要先找出非劣解。然后按照一定规则从中选取满足要求的，作为最后决策。

多目标决策法本身包含有多种方法，多目标决策法解决问题的解法有化多为少法、层序列法、直接求出所有重排次序法、对话方法和非劣解的方法等几种方法。

多目标决策方法比较严谨，它要求评估对象描述清楚。缺点是，对于那些涉及模糊因素、评估者难以确切地表达个人的观点和对待评估问题的求解进行判断则存在一定的困难。

（3）经济分析法（The Economic Analysis Method）

经济分析法，它是以经济指标为尺度来进行评估，它以经济效益、社会效益两项作为评估依据，通过成本效益分析对技术进行研究和评估。这个方法是采用事先确定好了的综合经济指标来评估不同对象的综合评估方法。常采用的方法有综合效益指数法、费用效益分析、投入产出分析和生产函数法等。

经济分析法含义明确，便于不同对象的对比；不足的地方是计算公式或模型难于建立，并且对那些涉及较多因素的评估对象难以给出统一的、同一种量纲的公式。

（4）层次分析法（The Analysis Hierarchy Process，简称AHP）

层次分析法是美国匹茨堡大学教授萨泰（A.L.Saaty）于20世纪70年代提出的一种系统分析方法。AHP是一种能将定性分析和定量分析相结合，将人的主观判断用数量形式表达的系统分析方法。它是通过将问题分解再组合成不同因素后按支配关系形成递阶的层次结构，即将要解决的问题分层系列化，将有关元素分解成目标、准则、方案等层次，然后在这个基础上进行定性、定量分析的一种决策方法。对层次中所有因素进行两两比较后确定它们的相对重要性，再综合决策者的判断确定各因素的权重。

层次分析法就是在对复杂问题的本质、影响因子和它内在关系等进行深入分析的基础上建立一个多层次的结构模型，通过较少的信息，把问题数学化，为多准则、多目标或没有结构的复杂问题提供简便的决策评估方法。

层次分析方法是从解决问题的本质、要素上出发，在解决问题过程中加入人为因素，由于从主观上直接确定权重比较困难，而通过相对重要程度的比较来确定权重相对容易，它能最大限度地消除了权重确定的随意性，可靠性高、误差性小。层次分析方法将决策者的思维以及主观判断数学化，这样不仅能简化系统分析与计算工作，而且有助于人们对其思维和决策保持原则上的一致性。层次分析法的过程体现了人的决策思维的基本特征，定性与定量相结合，是一种十分有效的系统分析方法。但是，在定量数据较少，定性成分多的时候，结果不易令人信服；而对于那些因素较多、规模较大的问题，该方法也容易出现问题。

（5）最优化方法（Optimization Method）

最优化方法是在近几十年里形成的，它主要运用数学方法在研究各种系统的优化途径及方案的基础上，为决策者提供科学决策的依据。作为一门定量决策的科学，最优化方法是利用计算机科学、数学以及其他科学领域的新成就，研究各系统在运行中的数量化规律，科学地使用并且合理地安排人力、物力、财力等，为人们的决策提供有根据的最优方案，以实现最有效的管理并且获得满意的经济社会效益。

最优化方法主要有以下特点：最优化方法是从系统的观点出发，以整体最优为目标研究各组成部分的功能及其相互间的影响关系求出所研究问题达到最佳效果的解，并找出一个最好的行动方案；最优化方法研究和解决问题的方法具有显著的系统分析特征，其各种方法运用几乎都需要建立数学模型和利用计算机求解。

（6）数据包络分析（Data Envelopment Analysis，简称DEA）

数据包络分析是运筹学的研究领域，是一个用于研究多投入/多产出的多个决策单元的效率评估方法。它是美国著名运筹学家A.Charnes等，在以相对效率概念为基础发展起来的一种效率评估方法。进行效率评估时利用数据包络分析法能更有效地得到管理信息。

数据包络分析是一个线形规划模型，表示的是产出与投入的比率，通过对某一特定单位的效率与一组提供相同或类似服务的类似单位的效率进行比较，试图使服务单位的效率得到最大。

数据包络分析不必确定输入和输出间关系的显示表达式，它排除了主观因素，具有很强的客观性。但是它的计算过程比较复杂，不利于进行大规模的频繁批量计算，而且容易出现与事实严重不符的评估结果。

（7）投影寻踪法（Projection Pursuit，简称PP）

投影寻踪方法是一种直接通过样本数据来驱动的探索性的数据分析方法。投影寻踪法的基本原理是通过某个组合把高维数据投影到低维子空间上，对于投影得到的构形，通过采用投影指标函数描述来投影从而暴露原来系统综合评估问题某种分类排序结构的可能性大小，寻找出使投影指标函数达到最优的投影值，再根据投影寻踪聚类或者等级评估模型模拟系统的评估输出。

（8）模糊数学法（Fuzzy Mathematical Method）和模糊综合评估法(www.xing528.com)

模糊性是指某些事物或概念的边界不清楚。这种模糊性是事物的客观属性，它是事物之间存在着中间过渡过程的结果。模糊数学是研究和处理模糊现象的数学，它是在模糊集合的基础上发展起来的一个数学分支。普通的集合中任一元素都只属于或不属于该集合，但就模糊集合而言，就很难确定某个元素是否属于某个集合。

模糊集合是在隶属函数的基础上，将这种不确定性转化为确定性，就是将事物的模糊性进行量化，再采用传统的数学方法来进行分析与处理。由此可见，隶属函数和隶属度是建立模糊集合论的基础，也为模糊决策方法提供了理论支柱。

模糊数学法是通过隶属函数来描述得分从而量化指标的实测值，它能较好地解决综合评估中的模糊性问题，可以最大限度地减少主观因素，较好地反映出方案的实际情况，但是它不能解决因评估指标间的相关性造成的评估信息重复的问题。

综合评估是指对存在多层次多指标的评估对象做出的总的评估。而模糊综合评估是指在模糊环境的情况下，对存在多种属性的评估对象或者可以说是受到多种因素影响和制约的评估对象，在综合它所有属性或者影响因素的前提下进行科学合理有效的总体评估。这种方法是基于模糊变换和最大隶属度进行应用的系统分析方法，它能避免从单一因素进行评估而导致的片面性的结果。

模糊综合评估方法基本步骤如下：建立评估指标体系，指标的定量化，确定指标权重，构造评判矩阵，建立模型并进行综合评估。在进行模糊综合评估的这几个步骤中，建立各层的单因素判断矩阵和确定指标权重是整个评估过程中的关键性工作，我们一般可以采用专家评分、试验统计或者层次分析的方法得到。

（9）灰色系统法

灰色系统理论是邓聚龙教授1982年的时候第一次提出的。所谓灰色系统（Grey System）是指既有已知参数又有未知参数的系统，它研究客观事物的量化、建模、预测、决策和控制等内容。灰色系统理论不是给予系统内部特殊的规律进行研究的，而是在信息的非完备性的基础上对复杂系统的理论进行研究和处理的，通过处理系统某层次的观测资料，从更高层面上来了解系统内部的变化趋势与相互关系等机制。

灰色系统是一种在实践中处理不易识别或不能快速识别的不完全系统。灰色系统的数学方法是非统计方法，它较善于处理系统数据比较少及条件不满足统计要求的状况，且更加具有实用性，因此在社会、工程技术系统的预测、分析与决策中的应用非常广泛。例如，严俊、张文红、马亚龙和罗本成等许多学者的研究都验证了灰色理论在不确定性系统中应用的有效性。

（10）人工神经网络（Artificial Neural Network，简称ANN）

人工神经网络是指通过对大脑神经网络的认识来进行人工构造的从而能够实现某特殊功能的神经网络。人工神经网络是理论化的人脑神经网络的数学模型，是在模仿大脑神经网络结构和功能的基础上建立起来的一种信息处理系统。它高度具有非线性，能够进行复杂的逻辑操作和非线性关系，它的结构和处理顺序都是并行的。这种方法适合用来处理涉及不精确的计算、模拟量以及那些只需要好的近似解的问题。

当前在不同条件下，各类别的人工神经网络模型的使用已显示出它们独特的性能。到目前为止应用比较多的人工神经网络模型具体有径向基函数模型、自组织映射模型、单层感知器模型、样条函数模型、Hopfield模型、BP网络模型、Elman模型、随机神经网络模型、模糊神经网络模型和自适应双向联想记忆模型等。

（11）系统模拟（System Simulation）

系统模拟是研究系统，特别是动态系统的重要方法，对于结构复杂的系统、很难用解析方法求出变量关系的系统、内部机制不明的“黑箱”系统以及为验证用其他方法建立的模型及结果等是个较好的选择。它主要有3种基本的方法和模型：蒙特卡洛模拟方法、排队模型和系统动力学模型。

蒙特卡洛模拟方法，即随机模拟法，当已知系统中各单元的可靠性特征量时，但由于系统的可靠性比较复杂，很难构建出可靠性预测的精确数学模型或者由于模型太过于复杂而不宜采用，则可以采用随机模拟法来近似地计算出系统的可靠性的预测值。随着模拟次数的增多，它的预测精度也逐渐提高。但是由于需要大量反复地计算，模拟一般都是通过计算机来实现的。

排队模型是在研究各种排队系统概率规律性的基础上，解决有关排队系统的最优化设计（静态）和最优控制（动态）问题。排队系统模型通常根据其逻辑关系需要描述一段时间内的一系列随机事件，因此这种方法也称为离散事件模拟。

排队模拟体现了离散事件系统模拟的特点与规律，它有以下几种重要的排队模型：单服务台系统、多服务台的平衡系统、串联排队系统、排队网络模型以及优先权的排队系统、成批排队模型、有限源排队模型等。

系统动力学模型（System Dynamic）是社会、经济、规划、军事等许多领域进行战略研究的重要工具，如同物理实验室、化学实验室一样，也被称之为战略研究实验室。

系统动力学模型是指以系统动力学的理论与方法为指导，建立用以研究复杂地理系统动态行为的计算机仿真模型体系。

系统动力学是一种计算机模拟方法，而且是一种连续系统模拟方法。它虽然精度不高，但是作为一种结构化建模模拟方法，在许多社会经济等管理问题中已能满足要求。

系统模拟主要应用于解析模拟方法不能获得问题解决途径的情况。这些情况通常表现为问题本身不可能用一个正规、完备的定量模型加以表示。

4.1.2.2　应急评估的研究现状

随着社会的发展，突发事故频繁不断。面对各种各样的突发事故，世界各国的政府部门都致力于完善应急体系，尽可能地弥补应急方面的缺陷，尽最大可能地降低突发事故带来的损失。国际社会上进行应急评估研究的历史还比较短。美国是世界上开始开展应急评估最早的国家，也是目前做得最完善的国家。直到2002年，日本才开始讨论本国防灾能力水平以及危险管理应急能力水平的评估问题。在2001年，澳大利亚开始了对自然灾害管理的现行做法进行一次全面系统的评估。

我国在应急评估方面的研究相对来说还落后于世界其他国家。比如，台湾的灾害应急能力评估，它主要是针对不同的对象设定了不同的体系。我国大陆在应急管理方面的重点是“一案三制”的建设，但是直到2006年，才开始对这一主题的理论和经验进行探索与研究，至今仍有许多空白，相关的基础性研究亟待开展。随着应急评估研究的开展，国内许多专家学者对城市应急能力评估、城市地震应急评估、煤矿重大灾害事故应急能力评估以及灾害管理能力水平评估等方面进行了研究。但是就目前来说，国内外对于水环境突发污染应急评估方面的研究还是非常少。

水环境突发污染具有发生的不确定性与突然性、危害紧急性与严重性和需要快速响应性等特点，它会在短时间内造成整个流域范围内的水源污染、居民饮水困难（比如供水不足、饮水中毒以及哄抬饮用水价格等方面）和财产损失等问题，这是一个重大的社会问题。随着社会的发展，近年来我国对水环境的安全越来越重视。然而，我国各地水环境突发污染的频繁发生使得水环境安全受到极大的威胁。对水环境突发污染的应急，必须给予极大的重视。