改进层次分析—多级模糊评判的给水处理工艺优选模型.pdf
《改进层次分析—多级模糊评判的给水处理工艺优选模型.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《改进层次分析—多级模糊评判的给水处理工艺优选模型.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 3 2卷 第 2期 2 0 1 0年 O 4月 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 J o u r n a l o f Ci v i l 。Ar c h i t e c t u r a l& En v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g V0 1 3 2 No 2 Apr 2 01 0 改进层次分析一 多级模 糊评判 的给 水处理 工艺优选模 型 王 圃 , 张晋 , 华 佩 讪 ( 重庆大学 a 城市建设与环境工程学院 b 三峡库 区生态环境教育部重点实验 室, 重庆 4 0 0 0 4 5 ) 摘 要 : 由于水源 水质 污染 日益严 重以及
2、新 水质 标准 对供 水企业 常规 水 处理 J - 艺改造 的 必 然要 求 , 提 出以常规 处理 工艺 为基 础 , 增加 顸 处理 、 深 度 处理 或对 常 规 处理 工 艺进 行 强化 , 以满足 出水 水质 的要 求。针 对 目前 饮用 水 处理 工 艺流 程优 选 过 程 中存在 的 问题 , 运 用模糊 数 学 多层 次 综合 评 价理 论 , 建 立 了给 水处理 工 艺评价优 选模 型 。 同时采 用加速 遗传 算 法 , 对层 次分析 法判 断矩 阵进行 一 致 性修 正 , 解决 了判 断矩 阵一致性修 正的 困难 , 并采 用 改进 的层 次 分析 法确 定模 型权
3、 重 分 配集合 。以 重庆 市某水厂 水 处理工 艺设计 为工 程 实例 , 介 绍该模 型的计 算流 程 以及评 价 方 法 , 并 运 用模 型对 工 艺流程进 行评判 , 得 出较优 的给 水 处理工 艺 。 关键 词 : 给水 处理 工 艺; 模 糊数 学 ; 改进层 次分析 法 ; 加 速遗传 算 法 中图分类 号 : TU9 9 1 2 文献标 志码 : A 文 章编号 : 1 6 7 4 4 7 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 1 0 2 一 O 6 I mp r o v e d An a l y s i s Hi e r a r c hy a nd Fu z z
4、y Ev a l u a t i o n M o d e l f o r t h e S e l e c t i o n o f Dr i n k i n g W a t e r Tr e a t me nt Pr o c e s s W ANG Pu Q b, z HANG J i nn b,HUA Pei Q b ( a Co l l e ge o f Ur b a n Co n s t r uc t i o n a nd Env i r o nme nt al En gi ne e r i ng。b Ke y La b or a t o r y of i n Thr e e Gor ge
5、 s Re s e r vo i r Re gi o n,M i n i s t r y of Edu c a t i on, Ch on gq i n g Un i v e r s i t y, Cho n gq i n g EC O e nv i r o nm e nt s 4 00 04 5,PR Chi na ) Ab s t r a c t :As t h e i nc r e a s i n gl y s e r i o us c o nt a mi na t i o n o f s o ur c e wa t e r a s we l l a s t h e mor e s t
6、r i ng e n t wa t e r qu a l i t y s t a nd a r d,t he p r e t r e a t me nt a n d a d v a nc e d t r e a t m e nt we r e r e q u i r e d f or wa t e r s up pl y e nt e r pr i s e s To f i n d a n a p pr o p r i a t e t r e a t m e nt ,t he t r a di t i o na l a pp r o a c h i s no r m a l l y b a s
7、 e d on e x pe r t s kno wl e dg e a n d t he i r e xp e r i e nc e whi c h ha s s e v e r a l s ho r t c o mi n gs I n o r de r t o f i nd a n e f f e c t i v e a nd e f f i c i e nt wa y c op i n g wi t h t he i s s u e d ur i n g s e l e c t i ng t he o pt i m a l t e c h no l o gi e s f or wa t
8、e r t r e a t m e nt s , a n i m p r o v e d a na l y s i s hi e r a r c h y a n d f u z z y e v a l u a t i o n mo d e l wa s p r o p o s e d Wi t h t h e mo d e l ,mu l t i s t a g e f u z z y s y n t h e t i c j u d g me n t wa s a d o p t e d wi t h t he I mpr o v e d An a l y s i s Hi e r a r c
9、 hy a me n de d b y Ac c e l e r a t i ng Ge n e t i c Al g or i t hmThe a pp l i c a t i on of t hi s m o d e l ha d be e n i n t r od uc e d f o r t he s e l e c t i on o f s up pl y wa t e r t r e a t me nt t e c h no l o gi e s i n a p a r t i c ul a r wa t e r wo r ks i n Cho ng q i ng Ke y wo
10、r d s :wa t e r t r e a t me n t ; f u z z y l o g i c ; i mp r o v e d a n a l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s ;a c c e l e r a t i n g g e n e t i c a l g o r i t h m 随着水 源水 质 污 染 的 日益 严 重 以 及 生 活饮 用 水 卫生标 准 ( G B 5 7 4 9 - 2 0 0 6 )的全 面实施 , 常规 的 饮 用 水处理 工艺 已愈 显得难 同 目前 的水源 和水 质标 准相适 应 。因 此
11、 , 有 必 要 在 常规 饮 用 水 处 理 工 艺 收稿 日期 : 2 0 0 9 1 1 3 O 基金项 目 : 国家科技支撑计划( 2 。 o 6 B AJ O 8 B o 8 ) 作者 简介 : 王圃( 1 9 6 5 一 ) , 男 , 教授 , 博士生导师 , 主要从事给水工程研究 , ( E - ma i l ) wp u 2 1 2 0 1 2 6 c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 期 王 圃 , 等 : 改进层 次分析一 多级模糊 评判 的给 水 处理 工艺优 选模 型 1 0 3 的基础 上增加 预 处 理 、 深 度
12、 处 理 或对 常规 处 理 工 艺 进行强化 引, 以满足新标准对 出水水质 的要求 。由 于饮用水处理工艺受众多因素的影 响, 因此工艺流 程 的选 择是 一项 比较 复杂 的系统 工 程 。然 而 目前饮 用水处 理工 艺 流程 的选 择 , 大 多 依 赖少 数 专 家 或供 水企 业运行 经 验 , 由于其 经 验 具 有 主 观 性 、 个 别 性 、 局 限性 的缺 点 , 使 得选 定 的工 艺 流 程很 难 全 面兼 顾 社会 、 经济 、 环境等诸因素或将诸 因素定量考虑到整 体方 案 中 , 往 往 仅 限 于 某 个 方 面 , 虽 然 实 现 局 部 最 优 , 但
13、难 以达 到 整 体 最 佳 。 同时 缺 乏 系 统 、 定 量 、 全 面的评 价体 系 , 对 待选 工艺方 案进 行 评判 , 也 不 利 于 新 技术 、 新工 艺 的推广 。 针对 目前 饮用 水处 理工 艺流 程甑 选 过程 中存在 的问题 , 采用 加 速 遗传 算 法 对 传 统层 次 分 析 法 判 断 矩 阵进 行一 致 性 修正 , 确 定 权 重 分 配 集 合 。并 结 合 模 糊数 学多层 次综 合 评 价 理论 , 建 立 给水 处 理 工 艺 评 价 优选模 型 , 对满 足新 水 质 标 准 的几 种饮 用 水 深 度 处理 组合工 艺流 程 进 行 系 统
14、 、 定 量 、 全 面 的分 析 , 最 终确 定符合 工程 实 际 的最 优工 艺l 6 。 。 1 基 于 加 速 遗 传 算 法 的 改进 层 次 分 析 法 层 次 分 析 法 ( An a l y t i c Hi e r a r c h y P r o c e s s , 简 称 AHP ) _ 8 是将 与决 策有关 的元 素分 解 成 目标 、 准 则 、 方案 等层 次 , 在此 基础 之上 进行 定性 和 定量 分 析 的决 策方 法 。适 用 于复 杂 的模 糊 综 合 评 价 系 统 , 是 目前 一种 重要 的确 定权 重 分 配 的数 学 方 法 。然 而 , 在
15、实 际运 用 中 , 传 统 层 次分 析 法 存 在 其 自身 固有 的 问题 。例如: 如何检验 、 修正判断矩阵的一致性 以及 由于对判断矩阵修正不 当所导致的权重集合分配的 不稳定 性 、 失 真性 等 问题 。 该 文采 用 加 速 遗 传 算 法 ( Ac c e l e r a t i n g Ge n e t i c Al g o r i t h m, 简称 AG A) , 从 整 体 对 判 断 矩 阵 进 行 一 致 性修正 , 实 现 了对 传统 层次 分析 法 的改 进 , 即基 于 加速 遗 传 算 法 的 改 进 层 次 分 析 法 ( 简 称 AGA C AHP
16、) , 并运用 AG A C AHP法确定模型中各 因素 的权重分 配 。 1 1 建 立层次 分析 结构 模型 将所研 究 的系统 条理 化 、 层 次化 , 构 造 出一 个 有 层 次 的结构 模 型 。上 层 受 下层 影 响 , 而 同层 内各 项 保 持相 对独 立 。 首 先 , 分 析 问题 的预定 目标 或理 想 结果 , 确 定 系 统 的 目标层 。 其次 , 分析 目标实现所涉及的各种影响因素, 确 实系统的准则层。并按照各因素问互相支配或隶属 关 系分成 若干 子层 , 见 图 1 。 目 标 层F 准则层U 准则子层 u s 图 1层 次 结 构 示 惹 图 1 2
17、构 造判 断矩 阵 层次 结构 反 映 了因 素 之 间 的关 系 , 但 准 则 层 中 的各 因素 在 目标 衡 量 中所 占 的 比重 并 不 一 定 相 同 , 在决策者的心 目中, 它们各占有一定的比例。 根据层 次结构模型 , 运用成对 比较法 和 S a a t y _ 1 n 等人提 出 的 1 9比例标 度法 则 ( 见 表 1 ) , 构 造各 层对 上一 层每 一 因素 的成 对 比较 判 断矩 阵 。 准 则层 己 , 对 应 的 判断 矩 阵 : U 一 “ l i , J一 1 , 2 , , I ) , 其 中 “ 表 示 针 对其 上 一 层 考 虑 , 因素
18、相 对 因 素 “ ,的重 要 性 。 准则层 对应的判断矩阵 : U = l i , J= 1 , 2 , , J ) , 表 示 同上 。 S a a t y等人 还 用 实 验 方 法 比较 了在各种不 同标度下人们 判断结果 的正确 性 , 实 验结果 也 表 明 , 采用 1 9标 度最 为合适 。 表 1元素重 要程度的比较值 备注 : 记 12 为元素 i比元素 的重要性程度 。 1 3 层 次 单排序 及 一致性 检验 层 次单 排序 即确 定下 层各 因素 对上 层 某 因素 影 响程度 的过 程 , 用权值 表示 相对 影 响程 度 。 这 一步 是 层次分析法的关键 ,
19、是否接受层次单排序, 还需进行 一 致性 检验 。 设 W 为 U层各 因素 的单排 序权 重 , 即 A 一 ( 。 ) , i 一 1 ,其中 a O , 1 且满足归一 ” 化 条件 : A : 1 。 l 若判断矩阵 u满足 : U U 一 “ , V i , J, k一 1 , 2, , ( 1 ) 判断矩阵 【 , 具有完全一致性 , 决策者能够精确度量 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 0 4 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 2卷 a a , , 即 “ 一 a a , , 则有 : l 6 d 一 n I 一 0 ( 2 ) 由于实
20、 际 系统 的复 杂 性 、 人们 认 识 的主 观 性 及 多样 性 , 使得 系 统各 要 素 的重 要性 程 度 没 有 统 一 和 确切 的度量 标准 , 因此 在 实 际 应用 中判 断 矩 阵 的 不 一 致性条件得不到满足是客观存在的。 层次分析法 允许判断矩阵不一致 , 但要求判断矩阵的不一致程 度应在容许范围之 内, 即有满意的一致性 , 以适应各 种不 同的复杂 系统 。 因此 , 当判 断矩 阵不 具 备满 意 的 一 致性 时 , 需 进行一 致性 修正 。 设 u 的修 正判 断矩 阵 为 x= = = z l i , J一 1 , 2 , , l , x各 要 素的
21、单 排 序权重仍记为 A一 ( a ) , i 一 1 , 2 , , 。 则称使式 ( 3 ) 最 小 的矩 阵 x, 为判 断矩 阵 u的最优 一致 性判 断 矩 阵 : mi n C I C( n )一 l z 一b ,l + J ( z a , ) 一 J ( 3 ) f = 1 ( 一 1 ) l 1 x j 一 一 , 十彩 n 1 9 , 9 t 1 。 _ 1 ) l a 一 1 式 中,称 目标 函 数 C I C ( n )为 一 致 性 指 标 系 数 ( C o n s i s t e n c y I n d e x C o e f f i c i e n t ) ;
22、参 数 d为 非 负 实 数 , 其值 在 O , 0 5 内选 取 ; 式 ( 3 )为 非 线 性 优化 问 题 , 其 中单排序权值 和修正判断矩 阵 x的上三角矩 阵元 素为优 化变量 , 阶判 断矩 阵B共 有 ( +1 ) 2 个 独立 的优 化变量 。 显 然 , 式 ( 2 ) 左端 的 C I C ( n ) 值 越 小 , 则 判断矩 阵 u 的一 致性 程度 就越 高 。 当取 到整 体 最小值 C I C ( n )一 0时 , = U 及式 ( 1 )和式 ( 2 )成 立 , 此 时判断 矩 阵 u具 有完全 的一致性 。 又根 据约 束 条件知 , 该整 体最 小
23、值 是唯一 的 。 对 于不 同阶数 的 判断矩 阵 , 其 一致 性 指 标 系数 C I C( n )值 不 同 。 当 判 断矩 阵 的一致 性 指标 系数 C I C ( n ) 0 1 0时 , 即认 为该判断矩阵具有满意的一致性 , 据 此计算 的各评 价指标的权重值 a 是可以接受的。 否则需提高参数 d , 直 到具有 满 意的一致 性 为止 。 1 4 基于加速遗传算法的一致性修正 式 ( 3 ) 是 一个 的较 复 杂 的非 线 性 优 化 问题 ,常 规计算 方法 较难 处理 。而模 拟生 物优 胜 劣汰 法则 和 种群 内 部 染 色 体 信 息 交 换 机 制 的 加
24、 速 遗 传 算 法 ( AGA) , 是 一 种 具 有 广 泛 适 用 性 的 整 体 优 化 方 法 , 用它来求解式( 3 ) 所示 的问题较为简便 、 有效 。其运 算流程见图 2 。 图 2 A G A运 算流 程图 2 多级模糊综合评价数 学模型 多级模 糊综合 评价 是基 于评价 过 程 的非线 性特 点而 提 出的 , 它是 利用模 糊数 学 中的模 糊 运算 法则 , 对 非线 性 的评价 论 域 进行 量 化 综 合 , 从 而 得 到 可 比 的量 化评价 结果 。 建立多 级模糊 综合 评价 数学模 型 的步骤如 下 : 1 )建 立 被 评 判 的对 象 集 合 ,
25、 F 一 f , f z , , s 、 2 )建立 因数集 合 , U 一 “ , , , 。 并满 足 U 一 U( 1 i ) , “ n U , 一 , ( )。 称 u一 “ , 。 , , 甜 为第 1 级因素集合。 设 “ 一 , , , “ , 称为第 2 级 因素集 合 , U 中含 m ! 有 m 个 因素 , 且 U U 一 “ ( 1 ) 。 J一 1 3 )建立评 价集 合 , V 一 , , 。 4 ) 建立 权重 集合 , A 一 a , a , , a ) 。 5 ) 对 第 2 级 因素集 合 的 个 因素 , 进行单 因 素 评价 , 得 : B 一 b 】
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 改进 层次 分析 多级 模糊 评判 给水 处理 工艺 优选 模型
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【ai****e】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【ai****e】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。