1.一种基于大数据的水利环境风险预警分析系统,其特征在于,包括水利环境信息获取模块、风险指标权重确定模块、水利环境风险分析模块和预警模块;其中,水利环境信息获取模块用于获取水利环境信息;风险指标权重确定模块用于基于水利环境信息构建水利环境风险指标集,并基于层次分析法对水利环境风险指标集的水利环境风险指标进行权重确定,得到水利环境属性风险指标的权重、水利环境生态风险指标的权重和水利环境健康风险指标的权重;水利环境风险分析模块用于基于水利环境属性风险指标的权重和水利环境属性信息计算得到水利环境属性风险值,基于水利环境生态风险指标的权重和水生物物种信息计算得到水利环境生态风险值,基于水利环境健康风险指标的权重和水质信息计算得到水利环境公众健康风险值;预警模块用于基于水利环境属性风险值、水利环境生态风险值和水利环境公众健康风险值对水利环境进行预警并生成风险防范措施;
所述基于水利环境信息构建水利环境风险指标集,并基于层次分析法对水利环境风险指标集的水利环境风险指标进行权重确定,具体包括:建立逐层递阶的有层次结构的模型;
构建判断矩阵:确定层次的相关影响因素个数 ,构建水利环境风险指标集危险因素集合 , ,其中, 为水利环境属性风险指标子集, 为水利环境生态风险指标子集, 为水利环境健康风险指标子集,从集合 中取出同一层次中的两个子集进行比较,用 表示重要度之比,并将相应的重要度按照预设比例进行赋值,将每层的重要度结合起来,构成判断矩阵;
计算判断矩阵最大特征根 :
;
其中, 是由判断矩阵的每一列向量进行归一化后得到的矩阵, 的值为1,2...m,为矩阵 的元素逐行相加,得到向量后进行归一化的矩阵, 为矩阵 的元素逐列相加,得到向量后进行归一化的矩阵;
判断矩阵的一致性检验:
当判断矩阵的非零特征值只有一个时,表示矩阵完全一致性,若判断矩阵特征值不止一个时,运用一致性指标 进行判断:;
其中,表示判断矩阵的阶数;
将 和 进行比较得到的 值记为水利环境生态风险指标的权重,将 和 进行比较得到的 值记为水利环境健康风险指标的权重,将 和 进行比较得到的 值记为水利环境属性风险指标的权重。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的水利环境风险预警分析系统,其特征在于,所述层次包括目标层、准则层和措施层。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的水利环境风险预警分析系统,其特征在于,所述基于水利环境属性风险指标的权重和水利环境属性信息计算得到水利环境属性风险值,具体包括以下过程:基于水利环境属性信息获取该水利环境所属的水功能区划类型;
基于该水利环境所属的水功能区划等级获取该水利环境的施工期水环境风险基础值、运营期水环境风险基础值和工程特有功能水环境风险基础值;
累加施工期水环境风险基础值、运营期水环境风险基础值和工程特有功能水环境风险基础值得到风险基础值和值,将风险基础值和值与水利环境属性风险指标的权重的乘积记为水利环境属性风险值。
4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的水利环境风险预警分析系统,其特征在于,所述基于水利环境生态风险指标的权重和水生物物种信息计算得到水利环境生态风险值,具体包括以下过程:基于水生物物种信息获取浮游生物种类数,获取水利环境生态风险指标中水利环境应有最低浮游生物种类数,计算浮游生物种类数占应有最低浮游生物种类数的比例A;
基于水生物物种信息获取底栖生物种类数,获取水利环境生态风险指标中水利环境应有最低底栖生物种类数,计算底栖生物种类数占应有最低底栖生物种类数的比例B;
基于水生物物种信息获取两栖动物和哺乳动物的总种类数,获取水利环境生态风险指标中水利环境应有最低两栖动物和哺乳动物的总种类数,计算两栖动物和哺乳动物的总种类数占应有最低两栖动物和哺乳动物总种类数的比例C;
基于水生物物种信息获取病危物种减少种类数D;
将比例A、比例B、比例C和病危物种减少种类数D代入水利环境生态风险指数计算公式,得到水利环境生态风险指数,该公式如下:;
其中,STZ表示水利环境生态风险值,k1、k2、k3、k4为权重系数,且k1>k2>k3,Af为水利环境应有最低浮游生物种类数,As为水利环境应有最低底栖生物种类数,Ad为水利环境应有最低两栖动物和哺乳动物的总种类数;
将水利环境生态风险指标的权重和水利环境生态风险指数的乘积记为水利环境生态风险值。
5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的水利环境风险预警分析系统,其特征在于,所述基于水利环境健康风险指标的权重和水质信息计算得到水利环境公众健康风险值,具体包括以下过程:基于水质信息获取水质采样数据中的重金属种类以及重金属含量,对比水利环境健康风险指标,得到不符合公众健康水质要求的重金属种类数E以及超出公众健康水质要求标准含量的重金属总含量Ae;
将水利环境健康风险指标的权重、不符合公众健康水质要求的重金属种类数E和超出公众健康水质要求标准含量的重金属总含量Ae相乘,得到水利环境公众健康风险值。
6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的水利环境风险预警分析系统,其特征在于,所述基于水利环境属性风险值、水利环境生态风险值和水利环境公众健康风险值对水利环境进行预警,具体包括:将水利环境属性风险值、水利环境生态风险值和水利环境公众健康风险值代入水利环境综合风险值计算公式,得到水利环境综合风险值,该计算公式如下:;
其中,ZRX为水利环境综合风险值,SL为水利环境属性风险值,ST为水利环境生态风险值,JK为水利环境公众健康风险值,δ、θ、ρ分别为比例系数;
加载水利环境综合风险值阈值,判断水利环境综合风险值是否超过水利环境综合风险值阈值,若是,则生成预警信号。
7.根据权利要求6所述的一种基于大数据的水利环境风险预警分析系统,其特征在于,所述风险防范措施包括:根据水功能区划类型生成防范水污染的措施;生成防范洪水淹没的措施;针对下泄水影响下游农业和水生生物的繁殖生长,生成提出防范措施;针对水利工程造成库区水流速度减缓,重金属持久性污染物将进行沉淀,造成库区底泥污染物超标,生成防范措施。
8.一种适用于权利要求1 7任一项所述的基于大数据的水利环境风险预警分析系统的~分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取水利环境信息;
基于水利环境信息构建水利环境风险指标集,并基于层次分析法对水利环境风险指标集的水利环境风险指标进行权重确定,得到水利环境属性风险指标的权重、水利环境生态风险指标的权重和水利环境健康风险指标的权重;
基于水利环境属性风险指标的权重和水利环境属性信息计算得到水利环境属性风险值,基于水利环境生态风险指标的权重和水生物物种信息计算得到水利环境生态风险值,基于水利环境健康风险指标的权重和水质信息计算得到水利环境公众健康风险值;
基于水利环境属性风险值、水利环境生态风险值和水利环境公众健康风险值对水利环境进行预警。
9.根据权利要求8所述的一种基于大数据的水利环境风险预警分析方法,其特征在于,所述水利环境信息包括水利环境属性信息、水质信息和水生物物种信息。