基于连接数逻辑乘法和随机模拟的区域水资源、社会经济与生态环境复合系统的耦合协调度评估

《Entropy》：Coupling Coordination Degree Evaluation of Regional Water Resources, Social Economy and Ecological Environment Composite System Based on Logical Multiplication of Connection Numbers and Stochastic Simulations

　　

Yingpei Zhang, Ting Chen, and Hongjun Zhang

摘要

传统的耦合协调度（CCD）评估方法无法同时确保评估结果的准确性和可靠性。为克服这一限制，本文提出了一种新的评估方法（ECCD-LMS），该方法将连接数的逻辑乘法与随机模拟相结合，用于评估区域水资源、社会经济和生态环境（WSE）复合系统的耦合协调度。该方法采用三元素连接数来量化每个系统的综合评估水平，通过整体部分连接数和三角模糊数为连接数分量定义动态值区间，并结合蒙特卡洛方法模拟各分量中的随机变化。将模拟值代入连接数的逻辑乘法运算中，生成包括平均CCD估计值和95%不确定性区间的评估结果。在中国泾河流域的应用表明，2012年至2023年间，区域WSE复合系统的耦合协调度整体呈上升趋势，但存在波动。这些波动与水资源系统的综合评估水平变化密切相关。从空间上看，研究期间各子区域之间的评估等级差异逐渐缩小。与传统CCD评估方法相比，ECCD-LMS有效纠正了系统性的高估问题，同时保持了评估结果的客观性，并产生了更具差异性的CCD估计值。此外，通过同时输出平均CCD估计值和95%不确定性区间，ECCD-LMS优于仅提供静态点估计的传统方法。这使得在多种不确定性因素下能够对WSE复合系统的耦合协调度进行可靠评估，具有广泛的适用性。