基于可变模糊评价法的退役铀矿山辐射环境质量评价
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摘要 ：在可变模糊集理论的基础上，结合有序二元比较法确定指标权重，提出了退役铀矿山辐射环境质量可变模糊评价法。该方法能够合理的确定样本指标对各级指标标准区间的相对隶属度，通过变化模型参数，确定出样本的评价等级，提高对样本等级评价的可信度。运用该方法对退役铀矿山辐射环境质量进行评价，评价结果表明该方法的可行性及可信度高。
关键词 ：可变模糊评价法 退役铀矿山 辐射环境质量评价
Abstract ：Based on the theory of variable fuzzy， combined with the binary comparison method to determine the weight of index， author proposed evaluation of radiation environment variable fuzzy assessment approach in uranium mill tailings. This method can reasonably identify the relative membership degree between the sample index and standard interval of each level index and determine properly the assessment level of each sample by changing the model and its parameters， so that the reliability of assessment can be improved. The proposed method is applied to evaluation of radiation environment in uranium mill tailings. The evaluation results show that the method is feasible and high reliability.
key words ： variable fuzzy assessment; uranium mill tailings; evaluation of radiation environment assessment1
1. 引言
铀矿是国防军工和核电能源的重要战略性资源，铀矿山开采几十年后面临着退役，退役铀矿山整治工程旨在保护工作人员和附近居民免受残存放射性物质的辐射危害和其他可能的危害。为了了解退役治理完成的铀矿山是否稳定、环境污染是否严重及退役治理效果、代价利益的最优化等，需要对退役铀矿山进行辐射环境质量评价[1]。目前退役铀矿山辐射环境质量评价的方法有很多，主要包括层次分析法[2] 、综合指数法[2]、TOPSIS法[3]、模糊综合评判法[4]等，但由于受到诸多因素的影响及方法自身的不足，至今仍没有一个广泛认可的评价模型。如层次分析法和综合指数法中权重不好确定 [5];模糊综合评判中隶属函数和权重矩阵难以构造[6]，造成评价模式难以通用。
本文以可变模糊集理论[7]为基础，提出了退役铀矿山辐射环境质量可变模糊评价法，并选取江西某典型退役铀矿山运用可变模糊评价法，通过MATLAB编程计算，对其辐射环境质量进行等级评价。
2. 退役铀矿山辐射环境质量可变模糊评价模型[7]
设有个待评价的辐射环境质量评价对象
（1）
评价对象的特征用个指标特征值来表示
（2）
则个评价对象的全体指标特征可用阶矩阵表示
（3）
式（3）中：为第个评价对象第个指标的特征值，;。
评价对象依据个指标按个级别的指标标准特征值进行识别，则有级指标标准特征值矩阵。
（4）
式（4）中：为级别指标的标准特征值，。
参照指标标准矩阵和实际情况确定退役铀矿山辐射环境质量评价可变集合的吸引域矩阵与范围域矩阵
（5）
根据各级别的实际情况确定退役铀矿山辐射环境质量评价吸引域中的点值矩阵，可根据待评对象级别对优、劣模糊概念的物理分析确定[7]。对优级即，;对劣级即，;对为奇数的中介级，。对于的其他级别，的点值通用模型为
（6）
根据待评对象指标的特征值与级别指标的值进行比较，若落在值得左侧，其相对隶属度函数为
（7）
若落在值得右侧，其相对隶属度函数为
（8）
样本对级别的综合相对隶属度
（9）
式（9）中：为评价对象关于等级概念对吸引性质的非归一化相对隶属度;为指标权重;为模型优化准则参数，为最小一乘方准则，为最小二乘方准则;为距离参数，为海明距离，为欧式距离;其中为评价指标序号，。
由式（9）可知，可变模糊评价模型是一个变化模型，可广泛应用于模糊概念的识别问题，通过不同参数组合，可对评价结果的可靠性进行验证。
由可变模糊评价模型可得非归一化的综合相对隶属度矩阵
（10）
将式（14）归一化处理得到综合相对隶属度矩阵
（11）
级别特征值公式为：
（12）
级别特征值判断准则公式[8]为：
（13）
3. 退役铀矿山辐射环境质量可变模糊评价法实例分析
3.1 评价指标及指标标准区间的建立
根据铀矿冶退役设施退役竣工验收标准，建立退役铀矿山辐射环境质量评价指标包括以下各个项目：废石场氡析出率、大气中氡浓度、水中放射性核素（包括、、总、总）、土壤中放射性核素（包括、（上层和下层））[4，12]。指标标准区间的确定，采用韦伯-费希纳（Weber-Fischna）提出的指数标度法（W-F定律）[13]，结合《军工铀矿冶设施退役工程治理设计的暂行规定》，将各指标的治理效果分为四级标准：Ⅰ级（优）、Ⅱ级（良）、Ⅲ级（中）、Ⅳ级（差）。构建的评价指标及指标标准区间如表1所示。
3.2 评价指标数据的采集
选取南方某典型退役铀矿山做为评价对象，对该退役铀矿山辐射环境连续三年进行实地监测及取样分析，所得实验数据如表2所示。
3.3 有序二元比较模糊决策分析法确定指标权重[14，15]
四项评价指标重要程度与该退役铀矿山周边人口分布、种植业、畜牧业等有关，综合考虑各项因素确定水中放射性核素最为重要，以其作为标准与其他各项指标进行二元比较分析，得到二元比较判断矩阵并作一致性检验，土壤中放射性核素含量处于 “同样”与“稍稍”边缘，废石场氡析出率与大气中氡浓度在“稍稍”与“略微”之间，确定权重为。
3.4 可变模糊评价模型的评价结果
通过MATLAB编程计算可得，该典型退役铀矿山辐射环境质量评价等级如表3所示。
将上述评价结果与文献[4]所采用的模糊数学法的计算结果进行比较，如表4所示。
由表4可以看出，可变模糊评价法的评价结果与模糊数学法的评价结果基本一致，且可变模糊评价法通过改变模型中的参数，使得评价结果具有动态性。
4.结论
本文用相对差异函数表征退役铀矿山辐射环境质量评价指标与评价等级间的吸引特性与排斥特性，结合二元比较模糊决策分析法确定指标权重，运用可变模糊评价模型对退役铀矿山辐射环境质量等级进行评价。评价结果与模糊数学法的评价结果基本一致，表明该方法的合理性。该方法通过改变模型中的参数，使得评价结果具有动态性，可信度更高。综上所述，该方法计算简便，评价结果合理，可信度高，可应用于退役铀矿山辐射环境质量的评价。
参考文献
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基金项目：
国家自然科学基金项目（41174089）;江西省教育厅落地计划项目（赣教高字[2012] 135号）
作者简介：
刘明（1988―），硕士研究生，研究方向：核科学与技术、退役铀矿山环境影响评价。