[发明专利]基于不确定理论的退役铀尾矿库环境稳定性分析及预测方法

说明书

本文公开了一种基于不确定理论的退役铀尾矿库环境稳定性分析及预测方法，稳定性分析包括铀尾矿库环境稳定性指标体系的建立、各指标稳定区间的计算、铀尾矿库各坝段环境稳定率的分析；环境稳定性预测包括由稳定状态转化为不稳定状态所需时间预测、由不稳定状态转化为稳定状态所需时间预测。得出了铀尾矿库主要环境污染指标的稳定区间，并计算了铀尾矿库在不同时间点的环境稳定率，以精确的数学语言定义了铀尾矿库环境稳定性的模糊性概念，实现了对铀尾矿库环境稳定性定性分析和定量计算的有机结合，为退役铀尾矿库安全管理的及决策分析提供了理论依据。

技术领域

本发明属于能源及信息处理技术领域，涉及一种基于不确定理论的退役铀尾矿库环境稳定性分析及预测方法。

背景技术

随着我国对能源的需求，将产生大量的铀尾矿和废石，用于储存铀尾矿和废石的铀尾矿库对环境和公众的潜在安全问题非常突出(铀尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存铀矿废石、尾渣的工业场所)。虽然经过退役治理后其周边环境质量和生态状况得到了明显的改善，但由于其放射性核素及其他化学有毒元素在覆盖治理及闭坑后的相当长时间内依然通过多种途径扩散、迁移，溃坝、塌方等事故时有发生，严重威胁公众生命财产安全；另一方面由于土地资源匮乏，需尽快恢复到采冶前的生态环境水平，确保退役铀矿冶设施所在区域的可持续发展，因此，加速铀尾矿库的安全稳定化进程成为铀矿冶设施退役治理的重要研究课题。

无论是从保护生态环境还是保障公众生命财产安全的角度来讲，对退役铀尾矿库稳定化进程进行研究和分析都具有十分重要的意义。然而，目前对铀尾矿库稳定性的分析仅仅只考虑了尾矿坝的力学稳定性，仅以坝体的力学稳定性指标作为退役铀尾矿库安全与否的评价指标已经无法满足退役铀尾矿库生态环境保护和可持续发展的需要。针对上述问题和铀尾矿库的环境现状，本研究基于不确定理论提出了一种退役铀尾矿库环境稳定性的分析及预测方法，进一步丰富和完善退役铀尾矿库综合评价技术，对铀尾矿库的退役治理和环境效应有着积极的意义和影响。其中，不确定理论是从测度论观点出发，具有规范性、自对偶性、单调性、次可加性和乘积测度公理的数学系统。现有技术采用如下方法：

1.铀尾矿库环境稳定性的分析。

利用概率论中期望与方差的理论得出各指标渐近稳定区间，运用概率统计中的切比雪夫不等式，找出影响各环境指标的稳定概率大于或等于α时的稳定区间。

定义1：设随机变量X为某个指标的观察值，X的取值为x₁,x₂,L,x_n，Y_k(k＝1,2,Λ,n)为某个指标在时间[t₁,t₂]内连续k次观察值构成的随机变量序列，若Y_k的数学期望EY_k和方差DY_k都存在，且对任意的α∈[0,1]，存在ε>0，使得不等式

P(|Y_k-EY_k|<ε)≥α成立，

则称该指标在[t₁,t₂]上(α,ε)稳定，称[EY_k-ε,EY_k+ε]是该指标在时间[t₁,t₂]内对应概率为α的稳定区间。结合切比雪夫不等式和指标v_i稳定的定义，可以得出α、ε之间的关系为即

为了对铀尾矿库的环境稳定性进行定量分析，给出了环境稳定率的定义及计算方法。

定义2：设x_i为各指标在某一时刻的观察值，w_i为各环境指标的权重，为各指标稳定区间的示性函数，为指标A_i稳定区间的下限值，为指标A_i稳定区间的上限值，环境稳定率ρ为某一时刻尾矿库环境的稳定性程度，且

其中，示性函数可表示为