基于熵權(quán)的TOPSIS模型在水污染風(fēng)險評價中的應(yīng)用

李 婷

（黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱150080）

基于熵權(quán)的TOPSIS模型在水污染風(fēng)險評價中的應(yīng)用

李 婷

（黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱150080）

水污染風(fēng)險評價是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的重要依據(jù)，隨著人們對水環(huán)境危險的認識，水污染問題逐漸引起了專家的重視。文章以大伙房渾河流域撫順段為研究對象，根據(jù)已有文獻提供的數(shù)據(jù)資料，選取6個指標，利用熵權(quán)法確定指標的權(quán)重，并應(yīng)用TOPSIS模型對1996—2004年間的水質(zhì)情況進行評價。結(jié)果表明：1997年的水質(zhì)相對最好，2004年的水質(zhì)情況相對最不好。

TOPSIS；水污染風(fēng)險；熵權(quán)；渾河流域；評價指標

0 引 言

近年來，隨著社會發(fā)展水平的不斷提高和經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市化和工業(yè)化產(chǎn)生的污水、固體垃圾的排放以及農(nóng)業(yè)面源污染的不斷增加，導(dǎo)致流域水污染日益嚴重，局部地區(qū)水質(zhì)性缺水問題突出，我國部分江河面臨著流域受到污染的嚴重問題。由于水體的不斷惡化引起的不良環(huán)境效應(yīng)已危及到整個環(huán)境的生態(tài)平衡［1］，并已成為可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。由于水污染問題變得越來越嚴重，人們對其產(chǎn)生災(zāi)害的意識也日益增強，因此，水污染問題逐漸引起了專家的關(guān)注。雖然目前對于現(xiàn)階段的研究已經(jīng)取得了一定的成果，但是對于宏觀水質(zhì)受污染的風(fēng)險性研究比較少。在國內(nèi)，現(xiàn)已開展了一些關(guān)于水污染環(huán)境問題的研究工作，但因為資料的不足和缺乏水污染具體可操作的定量分析方法，全國各流域的水污染風(fēng)險評價仍以定性為主。在某些地區(qū)，人們已開始嘗試使用定量方法，不過仍處于探索階段。

準確而客觀的水風(fēng)險評價能為流域綜合治理提供重要的依據(jù)，選用一種合適的方法至關(guān)重要，目前應(yīng)用比較多的水污染分析方法有模糊綜合評價法、主成分分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等數(shù)學(xué)方法，但單獨的方法往往存在局限性。文章嘗試從科學(xué)合理性、實用性出發(fā)，利用已有數(shù)據(jù)資料，應(yīng)用TOPSIS方法對大伙房渾河流域撫順段進行研究。

1 評價方法

1.1 指標權(quán)重的確定

指標的權(quán)重直接影響評價結(jié)果，理論上，權(quán)重一方面是決策者的主觀評價，另一方面也是指標本身的物理屬性的客觀反映，是對主觀度量的評價結(jié)論。

1.2 貼近度計算分析

貼近度的計算主要分為兩個步驟［4］：

1）對加權(quán)決策矩陣求取最有向量z＋和最劣向量z-，即由每個評價指標中真的最大和最小值所組成的向量；

2）利用歐式距離D的計算公式，對各樣本的理解D＋和負理想解D-進行計算，計算公式為：

最后，最優(yōu)解的相對貼近度Ci計算公式為：

2 實例分析

2.1 研究區(qū)概況

大伙房水庫建在遼寧撫順渾河上，遼寧省撫順市境內(nèi)，距撫順市18 km，距沈陽市68 km，是一座防洪、供水、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大型水庫?？刂屏饔蛎娣e5 437 km2，多年平均流量52.3 m3／s，設(shè)計洪水流量15 600 m3／s，總庫容21.81×108m3，設(shè)計灌溉面積8.53萬hm2，裝機容量3.2×104kW。

2.2 評價指標及權(quán)重的確定

2.2.1 評價指標的確定

根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲取性，文章引用文獻［8］選取6種典型污染物對其污染現(xiàn)狀和污染特征進行分析，如表1所示。

2.2.2 權(quán)重的確定

根據(jù)前文權(quán)重的計算公式，得出DO、高錳酸鹽指數(shù)、COD、BOD5、NH4＋、油的權(quán)重值分別為0.2450、 0.0863、0.1534、0.1196、0.2576、0.1381。

表1 1996—2004年渾河撫順段監(jiān)測指標年平均濃度mg／l

2.3 評價結(jié)果及分析

結(jié)合權(quán)重，應(yīng)用TOPSIS模型對指標進行計算，得出綜合結(jié)果，如圖1所示。

圖1 評價排序結(jié)果圖

圖1 可以清晰判別出該評價的排序綜合結(jié)果：1997＞1998＞2001＞2000＞2003＞1996＞2002＞1999＞2004，由此得出，1997年水污染風(fēng)險最小，說明年水質(zhì)相對健康，2004年水污風(fēng)險最大，說明水質(zhì)情況相對不健康。

3 結(jié) 論

1997＞1998＞2001＞2000＞2003＞1996＞2002＞2004，1997年水污染風(fēng)險較小，水質(zhì)相對健康，2004年水污染風(fēng)險最大，水質(zhì)相對不健康。從以上結(jié)果分析說明該流域隨著年份的增加，城市化和工業(yè)化產(chǎn)生的污水、固體垃圾的排放以及農(nóng)業(yè)面源的不斷增加，導(dǎo)致流域水污染日益嚴重，水污染風(fēng)險越大。文章在已有原數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，嘗試應(yīng)用TOPSIS模型對大伙房水庫流域水污染風(fēng)險進行評價，得出1997—2004年該區(qū)域的水質(zhì)的綜合排序，為今后治理流域提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

［1］周林飛，鄒飛，顧曉琳，等.石佛寺人工濕地水質(zhì)綜合評價與分析［J］.節(jié)水灌溉，2015（01）：60-64.

Application of TOPSIS Model based on Entropy in Evaluation of Water Pollution Risk

LI Ting
（Heilongjiang Provincial Water Conservancy＆Hydropower Investigation，Design and Research Institute，Harbin 150080，China）

An evaluation of water pollution risk is the important accordance to use sustainably the water resources.With people＇s understanding of the water environment，water pollution problem has gradually attracted the attention of experts.Taking Fushun section of Dahuofang Hunhe river basin as the research object，according to the data provided by the existing literature to select six indexes，applying entropy method to determine the weight of indexes，and the TOPSIS model was used to evaluate water quality from 1996 to 2004.The results show that water quality in 1997 is relatively best and water quality in 2004 is relatively worst.

TOPSIS；risk of water pollution；entropy；hunhe watershed；evaluation index

X52；X820.4

B

1007-7596（2015）08-0016-02

2015-06-28

李婷（1983-），女，黑龍江哈爾濱人，工程師。