基于熵權(quán)法的水資源配置綜合評(píng)價(jià)研究

李玉蘭

（阿拉善盟水務(wù)綜合服務(wù)中心，內(nèi)蒙古自治區(qū) 阿拉善 750306）

1 引言

通過瀏覽目前大部分水資源優(yōu)化配置及評(píng)價(jià)方面的研究成果可以發(fā)現(xiàn)，主要側(cè)重于配置方法、配置過程兩個(gè)層面的研究，而對(duì)后效性評(píng)價(jià)方面研究成果較少，從而使得水資源綜合配置工作的優(yōu)劣程度出現(xiàn)了很大偏差，無(wú)疑對(duì)水資源高效利用的成效不是很明顯，也對(duì)及人力、財(cái)力的不必要消耗，也使得水資源配置工作缺乏完整性與準(zhǔn)確性。鑒于此，本研究立足于水資源的高效利用和可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，對(duì)水資源綜合配置進(jìn)行評(píng)價(jià)，并引入熵權(quán)法，建立基于熵權(quán)的區(qū)域水源評(píng)價(jià)模式，進(jìn)而對(duì)水資源的配置情況進(jìn)行系統(tǒng)性分析，旨在提高水資源的利用效率，并對(duì)復(fù)雜的水資源配置評(píng)價(jià)工作提出科學(xué)合理的建議與決策依據(jù)。

2 水資源配置評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建及權(quán)重確定

2.1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

區(qū)域性水資源優(yōu)化配置的主要目的就是協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境及效率合理性間的相互制約和協(xié)同關(guān)系，為達(dá)到以上目的主要所構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系需要從不同層次、不同角度、不同維度客觀地反映出某地區(qū)的水資源基本條件、開發(fā)利用現(xiàn)狀及供需關(guān)系等方面的基本情況，因此，研究根據(jù)區(qū)域水資源供需現(xiàn)狀及特征，在參照全國(guó)水資源供需分析指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源及效率合理性4個(gè)層次構(gòu)建的水資源綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，遵循可操作性、代表性、可量化及定性結(jié)合的基本原則，主要分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層三個(gè)層面，共選取12 個(gè)指標(biāo)表征水資源配置方案效果（見表1）。

表1 水資源綜合配置評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建表

2.1.2 資源配置評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

研究主要采取熵權(quán)法。所謂“熵權(quán)法”主要是有多維度的評(píng)價(jià)指標(biāo)從多方面進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的一種客觀的評(píng)價(jià)方式，在水資源配置評(píng)價(jià)過程中具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和操作性，能夠科學(xué)反映出數(shù)據(jù)背后蘊(yùn)含的信息，全面增加不同指標(biāo)的差異性和辨別性，有效避免了指標(biāo)間因差異性較小而導(dǎo)致評(píng)價(jià)效果不加，從而全面反映出水資源開發(fā)、利用及配置情況?；陟貦?quán)法進(jìn)行水資源綜合評(píng)價(jià)的整體思路主要對(duì)水資源配置效果的評(píng)價(jià)對(duì)象在某項(xiàng)指標(biāo)的差異性越大，說明該對(duì)象更加重要，且權(quán)重值較大。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)指標(biāo)的變異情況，真實(shí)反映出不同指標(biāo)的權(quán)重值，為進(jìn)行水資源綜合評(píng)價(jià)提供更加合理的依據(jù)。

主要如下：由于社會(huì)目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、環(huán)境目標(biāo)、效率合理性等準(zhǔn)則層所屬的指標(biāo)層具有不同的量綱，不能直接比較，需要對(duì)指標(biāo)層的12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，即：

式中xmin、xmax12個(gè)指標(biāo)同指標(biāo)下不同方案中最不滿意者和最滿意者。根據(jù)熵的定義，m 個(gè)方案n 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，可確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵為：

評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)W：

式中字母含義同規(guī)范規(guī)程。

2.2 評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

近年來(lái)熵權(quán)法被廣泛用于水資源評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)決策及環(huán)境安全評(píng)價(jià)等方面，并取得了一定成效。熵權(quán)法用于水資源綜合評(píng)價(jià)的優(yōu)勢(shì)在于能夠充分反映出社會(huì)目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、環(huán)境目標(biāo)、效率合理性等準(zhǔn)則層所屬的指標(biāo)層的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算過程，且?guī)缀我饬x直觀且不受參考序列選擇的干擾。最不滿意者和最滿意者是熵權(quán)法兩個(gè)最重要的概念，即通過尋找不同指標(biāo)的最不滿意值和最滿意值，構(gòu)建兩者間的空間二維數(shù)據(jù)空間，在此基礎(chǔ)上，尋求最佳的方案。同時(shí)，熵權(quán)法與傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)模型相比，能夠快速、準(zhǔn)確找到最佳方案。

評(píng)價(jià)模型構(gòu)建的方式如下：首先，對(duì)準(zhǔn)則層所屬的指標(biāo)層的指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。主要采取極值標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行處理，用最終確定的歸一化實(shí)際值對(duì)相應(yīng)的指標(biāo)所處的實(shí)際情況分析，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣：

完成以上環(huán)節(jié)后，進(jìn)行最不滿意值和最滿意值，尋求最滿足和最不滿意的水資源配置方案，計(jì)算各方案與理想解的相對(duì)貼近度，根據(jù)Ci值的大小排序，Ci越大則方案越優(yōu)。

3 實(shí)證分析

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

根據(jù)公式計(jì)算得到各方案評(píng)價(jià)指標(biāo)的歸一化值見表3。可以看出，12 個(gè)指標(biāo)的方案1 或者方案4 的歸一化處理后，基本上處于最不滿意或者最滿意狀態(tài)。而廢水、污水回用量C8，廢水、污水排放量，工業(yè)用水回收率，農(nóng)業(yè)用水有效利用率，城市供水管網(wǎng)漏失率，農(nóng)業(yè)缺水率等幾個(gè)指標(biāo)在方案2 或者方案3 處于最不滿意或者最滿意狀態(tài)，這也側(cè)面反映出各指標(biāo)間的差異性，因此，熵權(quán)法用于水資源綜合評(píng)價(jià)的優(yōu)勢(shì)在于能夠充分反映出社會(huì)目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、環(huán)境目標(biāo)、效率合理性等準(zhǔn)則層所屬的指標(biāo)層的原始數(shù)據(jù)，表現(xiàn)出不同指標(biāo)間的差異性。

3.2 水資源配置方案評(píng)價(jià)

由表4可以看出，方案1、方案2、方案3、方案4的貼近度分別為0.13、0.21、0.37、0.41，排名依次為方案4、方案3、方案2、方案1；說明方案四是最佳方案，該研究結(jié)果與郭磊的研究結(jié)果完全一致，表明文中所用方法科學(xué)可靠。總之，區(qū)域水資源優(yōu)化配置的評(píng)價(jià)指標(biāo)具有一定模糊性和不明確性，將熵值法融入水資源綜合配置評(píng)價(jià)過程中，能夠計(jì)算出社會(huì)目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、環(huán)境目標(biāo)、效率合理性等準(zhǔn)則層所屬的12個(gè)指標(biāo)層的權(quán)重，在歸一化處理基礎(chǔ)上，建立區(qū)域水資源優(yōu)化配置的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和基于熵權(quán)的優(yōu)化實(shí)施方案，能夠切實(shí)改進(jìn)區(qū)域水資源配置綜合評(píng)判方法，且整個(gè)評(píng)判過程思路清晰、計(jì)算簡(jiǎn)單，評(píng)判結(jié)果較為客觀。針對(duì)方案4，給我們提出了具體的改進(jìn)方案：需要在單方水工業(yè)產(chǎn)出、工業(yè)增加值增長(zhǎng)速率、水利基礎(chǔ)設(shè)施投入、廢水、污水回用量、廢水、污水排放量等指標(biāo)方面下功夫，切實(shí)提高水資源配置方案。

表2 水資源配置方案評(píng)價(jià)表

4 結(jié)語(yǔ)

水資源已成為中國(guó)，特別是某些區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”資源。因此，如何采取有效評(píng)價(jià)方式對(duì)水資源進(jìn)行配置是當(dāng)前急需解決的關(guān)鍵問題。為此，通過采取熵權(quán)法對(duì)區(qū)域缺水率，工業(yè)缺水率，農(nóng)業(yè)缺水率，生活缺水率，單方水工業(yè)產(chǎn)出，工業(yè)增加值，增長(zhǎng)速率，水利基礎(chǔ)設(shè)施投入，廢水、污水回用量，廢水、污水排放量，工業(yè)用水回收率，農(nóng)業(yè)用水有效利用率，城市供水管網(wǎng)漏失率等12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出最佳的實(shí)施方案，旨在為水資源的優(yōu)化配置提供一些參考依據(jù)。