基于熵權法的農村安全飲水評價

□艾海提江·艾木拜爾（新疆和田墨玉縣水利局）

1 模型創建

1.1 理論基礎

熱力學中熵的概念主要用于描述分子與離子運動中的不可逆過程。而后學者將這一概念引入信息論，從而產生確定權重的信息熵方法，該方法成功運用于工程技術、經濟管理、決策論、農田水利等學科領域的方案比選、多目標決策等評價過程。按照信息論理論的基本思想，信息主要用于度量系統的有序程度，熵則用于度量系統的無序程度，兩者符號相反，絕對值相等。熵值大小與系統無序程度正向相關，與信息的效用度反向相關，而評價指標的變異程度是影響熵值大小的正指標。

1.2 模型創建

1.2.1 熵權法模型

綜合考慮評價指標的變異程度，通過熵值的計算確定指標權重值，并進行所有評價指標的加權平均，得到綜合評價結果，流程如下：

1.2.1.1 原始數據矩陣歸一化處理

樣本個數為m，評價指標個數為n，原始矩陣A=（αij）m×n（i=1，2，3，...，m；j=1，2，3，...，n），為保證評價結果的客觀性與合理性，需進行指標矩陣的歸一化處理，求得矩陣R=（rij）m×n（i=1，2，3，...，m；j=1，2，3，...，n），其中rij是評價對象i在評價指標j下的標準值，rij∈［0，1］。

越大者越優的指標，歸一化公式：

越小者越優的指標，歸一化公式：

1.2.1.2 確定熵值

評價對象為m，評價指標為n的情況下，第j個指標的熵值計算公式：

1.2.1.3 確定熵權

在確定了熵值的基礎上，便可運用下式計算第j個評價指標的熵權：

評價指標權重作為定量指標用于評價各個指標的相對重要程度，所以指標權重計算結果是否準確直接影響到評價結果的準確性。

1.2.2 綜合評價模型

通過運用熵權法模型計算出熵值與熵權后，便可進行農村飲水安全評價，筆者運用基于熵權法的綜合評價法進行評價，模型如下：

式中：Fi為農村安全飲水評價綜合指標；wj為第j項指標權重；rij為評價對象i在評價指標j下的標準值，rij∈［0，1］。若計算得Fi∈［0，0.50］時，等級為Ⅰ級，農村安全飲水程度為不安全；Fi∈［0.50，0.75］時，等級為Ⅱ級，較不安全；Fi∈［0.75，0.90］時，為Ⅲ級，稍安全；Fi∈［0.90，0.95］時，為Ⅳ級，較安全，Fi∈［0.95，1］時，為Ⅴ級，安全。

2 模型應用

2.1 區域農村安全飲水現狀

墨玉縣薩依巴格鄉普卡村離墨玉縣城40 km，全村農民到目前為止飲用渠道水（由喀河引來的普卡支渠水），雖然上游沒有居民區、工廠等污染源，因項目區屬于多風區、全年內沙塵暴天數較多，地表水經常被沙塵污染，另一方面冬季結冰時無法正常供水，農牧民用各種交通工具由河道提水飲用。

農村安全飲水工程建設范圍為墨玉縣薩依巴格鄉普卡村。工程可解決薩依巴格鄉普卡村所屬共1 375人和9 585頭牲畜（設計年）的人畜飲水安全問題。該工程包括新建水源工程和管網工程等兩大部分。通過完成以上建設任務可根本上解決普卡村農牧民飲水安全問題，保障全村農民能喝上干凈水、全年正常供水，飲用水供應條件達到農村飲水提質增效“十三五”規劃上的基本要求。

2.2 農村飲水安全評價指標體系的構建

綜合考慮研究區域范圍內的具體情況及各區域之間的特征差異，設置目標層、準則層和指標層三個層次的評價指標，準則層指標細分為水質、水量和供水三個角度，進一步細化為氟超標人口占比、苦咸水超標人口占比、地表水污染人口占比、地下水污染人口占比、其他水質超標人口占比、飲水安全普及率、水源不達標人口占比、水量不達標人口占比、用水方便程度人口占比、集中供水普及率、供水到戶普及率、集中供水方式穩定程度、飲用地下水人口占比等13個指標（圖1）。

圖1 農村飲水安全評價指標體系圖

2.3 確定指標權重

將《墨玉縣農村飲水安全現狀調查報告》（2015）作為基本數據源，設計研究區域農村飲水安全評價指標樣本，并采用式（1）和（2）進行原始數據歸一化處理，結果詳見表1。

表1 樣本數據歸一化處理結果表

在評價農村安全飲水狀況時，既要體現區域農飲安全保障情況，又要具體分析影響農飲安全的重要指標，從上述歸一化處理結果可以看出，影響區域農村安全飲水水質的主要指標是飲水安全普及率、供水到戶普及率、地下水污染人口占比、集中供水普及率及用水方便程度占比。

2.4 區域農村安全飲水評價

運用式（5）計算區域農村飲水安全評價綜合指數，并根據綜合指數取值大小判斷相應的安全等級與安全狀況，詳見表1和表2。

表2 普卡村農村飲水安全評價綜合指數及安全等級、安全狀況表

3 結論

在進行農村安全飲水評價過程中，關鍵問題是各指標權重的合理確定，筆者運用熵權法對于對各個影響指標進行了賦值，并計算出各指標權重，盡可能排除評價過程中所可能遇到的人為因素的干擾，保證了評價結果的客觀準確。結果表明，現階段墨玉縣薩依巴格鄉普卡村農村飲水安全狀況基本處于較不安全狀態，且農村飲水安全保障程度呈現明顯的地域差異，為此必須采取妥善措施盡快解決上述問題。

［1］周振民，周玉珠，基于熵權法的河北省農村飲水安全評價［J］，中國農村水利水電，2013（8）：58-61.

［2］甘霖，張強，李大斌等，基于熵權的尼梅羅指數法在農村生活飲用水評價中的應用［J］，現代預防醫學，2010，37（20）：3821-3823.

［3］許劍輝，解新路，張菲菲，結合熵權的綜合水質標識指數法在水質評價中的應用［J］，廣東水利水電，2011（3）：35-37.