基于熵權法的水資源配置綜合評價研究

李玉蘭

（阿拉善盟水務綜合服務中心，內蒙古自治區 阿拉善 750306）

1 引言

通過瀏覽目前大部分水資源優化配置及評價方面的研究成果可以發現，主要側重于配置方法、配置過程兩個層面的研究，而對后效性評價方面研究成果較少，從而使得水資源綜合配置工作的優劣程度出現了很大偏差，無疑對水資源高效利用的成效不是很明顯，也對及人力、財力的不必要消耗，也使得水資源配置工作缺乏完整性與準確性。鑒于此，本研究立足于水資源的高效利用和可持續發展角度出發，對水資源綜合配置進行評價，并引入熵權法，建立基于熵權的區域水源評價模式，進而對水資源的配置情況進行系統性分析，旨在提高水資源的利用效率，并對復雜的水資源配置評價工作提出科學合理的建議與決策依據。

2 水資源配置評價體系構建

2.1 評價指標體系構建及權重確定

2.1.1 評價指標體系構建

區域性水資源優化配置的主要目的就是協調好經濟、社會、環境及效率合理性間的相互制約和協同關系，為達到以上目的主要所構建的評價指標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的水資源基本條件、開發利用現狀及供需關系等方面的基本情況，因此，研究根據區域水資源供需現狀及特征，在參照全國水資源供需分析指標體系的基礎上，從社會、經濟、資源及效率合理性4個層次構建的水資源綜合評價指標體系，遵循可操作性、代表性、可量化及定性結合的基本原則，主要分為目標層、準則層、指標層三個層面，共選取12 個指標表征水資源配置方案效果（見表1）。

表1 水資源綜合配置評價指標體系的構建表

2.1.2 資源配置評價指標權重確定

研究主要采取熵權法。所謂“熵權法”主要是有多維度的評價指標從多方面進行指標權重的一種客觀的評價方式，在水資源配置評價過程中具有很強的實踐性和操作性，能夠科學反映出數據背后蘊含的信息，全面增加不同指標的差異性和辨別性，有效避免了指標間因差異性較小而導致評價效果不加，從而全面反映出水資源開發、利用及配置情況。基于熵權法進行水資源綜合評價的整體思路主要對水資源配置效果的評價對象在某項指標的差異性越大，說明該對象更加重要，且權重值較大。在此基礎上，根據指標的變異情況，真實反映出不同指標的權重值，為進行水資源綜合評價提供更加合理的依據。

主要如下：由于社會目標、經濟目標、環境目標、效率合理性等準則層所屬的指標層具有不同的量綱，不能直接比較，需要對指標層的12個指標進行歸一化處理，即：

式中xmin、xmax12個指標同指標下不同方案中最不滿意者和最滿意者。根據熵的定義，m 個方案n 個評價指標，可確定評價指標的熵為：

評價指標的熵權W：

式中字母含義同規范規程。

2.2 評價模型構建

近年來熵權法被廣泛用于水資源評價、風險決策及環境安全評價等方面，并取得了一定成效。熵權法用于水資源綜合評價的優勢在于能夠充分反映出社會目標、經濟目標、環境目標、效率合理性等準則層所屬的指標層的原始數據，計算過程，且幾何意義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法兩個最重要的概念，即通過尋找不同指標的最不滿意值和最滿意值，構建兩者間的空間二維數據空間，在此基礎上，尋求最佳的方案。同時，熵權法與傳統的評價模型相比，能夠快速、準確找到最佳方案。

評價模型構建的方式如下：首先，對準則層所屬的指標層的指標進行標準化處理。主要采取極值標準化法進行處理，用最終確定的歸一化實際值對相應的指標所處的實際情況分析，得到標準化矩陣：

完成以上環節后，進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，計算各方案與理想解的相對貼近度，根據Ci值的大小排序，Ci越大則方案越優。

3 實證分析

3.1 評價指標權重計算

根據公式計算得到各方案評價指標的歸一化值見表3。可以看出，12 個指標的方案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。而廢水、污水回用量C8，廢水、污水排放量，工業用水回收率，農業用水有效利用率，城市供水管網漏失率，農業缺水率等幾個指標在方案2 或者方案3 處于最不滿意或者最滿意狀態，這也側面反映出各指標間的差異性，因此，熵權法用于水資源綜合評價的優勢在于能夠充分反映出社會目標、經濟目標、環境目標、效率合理性等準則層所屬的指標層的原始數據，表現出不同指標間的差異性。

3.2 水資源配置方案評價

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，該研究結果與郭磊的研究結果完全一致，表明文中所用方法科學可靠。總之，區域水資源優化配置的評價指標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價過程中，能夠計算出社會目標、經濟目標、環境目標、效率合理性等準則層所屬的12個指標層的權重，在歸一化處理基礎上，建立區域水資源優化配置的評價指標體系和基于熵權的優化實施方案，能夠切實改進區域水資源配置綜合評判方法，且整個評判過程思路清晰、計算簡單，評判結果較為客觀。針對方案4，給我們提出了具體的改進方案：需要在單方水工業產出、工業增加值增長速率、水利基礎設施投入、廢水、污水回用量、廢水、污水排放量等指標方面下功夫，切實提高水資源配置方案。

表2 水資源配置方案評價表

4 結語

水資源已成為中國，特別是某些區域社會經濟發展的“瓶頸”資源。因此，如何采取有效評價方式對水資源進行配置是當前急需解決的關鍵問題。為此，通過采取熵權法對區域缺水率，工業缺水率，農業缺水率，生活缺水率，單方水工業產出，工業增加值，增長速率，水利基礎設施投入，廢水、污水回用量，廢水、污水排放量，工業用水回收率，農業用水有效利用率，城市供水管網漏失率等12個指標進行評價，得出最佳的實施方案，旨在為水資源的優化配置提供一些參考依據。