基于多目標多層次決策的綜合用水水平評價

□陳洪濤（伊犁花城勘測設計有限責任公司）

□和 吉 □王松林 □汪順生（華北水利水電學院）

渭河流域降水量少，蒸發量強烈，當地水資源匱乏，自然生態環境脆弱，生產生活用水主要依賴于過境渭河水。渭河水資源作為流域自然資源中最重要的資源之一，其可持續利用是社會、經濟和環境發展的基本支撐條件，對西北地區又好又快發展具有舉足輕重的作用。由此可見，欲實現黃河水資源的可持續利用，合理配置有限的水資源，渭河流域的用水具有舉足輕重的地位。目前，渭河流域存在防洪形勢嚴峻、水資源供需矛盾突出、水質污染日趨加劇、水土流失治理進展緩慢等問題，用水水平整體較低，嚴重制約了社會經濟可持續發展。因此，研究渭河流域的耗水、用水規律、排水情況和水平衡機制，進行流域綜合用水水平評價，對加強渭河水資源管理，實現渭河水資源的可持續利用具有重要的現實意義和廣闊的生產應用前景，具有重要的理論研究意義。

一、用水水平評價指標體系的建立

（一）建立原則

對于流域用水水平評價指標體系的建立問題，至今仍缺乏系統的研究。對于一個復雜的自然—人工二元復合系統來說，用水水平評價涉及的因素復雜、指標較多，不同區域、不同情況下有不同的用水特點。因此，在建立用水水平評價指標體系時應該遵循以下幾個原則:

1.綜合性

選擇指標要考慮整個流域的用水水平的各個方面。

2.代表性

抓住影響流域用水的關鍵因素，使指標具有典型性和代表性。

3.可比性

指標在不同的流域要有相同的比較標準，能夠反映不同流域的用水變化。

4.實用性和可操作性

指標應有明確的含義和可量化的方法，并且容易獲取。

（二）建立的指標體系

根據影響流域用水水平的主要因素和指標體系建立的原則，結合流域的用水現狀，建立流域用水水平評價指標體系，體系共分五大類指標，分別為：人均用水量；萬元GDP用水量；萬元工業增加值用水量；農田畝均用水量；城鎮生活用水量。

二、綜合用水水平評價模型

對區域用水水平綜合評價是一種復雜的多目標多層次的評價決策過程，而多目標決策問題屬于系統管理決策科學等交叉學科的活躍研究領域。自從20世紀60年代末開始，人們就熱衷于多目標決策理論的研究，對于多目標評價或決策問題，由于評價或決策對象的優劣，在優選識別過程中并不存在絕對分明的界限，具有中介過渡性，屬于模糊概念，故對應的評價也稱為模糊識別。在實際工作中，對一個事物的綜合評價，常常涉及到多個因素或多個指標，這就要求根據這多個因素對事物作出綜合評價，而不能只從某一因素的情況去評價事物，這就是綜合評判。

模糊綜合評判模型的建立思想是：設U={x1，x2，∧∧，xn}為n種因素（或指標），V={v1，v2，∧∧，vn}為m種評判，由于各因素所處地位不同，作用也不一樣，當然權重也不同，因而評判也不同。人們對m種評判并不是絕對的肯定或否定，因此綜合評判應因該是V上的一個模糊子集

從以上分析可以看出，模糊綜合決策的數學模型由3個以上要素組成，其步驟分為4步：

其一建立因素集U={u1，u2，∧∧，un}。其二給出評判集V={V1，V2，∧∧，vn}。其三建立隸屬函數，根據用水水平評價的具體情況選用降半梯形分布函數確定某種因素的隸屬度：

對于數值越大級別越低的指標，隸屬函數可以取如下形式：

式中：x－樣本中評價因子的實測值,α，b－為相鄰用水水平的等級標準值；A（x）－為某種元素的隸屬度。

對于數值越大級別越高的指標，隸屬函數的形式則正好相反。因此R可由模糊矩陣

稱R為單因素評判矩陣。

其四確定權重進行綜合評判

考慮每個進行評價的因子對用水水平影響的重要程度不同，需要對不同的評價因子賦予不同的權重，組成參與評價因子的權重集。因此權重的確定是根據各指標超標情況進行加權并適當結合專家的經驗，確定權重值為Wi=Ci/Si。式中：Ci為第i種用水水平的實測值，Si為第i種用水水平各級標準的算術平均值。對Wi歸一劃處理，得到權重集組成矩陣：

三、綜合用水水平評價結果

通過對流域用水水平影響因素的綜合分析，并參照全國水資源用水水平現狀，選取流域內的西安市、銅川市、寶雞市、咸陽市、渭南市、延安市、榆林市、商洛市和楊凌地區作為研究區域，并根據上述方法和計算步驟，計算出流域高用水水平（1級）的指標隸屬函數。

根據上述確定權重的方法，并進行歸一化處理，得到的權重集為：

A=[0.16970.25570.10450.18920.2809]

按照綜合評判模型的計算方法，結合上述計算得出的權重集，并由此可以得到流域用水水平綜合評價的結果為：

B=[0.12270.12600.12460.11250.09380.12600.1240 0.08750.0828]

按照最大隸屬原則，根據模糊綜合評判的結果，可以看出流域內隸屬于高用水水平的各行政區中，銅川市、延安市和西安市的隸屬度較大，即這些區域的綜合用水水平在該流域中屬于用水水平較高的地區；渭南市和楊凌地區的隸屬度相對較小，因此該區域的綜合用水水平相對較低。

四、結論

渭河流域綜合用水水平整體較低，當地的社會經濟可持續發展明顯受到抑制。渭河流域經濟社會的發展和水資源的開發利用，要遵循自然規律和經濟規律，要求有序、科學合理地開發利用水資源；加大水資源保護和水污染治理的力度，走資源節約型、環境保護型的發展路子，堅持節流優先、治污為本、科學開源、綜合治理的原則，在注重水利自身發展的同時，更加注重和經濟社會的緊密聯系，做到水資源、環境和社會的協調發展。

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