基于熵值法評價陜西省水資源開發利用程度

張佳琦

(西北大學 城市與環境學院，陜西 西安710127)

水資源是基礎自然資源之一，也是生態環境的控制性因素之一，同時又是一個國家和地區的戰略性資源，牽涉到了人口、資源、環境、社會、經濟等各個系統，一個地區的水資源開發利用程度直接影響這個巨系統的平衡，關系到水資源規劃管理和水資源的可持續利用的科學決策，因此如何對水資源開發利用程度進行評價顯得尤為重要。目前，研究評價水資源開發利用程度和承載力的方法有很多，主成分分析法、多元線性回歸模型、層次分析法、均方差法、物元分析法和屬性識別方法等。本文是根據陜西省2005～2009年的水資源實際情況，基于熵值法，參照文獻［3］和［2］建立相應的指標體系，對陜西省的水資源開發利用程度進行綜合評價，并對其未來發展趨勢做出一定預測，為水資源的規劃管理和可持續利用提供科學依據。

1 指標體系構建的基本原則

水資源開發利用的綜合評價涉及到人口、資源、環境、社會、經濟等各個系統［3］，選擇和構建一套比較合理的指標體系是進行綜合評價的基礎，為了簡化評價工作又能明確水資源的開發利用程度，就需要建立一個具有代表性、關鍵性的指標體系，需要堅持一定的原則。

1.1 定量與定性相結合的原則

評價指標體系構建的前提是所采取的指標能夠進行量化，在選取指標時，盡量采取較精確的定量指標，對那些模糊性指標不予采用，但評價指標具有復雜和系統性，涉及到水資源系統、水資源開發利用系統、水資源生態系統和水資源社會系統，所以有必要采取一定的定性指標。

1.2 整體性與層次性相結合的原則

指標體系涉及到很多方面，要從人口、資源、環境、社會、經濟這個巨系統的整體考慮，也要對每個大指標進行分層，這些指標之間存在著層次隸屬關系。

1.3 理論性與實踐性相結合

水資源及開發利用的綜合評價體系是基于層次分析法的理論模型建立起來的，具有一定的理論意義，同時指標的選取和確定是為陜西省水資源規劃決策人員提供依據的，因此在確定指標時要注重指標的準確性，具有可操作性。

2 評價指標體系的構建

2.1 指標體系的選取

根據上述原則和前人的經驗成果借鑒，水資源開發利用程度考慮水資源系統、水資源開發利用系統、水資源生態系統和水資源社會系統，在這4個系統的基礎上選取23個指標作為陜西省水資源開發利用程度綜合評價的指標層(如圖1)。

圖1 評價指標體系

2.2 確定各層權重

評價指標體系建立后，就確定了陜西省水資源開發利用程度上下層指標間的關系，通過對“熵”的計算確定權各指標對支配其上一層指標的相對重要程度，即權重。當各評價對象的某項指標值相差較大時，熵值較小，說明該指標提供的有效信息量較大，其權重也應該較大;反之，若某項指標值相差較小，熵值較大，說明該指標提供的信息量較小，其權重也應該較小。當各被評價對象的某項指標值完全相同時，熵值達到最大，這意味著該指標無有用信息，可以從指標體系中去除。

本文先計算出各指標層C的23個因子進行歸一化處理，然后求出B層的熵值，最后求出B層對目標層A的B1、B2、B3、B4四因子的熵權，分析2005年到2008年的水資源開發利用程度。

2.2.1 Bi的計算

(1)原始數據矩陣歸一化。設m個評價指標n個評價對象的原始數據矩陣為，對歸一化后得到，對大者為優的指標)而言，歸一化公式為:

(2)定義熵。在有m個指標、n個被評價對象的評估問題中，第i個指標的熵為rij，其中 k =1/lnn;當時 fij=0 時，令 fij*lnfij，求得 fij的值。

而對小者為優的指標而言，歸一化公式為:

求得2005年～2008年B層指標的熵值，如表1

表1 2005－2008年B層指標熵值

(3)定義熵權。定義了第i個指標的熵之后，可得到第i個指標的熵權:

根據上述公式求出各指標的權重，如表2

表2 2005－2008年B層指標權重

2.2.2 一致性檢驗

根據以上的原則和公式得到各指標的權重后，對熵值法評價進行檢驗。通過計算機編程求解得到的一致性指標系數結果均小于0.1，說明結果可靠。

3 陜西省水資源開發利用程度綜合評價

根據前面的論述和水資源開發利用綜合評價模型，計算得到陜西省2005年到2008年的水資源開發利用程度的各系統指數，陜西省的水資源利用程度逐漸加強，并有繼續加強的趨勢。從上表可以知道B1即水資源系統所占的權重較大，并逐年增加，對水資源開發利用程度的影響越大，B2即水資源開發利用系統所占的權重較小，并逐年下降，具體見圖2，對水資源的開發利用程度的影響逐漸減小，這說明陜西省的水資源開發利用程度在不斷地增強，這主要是因為隨著陜西省的近幾年的經濟快速發展，用水量大增，加之環境污染的加重，致使畝均水資源可利用量、人均水資源可利用量、地表水資源量、地下水資源量都在逐年的減少，其求出的熵值較小，相對應的熵權就較大。目前存在的一些問題主要有水利投入少，工程建設滯后，工業生產、生活排污量大，供水能力不足。因此應控制人口增長、加大排污控制、加大水利投入、節約用水和廢水回收利用。

圖2 2005－2008水資源開發利用程度

4 結論

區域水資源開發利用程度綜合評價是一個多層次、多目標的綜合決策問題。本文利用熵值法對陜西省2005～2008年的水資源開發利用程度進行了綜合評價，陜西省的水資源利用程度逐漸加強，并分析出原因是經濟發展加快，用水量大增，環境污染加重等，為陜西省的水資源可持續利用和規劃管理提供科學的依據。同時其方法簡單易用，同時在確定各評價指標權重時又避免了人的主觀性，使得權重的確定更合理，評價結果更符合實際。

［1］陸添超，康凱，熵值法和層次分析法在權重確定中的應用［J］.電腦編程技巧與維護.2009(22):19－53

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［3］楊奇勇，李景保，馮發林，通過層次分析綜合評價湖南省水資源開發利用程度［J］.水資源研究.2007，28(1):8 －10.

［4］王晨華，梁川，何小龍，云南省水資源開發利用評價方法應用研究［J］.水資源研究.2005，26(3):17－19.

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