基于主客觀組合賦權(quán)法的即墨區(qū)飲用水源地水安全評(píng)價(jià)

袁昭 林姣 王晉

摘要：以城市化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快而水環(huán)境問題比較突出的即墨區(qū)為例，結(jié)合該區(qū)主要河流、水庫及地下水的實(shí)際檢測(cè)值，基于AHP模型構(gòu)建了水源地水安全評(píng)價(jià)體系，并采用層次分析法和熵值法相結(jié)合的主客觀賦權(quán)法確定了其指標(biāo)體系的權(quán)重。研究結(jié)果表明：在水安全評(píng)價(jià)過程中采取的綜合權(quán)重，水質(zhì)類別、富營(yíng)養(yǎng)化程度、水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)與水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重分別為0. 32、0.49、0.06與0.13，在一定程度上降低了水安全評(píng)價(jià)最終的誤差。水庫型水源地的水安全度明顯優(yōu)于河流型水源地的水安全度，地下水型水源地的水安全度最差。五沽河及龍泉河的水安全度極差，水安全度多年超過80，在2009年中，部分水源地出現(xiàn)反常的不規(guī)律波動(dòng)現(xiàn)象，岙山衛(wèi)、李家莊、西瓦戈莊及藍(lán)村4個(gè)地下水型水源地的水安全度突然增高到80甚至100以上。水安全評(píng)價(jià)為即墨區(qū)開展飲用水源地保護(hù)和管理提供了科學(xué)依據(jù)，有利于更加全面的審視區(qū)域水資源的可持續(xù)性。

關(guān)鍵詞：組合權(quán)重;水安全評(píng)價(jià);層次分析法;熵值法

中圖分類號(hào)：X821

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）14-0078-03

1 引言

飲用水源地的作用是涵養(yǎng)與供給水源，但是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與人類活動(dòng)的增加對(duì)飲用水源地帶來了很多水安全問題，這些問題甚至制約著部分地區(qū)的社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。因此在我國(guó)的中央座談會(huì)議中總書記做出明確批示，要把切實(shí)保護(hù)好引用水源，讓群眾喝卜放心水作為帶動(dòng)城鄉(xiāng)發(fā)展的首要任務(wù)。國(guó)務(wù)院及國(guó)家環(huán)保總部也對(duì)各級(jí)政府作出了指示并且頒布了《全國(guó)飲用水源地環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》。由此可見，對(duì)飲用水源地的水安全狀況做出評(píng)價(jià)，有利于開展水源地保護(hù)及管理，有利于改善民生、構(gòu)建和諧社會(huì)。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)對(duì)水安全問題的研究越來越多，比較有代表性的是劉昌明提出了生態(tài)水利的概念胡。當(dāng)今的水安全評(píng)價(jià)不僅僅是水量和水質(zhì)的簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)，還包含水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)、水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等方面。現(xiàn)今比較成熟的水安全評(píng)價(jià)模型或方法有層次分析模型（AHP）、模糊物元模型、灰色關(guān)聯(lián)模型和DPSIR模型等，眾多模型中采用較多的是AHP模型。

2研究區(qū)概況

即墨區(qū)位丁山東省青島市，全區(qū)總面積1780 km²，地形以低山丘陵和平原為主，地勢(shì)呈東南高、西北低分布。即墨區(qū)有為大沽河、五沽河、流浩河、桃源河、墨水河、蓮陰河、龍泉河和皋虞河等8條主要河流，其中五沽河、流浩河及桃園河是大沽河的支流，大沽河入膠州灣。即墨區(qū)的總流域而積為1594 km²，主要河流長(zhǎng)度為332km。即墨區(qū)的主要水庫有石棚水庫、宋化泉水庫、挪城水庫及王圈水庫。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建一層次分析模型

AHP分析模型的理論依據(jù)是層次分析法。在即墨區(qū)飲用水水源地水安全評(píng)價(jià)中，目標(biāo)層為即墨區(qū)飲用水水源地的水安全度，準(zhǔn)則層包含水質(zhì)類別、富營(yíng)養(yǎng)化程度、水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)度及水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)度，指標(biāo)層分別為各個(gè)準(zhǔn)則層的主要影響因子。最終水安全度被分為好、良好、中、差以及極差五個(gè)等級(jí)。

水安全評(píng)價(jià)值R計(jì)算公式：

式（i）中，r為各準(zhǔn)則層/指標(biāo)層的評(píng)價(jià)結(jié)果，ω是各準(zhǔn)則/指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重，評(píng)價(jià)結(jié)果以百分制表示，具體結(jié)果見表1。

4.1組合權(quán)重

在綜合評(píng)價(jià)中各指標(biāo)權(quán)重的確定至關(guān)重要，采用不同賦權(quán)法所得的權(quán)重在性質(zhì)與重要性上不同，這對(duì)最終的評(píng)價(jià)結(jié)果有較大的影響，相應(yīng)使之后的分析及保護(hù)對(duì)策也不同。主觀賦權(quán)方法簡(jiǎn)單，但人為因素太強(qiáng)，對(duì)于評(píng)判指標(biāo)多為人為感覺。客觀權(quán)重通過數(shù)學(xué)計(jì)算得到，多反映指標(biāo)數(shù)據(jù)之間的區(qū)分程度。客觀賦權(quán)則取決于樣本數(shù)據(jù)，權(quán)重隨樣本數(shù)據(jù)的變化而變化。通常隨著樣本數(shù)量的增加，權(quán)重趨于穩(wěn)定，但在實(shí)際評(píng)價(jià)過程中大多數(shù)情況不能滿足樣本數(shù)足夠多。由此可知，單一的使用一種權(quán)重容易造成大量信息的損失。為了減少信息的損失，日前較為普遍的是采用主客觀結(jié)合的綜合權(quán)重。

主觀賦權(quán)法主要包括AHP法與Delphi法等方法，客觀賦權(quán)法主要包括離差法、主成分分析法與熵值法等方法。而綜合評(píng)價(jià)法一般采用兩種或者兩種以上的評(píng)價(jià)方法來求組合權(quán)重，權(quán)重方法的組合形式應(yīng)結(jié)合實(shí)際評(píng)價(jià)對(duì)象與影響因子。在眾多研究中，采用主觀賦權(quán)和和客觀賦權(quán)法結(jié)合的綜合權(quán)重是較為合理科學(xué)的。

本研究把AHP法和嫡值法的權(quán)重進(jìn)行組合.得到綜合考慮兩種客觀賦權(quán)法的指標(biāo)權(quán)重ω_j：

ω_j=（1-a）ω_1j+ω_2j

（1）

式（1）中，ω_1j是層次分析法計(jì)算得到的權(quán)重，ω_2j是嫡值法計(jì)算得到的權(quán)重。組合權(quán)重隨n的改變而改變，當(dāng)a=0和a=1時(shí)，分別對(duì)應(yīng)于層次分析法和嫡值法。a如何合理的取值，有很多討論，參照前人的研究結(jié)果和指標(biāo)體系的實(shí)際情況，本研究取a=0.5。

4.2主觀權(quán)重的確定一層次分析法

層次分析法主要包含建立層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)建判斷矩陣、求判斷矩陣的最大特征值、特征向量歸一化和一致性檢驗(yàn)（CR<0.1）等5步。

4.3客觀權(quán)重的確定一熵值法

根據(jù)信息論，指標(biāo)的信息熵越小就代表著該指標(biāo)提供的信息量越大，兇而在綜合評(píng)價(jià)中所起的作用就會(huì)越大，權(quán)重就越高;反之，信息熵越大，權(quán)重越小。因此，可以通過計(jì)算指標(biāo)的熵值，進(jìn)一步判斷該指標(biāo)的信息量，從而得出該指標(biāo)的權(quán)重。熵值法計(jì)算權(quán)重的方法主要包含將數(shù)據(jù)無量綱化、指標(biāo)比重計(jì)算、指標(biāo)熵值計(jì)算、差異性系數(shù)的計(jì)算和指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算5步。

5結(jié)果及分析

5.1權(quán)重分析 以準(zhǔn)則層為例

圖1為由層次分析法得出的主觀權(quán)重、由熵值法得出的客觀權(quán)重及主客觀組合得出的綜合權(quán)重的柱狀比較圖，由圖1可以看出，主觀權(quán)重與客觀權(quán)重的大小是存在一定的數(shù)值差異的。水質(zhì)類別、水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)及水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)的主觀權(quán)重比客觀權(quán)重分別低0. 06，0.10及0.12，富營(yíng)養(yǎng)化的豐觀權(quán)重比客觀權(quán)重高0.27。最終用于水安全評(píng)價(jià)所采取的綜合權(quán)重分比為：水質(zhì)類別0. 32，富營(yíng)養(yǎng)化程度0.49，水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)0.06，水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)0.13，在一定程度上降低了水安全評(píng)價(jià)最終的誤差。

5.2水源地水安全度分析

從圖2、圖3可以看出，水庫型水源地的水安全度明顯優(yōu)于河流型水源地的水安全度，地下水型水源地的水安全度最差。所有水庫型水源地的水安全度從2007年至2011年都小于60。在河流型水源地中，劉浩河、桃園河、連陰河及橫河的水安全度較好，很少高于60;大沽河及墨水河的水安全度較差;五沽河及龍泉河的水安全度極差，水安全度連續(xù)多年超過80，需要引起當(dāng)?shù)厮踩芾聿块T的注意及采取必要的措施來降低水安全度。在地下水型水源地中，65%水源地的水安全度不高于60，在剩下的水源地中，院上、中障及古城水源地的水安全度較差，西橋、移風(fēng)、考院、三灣莊及舞旗埠水源地的水安全度極差，水安全度在2011年都超過了80。其中考院、三灣莊及舞旗埠水源地的水安全度從2007年至2011年呈上升趨勢(shì)。此外，由圖三還可以清晰的看出，在2009年中，部分水源地出現(xiàn)反常的不規(guī)律波動(dòng)現(xiàn)象，岙山衛(wèi)、李家莊、西瓦戈莊及藍(lán)村四個(gè)地下水型水源地的水安全度突然增高到80甚至100以上，這應(yīng)該引起當(dāng)?shù)夭块T的足夠重視。

6結(jié)語

為了減小單獨(dú)使用主觀法或客觀法都帶來的片面性影響，在綜合評(píng)價(jià)中我們可以把多種賦權(quán)方法優(yōu)化組合，從而使綜合評(píng)價(jià)中的權(quán)重更客觀、準(zhǔn)確、有效。本研究提出了主客觀賦權(quán)法相結(jié)合的組合權(quán)重，并且應(yīng)用于即墨區(qū)飲用水水源地水安全評(píng)價(jià)中，這在一定程度上是權(quán)重的分配更加合理。現(xiàn)在組合權(quán)重還有待深入研究問題在于如何確定兩種方法的權(quán)重分配，目前這方面研究方法的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過于繁瑣，應(yīng)用性比較差，基本上不具備可操作性，至于如何準(zhǔn)確地進(jìn)行組合賦權(quán)，還有待更加深入的研究。