熵權物元模型應用于水資源安全評價的思考

摘要：水資源安全性是衡量區(qū)域水資源承載的重要參數(shù)。在無水質污染情況下，分析所在區(qū)域水生態(tài)環(huán)境的自然狀態(tài)。以甘肅省榆中縣為例，基于熵權物元模型分析水資源安全性，綜合水資源開發(fā)利用等實際狀況，分析水資源安全狀態(tài)，并且提出了提高水資源安全的優(yōu)化措施以及相關手段，為水資源的可持續(xù)利用等相關工作開展提供參考，具有廣泛的實踐意義。

關鍵詞：熵權物元模型；水資源安全評價隨著水安全研究的日益深化，基于熵權物元模型進行水資源安全評價，通過建立模型的方式對水資源的安全狀態(tài)進行動態(tài)分析，可以在一定程度上解決城市發(fā)展與水土流失之間的問題，加快城鎮(zhèn)化建設以及工業(yè)化發(fā)展，有利于水資源配置的優(yōu)化，是生態(tài)治理以及環(huán)境規(guī)劃的重要手段。

1熵權物元模型水資源安全評價

1.1熵權物元模型

構建水資源安全模型為R=（N，C，V），其中N表示水資源安全、C表示水資源安全特征；V表示特征量數(shù)值，則可以獲得：R=（N，C，V，）=NC1V1C2V2CiVi=R1R2Ri熵權物元模型利用C1……Ci以及V1……Vi等對多個特征進行描述，構建n個水資源安全物元結構［1］。

1.2經典域以及節(jié)域物元

對水資源安全評價進行分析，可以將水資源的安全級別劃分為標準值、經典域，其中水資源安全評價指標劃分的標準為節(jié)域，構建水資源安全矩陣，則可以獲得：R1=（Ni，Cn，Vn）=NiC1（ai1，bi1）C2（ai2，bi2）Cn（ain，bin）其中N表示水資源安全的特定評價等級以及結果，CN表示評價的指標，獲得第N個特征值的量值為（ain，bin），獲得節(jié)域矩陣為：RP=（Np，Cp，Vp）NpC1（ap1，bp1）C2（ap2，bp2）Cn（apn，bpn）其中P表示水資源的安全等級，而N則表示評價等級。

1.3函數(shù)確定以及關聯(lián)度

在計算中要根據(jù)關聯(lián)函數(shù)的結果對其進行分析，通過分析水資源安全指標因子以及相關評價類別的關聯(lián)度，計算相關數(shù)值以及程度的比例，確定具體的類型。

1.3.1熵權法

熵權法就是通過信息熵的方式表示指標權重信息，做好信息數(shù)據(jù)采集、處理，對其數(shù)據(jù)進行歸一化分析，其中正向指標主要通過：yij=（xij-ximin）/（ximax-ximin）的方式進行處理，而負向指標則主要通過yij=（ximax-xij）/（ximax-ximin）的方式進行處理。

其中xij表示原始數(shù)值；yij則表示無量綱化后獲得的數(shù)值參數(shù)，基于此進行權值計算，對其進行標準化分析，公式為：yij=yij/∑nj=1yij其中第j項的指標中信息熵值主要通過公式進行計算：ej=-1lnm∑nj=1YijlnYijej獲得信息的效用值為：dj=1-ej

最后則要計算評價指標的權重，公式為：dj/∑nj=1dj通過此方式進行水資源安全評價分析。

2甘肅省榆中縣水資源安全評價分析

2.1研究區(qū)狀況以及數(shù)據(jù)來源

宛川河流域屬于黃河一級支流，可謂是榆中縣的“母親河”，但是近些年受到洪水以及基礎建設等因素的影響，導致水土流失、河床失衡以及水資源短缺等實際問題。其中引洮工程包括九甸峽水利樞紐及引洮供水一、二期工程，其中一期工程初步設計共規(guī)劃蘭州市榆中縣2020年受益鄉(xiāng)鎮(zhèn)6個，占總受益鄉(xiāng)鎮(zhèn)的10.5%。受益人口共有19.80萬人，占總受益人口12.8%。其中工業(yè)產值共有19.62億元，為總工業(yè)產值的17.9%；發(fā)展高新農業(yè)灌溉共有1.2萬畝，為總體項目的6.3%；年調入水量共有2 763.89萬m3，其中非農業(yè)用水共有2 345.43萬m3；農業(yè)用水總量為418.46萬m3，為總量的12.6%［12］。此項目共解決農村總人口用水量的162.4萬m3。

2.2水資源安全評價指標系統(tǒng)建設

基于水資源安全管理的概念進行綜合分析，剖析水資源安全、評價因子的關系，綜合實際狀況，區(qū)域特征、環(huán)境、經濟發(fā)展以及社會人口結構等多種因素進行研究。選擇可以量化的指標參數(shù)，保障水資源安全狀態(tài)符合正相關的關系結構，而負向指標值的數(shù)值與水資源的安全狀態(tài)之間則屬于負相關的特征。在研究中通過熵權法對各項指標權重進行計算。其中水資源開發(fā)利用率為0.087%；GDP耗水量為0.054 m3/元；人均水資源量為0.105 m3；年降水量為0.078 m3/m2；萬元工業(yè)增加值用水為0.075 m3；人口密度為0.092人/km2；供水模數(shù)為0.088（104 m3/km）；森林覆蓋率為0.112%；再生水回用率為0.059%；污水排放達標率為0.057%；環(huán)境投資比率為0.096%；污水處理率為0.097%。數(shù)據(jù)來源為各省水資源公報、統(tǒng)計年鑒等。綜合相關研究，將水安全評價劃分為安全級別、較為安全級別、臨界安全級別以及較不安全級別、極不安全級別5個等級，根據(jù)實際狀況，采用經典域物元矩陣以及節(jié)域矩陣進行分析［3］。

2.3水資源安全評價內容

水資源安全評價綜合評估水資源的量、質及分布狀態(tài)、水資源利用以及管理等多種參數(shù)，了解水安全狀態(tài)，分析存在的問題，綜合實際狀況探究優(yōu)化措施。

2.3.1水資源量評估

水資源安全評價要重點評估水資源的容量，通過分析水域面積、地下水位、需水量以及雨量等多種參數(shù)，綜合氣候變化等多種因素，對其進行綜合分析，科學預測。

2.3.2水資源質量評估

水資源安全評價要做好質量評估，通過采集水樣，進行標準化驗、了解污染程度以及濃度等信息，了解水資源的實際污染狀態(tài)，制定優(yōu)化措施以及手段。

2.3.3利用與管理評估

科學評估水資源安全狀態(tài)，綜合實際狀況確定管理措施以及政策手段，可以提高利用效率。綜合實際狀況分析潛在的問題以及隱患，通過現(xiàn)代工藝、技術及多種措施，探究完善優(yōu)化路徑，有利于提高水資源安全評估質量。

3熵權物元模型安全評價結果分析

通過熵權法對甘肅地區(qū)水資源安全指標關聯(lián)度進行分析。在流域范圍中，各個區(qū)域之間存在顯著的差異性，而出現(xiàn)此類問題主要就是受到工業(yè)結構、地理位置以及地下水資源等多種因素的影響。而為了解決此類問題，必須重視環(huán)境保護以及污水治理，通過建設水利樞紐等方式進行完善。

3.1水資源安全評價重要性

水源是社會用水供給的源頭所在，水源安全是落實生態(tài)環(huán)保工作的重要內容。甘肅地區(qū)受到自然因素、水資源稟賦等多數(shù)因素的影響，無法滿足地區(qū)用水的實際需求，現(xiàn)有水資源的質量堪憂。從供求角度分析，城市GDP增長、人口數(shù)量增加以及城鎮(zhèn)化的發(fā)展都是影響用水安全性的重要因素。文章基于水資源安全評價進行分析發(fā)現(xiàn)，在此流域范圍中的安全狀態(tài)存在顯著的差異性，水資源安全狀態(tài)不理想，為有效解決此類問題，必須做好產業(yè)布局、規(guī)劃調整，提高水資源綜合利用效率，方可有效解決用水安全問題［4］。

3.2評價結果

應用熵權物元方式構建水資源安全評價模型，對水資源安全進行綜合評價，確定具體的等級以及實際的問題，可以發(fā)現(xiàn)在水資源安全保護工作中，必須重視經濟以及生態(tài)環(huán)境的保護。

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，甘肅榆林流段的水資源承載能力、安全時空分布具有顯著的差異性。而出現(xiàn)此類問題主要是受到自然資源、社會經濟、水資源開發(fā)以及綜合利用等因素的影響。分析流段水源的臨界安全狀態(tài)以及實際狀況，可以發(fā)現(xiàn)整體上呈現(xiàn)由西到東逐漸減少的變化趨勢。

總之，甘肅地區(qū)的水生態(tài)安全形勢不容樂觀，水生態(tài)狀態(tài)較差，同時存在現(xiàn)有水資源配置、基礎建設工程以及社會經濟發(fā)展之間適配性不足的問題。水利設施建設無法有效滿足實際的需求，供水能力有待增強、用水效率相對較低。目前，隨著國家對甘肅地區(qū)的重視程度提高，基礎建設項目也在日益增加。隨著引洮工程的水資源供給項目的建設，存在的水資源匱乏問題在逐步消解。同時，在國家政策支持之下，通過頂層規(guī)劃，綜合治理，始終走保護性開發(fā)的道路。河流整治等工作開展使宛川河周邊土地資源的綜合利用得到重視，有效增加了區(qū)域范圍耕地的數(shù)量，提升了整體品質，在提高水資源安全性的同時，也帶動了縣域經濟的發(fā)展。

3.3優(yōu)化方式以及手段

科學評價水資源的安全性，可以有效提高流域中水資源的承載能力，有利于流域水安全保護。水資源的安全性是推動社會經濟持續(xù)發(fā)展的重要內容，也是保障生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎能力。水資源安全在水資源供給的質量、能否持續(xù)供應等多個角度具有重要的意義，是關乎社會經濟、生態(tài)環(huán)境以及建設發(fā)展的重要因素。

3.3.1嚴格控制水資源管理

嚴格控制水資源管理，強化用水總量控制，合理優(yōu)化用水結構，有效減少經濟活動等優(yōu)化方式，要根據(jù)甘肅省實際狀況，切實提高城市污水處理能力、水資源循環(huán)綜合利用能力，要有效解決短期區(qū)域缺水等實際問題，重視農業(yè)建設，促進工業(yè)節(jié)水技術，通過優(yōu)化水基礎環(huán)境等方式進行綜合治理。

3.3.2問題分析以及誤差

應基于安全評價系統(tǒng)中存在的動態(tài)變化，了解存在的問題。要綜合多種因素進行系統(tǒng)分析，探究存在的隱患以及誤差等問題。根據(jù)動態(tài)信息以及數(shù)據(jù)，對區(qū)域實際狀況進行綜合分析，分析生態(tài)環(huán)境的變化，綜合水資源狀況進行篩選，確定其中存在的變量因素，挖掘內在的發(fā)展規(guī)律以及邏輯特征，全面系統(tǒng)地做好水資源的安全評價以及管理［5］。

4結語

通過熵權物元建立水資源安全評價模型，對甘肅區(qū)域水資源進行安全評價，根據(jù)城市發(fā)展、經濟建設以及實際狀況進行綜合分析，現(xiàn)實中還存在諸多的不足之處。為了有效解決此類問題，必須提高水資源綜合利用效率，改善水環(huán)境等方式，強化基礎水利工程、植樹造林等工作，要通過多元化方式方可提高水源涵養(yǎng)能力，有效滿足實際需求。

參考文獻：

［1］胡洋，孫毅，譚珉.基于模糊物元分析的恩施州水資源安全評價［J］.陜西水利，2023（5）：3740.

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［3］楊榮美，周宏，張燕妮，等.基于熵權TOPSIS方法與模糊物元模型的河西走廊地區(qū)旅游生態(tài)安全評估［J］.干旱區(qū)地理，2024，47（1）：117126.

［4］武蘭珍，趙婷婷，趙霞，等.疏勒河流域的水資源安全評價預警研究［J］.水利規(guī)劃與設計，2023（9）：3135.

［5］葉蝶，田燚，劉福先.基于層次分析法的興義市水資源安全評價［J］.科技創(chuàng)新與生產力，2023，44（7）：5760.