基于熵权法的水资源配置综合评价研究

李玉兰

（阿拉善盟水务综合服务中心，内蒙古自治区 阿拉善 750306）

1 引言

通过浏览目前大部分水资源优化配置及评价方面的研究成果可以发现，主要侧重于配置方法、配置过程两个层面的研究，而对后效性评价方面研究成果较少，从而使得水资源综合配置工作的优劣程度出现了很大偏差，无疑对水资源高效利用的成效不是很明显，也对及人力、财力的不必要消耗，也使得水资源配置工作缺乏完整性与准确性。鉴于此，本研究立足于水资源的高效利用和可持续发展角度出发，对水资源综合配置进行评价，并引入熵权法，建立基于熵权的区域水源评价模式，进而对水资源的配置情况进行系统性分析，旨在提高水资源的利用效率，并对复杂的水资源配置评价工作提出科学合理的建议与决策依据。

2 水资源配置评价体系构建

2.1 评价指标体系构建及权重确定

2.1.1 评价指标体系构建

区域性水资源优化配置的主要目的就是协调好经济、社会、环境及效率合理性间的相互制约和协同关系，为达到以上目的主要所构建的评价指标体系需要从不同层次、不同角度、不同维度客观地反映出某地区的水资源基本条件、开发利用现状及供需关系等方面的基本情况，因此，研究根据区域水资源供需现状及特征，在参照全国水资源供需分析指标体系的基础上，从社会、经济、资源及效率合理性4个层次构建的水资源综合评价指标体系，遵循可操作性、代表性、可量化及定性结合的基本原则，主要分为目标层、准则层、指标层三个层面，共选取12 个指标表征水资源配置方案效果（见表1）。

表1 水资源综合配置评价指标体系的构建表

2.1.2 资源配置评价指标权重确定

研究主要采取熵权法。所谓“熵权法”主要是有多维度的评价指标从多方面进行指标权重的一种客观的评价方式，在水资源配置评价过程中具有很强的实践性和操作性，能够科学反映出数据背后蕴含的信息，全面增加不同指标的差异性和辨别性，有效避免了指标间因差异性较小而导致评价效果不加，从而全面反映出水资源开发、利用及配置情况。基于熵权法进行水资源综合评价的整体思路主要对水资源配置效果的评价对象在某项指标的差异性越大，说明该对象更加重要，且权重值较大。在此基础上，根据指标的变异情况，真实反映出不同指标的权重值，为进行水资源综合评价提供更加合理的依据。

主要如下：由于社会目标、经济目标、环境目标、效率合理性等准则层所属的指标层具有不同的量纲，不能直接比较，需要对指标层的12个指标进行归一化处理，即：

式中xmin、xmax12个指标同指标下不同方案中最不满意者和最满意者。根据熵的定义，m 个方案n 个评价指标，可确定评价指标的熵为：

评价指标的熵权W：

式中字母含义同规范规程。

2.2 评价模型构建

近年来熵权法被广泛用于水资源评价、风险决策及环境安全评价等方面，并取得了一定成效。熵权法用于水资源综合评价的优势在于能够充分反映出社会目标、经济目标、环境目标、效率合理性等准则层所属的指标层的原始数据，计算过程，且几何意义直观且不受参考序列选择的干扰。最不满意者和最满意者是熵权法两个最重要的概念，即通过寻找不同指标的最不满意值和最满意值，构建两者间的空间二维数据空间，在此基础上，寻求最佳的方案。同时，熵权法与传统的评价模型相比，能够快速、准确找到最佳方案。

评价模型构建的方式如下：首先，对准则层所属的指标层的指标进行标准化处理。主要采取极值标准化法进行处理，用最终确定的归一化实际值对相应的指标所处的实际情况分析，得到标准化矩阵：

完成以上环节后，进行最不满意值和最满意值，寻求最满足和最不满意的水资源配置方案，计算各方案与理想解的相对贴近度，根据Ci值的大小排序，Ci越大则方案越优。

3 实证分析

3.1 评价指标权重计算

根据公式计算得到各方案评价指标的归一化值见表3。可以看出，12 个指标的方案1 或者方案4 的归一化处理后，基本上处于最不满意或者最满意状态。而废水、污水回用量C8，废水、污水排放量，工业用水回收率，农业用水有效利用率，城市供水管网漏失率，农业缺水率等几个指标在方案2 或者方案3 处于最不满意或者最满意状态，这也侧面反映出各指标间的差异性，因此，熵权法用于水资源综合评价的优势在于能够充分反映出社会目标、经济目标、环境目标、效率合理性等准则层所属的指标层的原始数据，表现出不同指标间的差异性。

3.2 水资源配置方案评价

由表4可以看出，方案1、方案2、方案3、方案4的贴近度分别为0.13、0.21、0.37、0.41，排名依次为方案4、方案3、方案2、方案1；说明方案四是最佳方案，该研究结果与郭磊的研究结果完全一致，表明文中所用方法科学可靠。总之，区域水资源优化配置的评价指标具有一定模糊性和不明确性，将熵值法融入水资源综合配置评价过程中，能够计算出社会目标、经济目标、环境目标、效率合理性等准则层所属的12个指标层的权重，在归一化处理基础上，建立区域水资源优化配置的评价指标体系和基于熵权的优化实施方案，能够切实改进区域水资源配置综合评判方法，且整个评判过程思路清晰、计算简单，评判结果较为客观。针对方案4，给我们提出了具体的改进方案：需要在单方水工业产出、工业增加值增长速率、水利基础设施投入、废水、污水回用量、废水、污水排放量等指标方面下功夫，切实提高水资源配置方案。

表2 水资源配置方案评价表

4 结语

水资源已成为中国，特别是某些区域社会经济发展的“瓶颈”资源。因此，如何采取有效评价方式对水资源进行配置是当前急需解决的关键问题。为此，通过采取熵权法对区域缺水率，工业缺水率，农业缺水率，生活缺水率，单方水工业产出，工业增加值，增长速率，水利基础设施投入，废水、污水回用量，废水、污水排放量，工业用水回收率，农业用水有效利用率，城市供水管网漏失率等12个指标进行评价，得出最佳的实施方案，旨在为水资源的优化配置提供一些参考依据。