基于熵权的水资源可持续承载力模糊综合评价

基于熵权的水资源可持续承载力模糊综合评价

陈南祥;王延辉

【摘 要】选取水资源总量、人均占有水量、单位GDP用水量、缺水率、水资源开发利用率、重复利用率、人口密度等7个指标,按其对水资源可持续承载力的影响程度划分为3个等级,建立了评价指标的分级模型及其隶属度计算公式.基于熵权基本理论,应用模糊综合评价方法,对南水北调中线工程河南省受水区水资源可持续承载力进行了评价,结果表明,研究区水资源可持续承载力较弱,必须采取调水、节水等措施以弥补水资源的不足. 【期刊名称】《人民黄河》 【年(卷),期】2007(029)010 【总页数】3页(P44-46)

【关键词】水资源;熵权;模糊评价;可持续承载力 【作 者】陈南祥;王延辉

【作者单位】华北水利水电学院,河南,郑州,450011;华北水利水电学院,河南,郑州,450011 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术

第29 卷第 10 期2007 年 10 月 人民 黄 河YELLOW RIVER Vol.29 ,

No.10Oct.,2007【 水资源 】基 于 熵 权 的 水 资 源 可 持 续 承 载 力模 糊 综 合 评 价陈 南祥 ， 王 延辉（华北水利水电学院，河南 郑州 450011 ）摘要 ： 选取

水资源总量 、人均 占有水量 、单位 GDP 用水量 、缺水率、水资源开发利用率、重复利用率、人 口密度等 7 个指 标 ，按其对水资源可持续承载力的影响程度划分为 3 个等级 ，建立了评价指标的分级模型及其隶属度计算公式。 基于熵 权基本理论 ，应用模糊综合评价方法 ，对南水北调中线工程河南省受水区水资源可持续承载力进行了评价 ，结果表明，研 究区水资源可持续承载力较弱 ，必须采取调水、节水等措施以弥补水资源的不足。关 键 词 ： 水资源 ； 熵权； 模糊评价 ； 可持续承载力中图分类号 ： TV213文献标识码 ： A文章编号 ：1000-1379(2007) 10- 0044-03对水资源可持续承载能力的研究 ，有助于水资源可持续开 发利用和综合规划 ，对确保区域经济、环境的可持续发展有重 要意义。 影响水资源承载力的因素包括社会、经济、资源、环境 等¨3，各因素之间的关系非常复杂 ，且水资源系统本身存在着 大量不确定因素，因此选择合理的评价方法非常关键。 近年来 模糊数学在水资源的各种评价中得到了广泛应用和发展 ，其中 一个重要环节就是确定各指标的权重。 目前确定权重的方法 有专家评分法 、层次分析法、主成因分析法心1等，这些方法或多 或少都存在一定的缺陷。 笔者根据信息论中的信息熵原理来 确定权重 （ 熵权）口]，有效地消除了人为因素的影响。 1熵权评价基础熵的概念源于热力学。 按照熵的思想 ，人们在评估决策中 获得信息的多少是评估精度和可靠性的决定因素之一[引 。基于此 ．香农( Shanon) 把熵引入信息论 ，并应用于工程技术、经济 管理、决策控制等方面。 在信息论 中，信息熵是系统无序程度 （或系统中数值离散程度） 的一种度量 ，当系统处于 凡 种不同的状态 ，状态概率为pi(i=1 ，2 ，…，n) 时 ，则系统熵的表达式为‘ 51 E(p ，，p ：，…， p.)=-k ∑p （ 置 ） Inp （ 石i) (1)式中：E 为熵； 后为玻尔兹曼常量 ； 石． 为第 i 个状态值 ； p （ 飘 ） 为出现第 i 个状态值的概率。 熵权的定义如下[6] ： e1一 E(2) 训8 2 芝(1-Ei) 在利用熵权进行模糊综合评价时，WE 即为指标 i 的权重。没建立的标准化评价矩阵为 尺 =(rij)nx ，采用 Zadeh 的

定义将 j 可 行方案集影 射 到“ 距 离空 间 ”，将 距 离 （ 们 作 为综合评价值 '7] ： ：『————一 L（ 训： ， ， ）= 己（ 训： ） 2 （ 1-r 矿）(3)显然距离越小越好 ，距离越小说明越接近理想值。 2评判指标的选取 、 分级及隶属度计算 由于水资源承载力具有动态性 ，因此提出了水资源可持续 承载力的概念‘ 引，但至今还没有完整的评价指标体系。 根据相关研究资料 ，按照评价指标的可测性、可靠性及充分性原则 ，考 虑水资源与经济 、人 口 、环境的关系，选取水资源总量 、人均 占 有水量、单位 GDP 用水量 、缺水率 、水资源开发利用率、重复利 用率、人 口密度等 7 个指标 ，按其对水资源可持续承载力的影 响程度划分为 3 个等级 ，见表 1 。表 l 评价指标分级┏ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ┓ ┃ ┃ ┃承载力评价集 y┃ ┃ ┃评价因素集 ￡ ，┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃ ┃”l （ 差）┃ \（ 中）啦 （ 好）┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃水资源总量／ 亿 m3 <10 10～ 60 >60人均占有水量/n13 <300 300~500 >500单位 GDP用水量 /-3 > 600 200 —600 <200缺水率／ % >10 5 N10水资源开发利用率／% >75 75～50 <50重复利用率/qo <70 70 ～ 80 >80人 口密度／ （ 人． krri。2 ） >800 400~800 <400评分值 0.05 0.5 0.95┃ ┗ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ┛按照模糊模型识别的最大隶属度原则 ，越小越优型指标如用水量(u，)、缺水率(u。) 、水资源开发利用率(M，) 、人 口密度(M。)的隶属度计算公式‘ 91 为州 ¨ =譬糍， 糍，收稿 日期 ： 2007-03-23作者简介 ：陈南祥（ 1958- ） ，男 ，江 苏张家港人 ，教授 ，主要从事水资源 、水文地质等方 面 的研究工作。 -t vA\\VlV第29卷第 10 期 2007 年 10 月人民黄河 YELLOW Vol.29 , No.10 Oct.,2007【水资源 】要 ： 选取水资源总量 、人均 占有水量 、单位 GDP 用水量 、缺水率、水资源开发利用率、重复利用率、人 口密度等 7 个指标 ，按其对