杜宜霞

(農(nóng)墾查哈陽灌區(qū)水務(wù)局，黑龍江甘南 162116)

基于集對分析的水資源可持續(xù)利用評價研究

杜宜霞

(農(nóng)墾查哈陽灌區(qū)水務(wù)局，黑龍江甘南 162116)

區(qū)域水資源可持續(xù)利用評價是區(qū)域資源-經(jīng)濟-社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究的核心問題之一，目前提出的評價模型大多存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易操作等問題。為此，文章提出基于集對分析的水資源可持續(xù)利用評價模型。實例研究結(jié)果表明，在區(qū)域各種自然資源可持續(xù)利用系統(tǒng)評價中均具有推廣應(yīng)用價值。

集對分析;水資源;可持續(xù)利用;評價模型;評價指標;聯(lián)系度;實例

0 引言

集對分析(Set Pair Analysis，簡稱SPA)是我國學(xué)者趙克勤于1989年提出的一種針對確定與不確定問題進行同異反定量分析的新理論［1］，其解決問題的思路是“客觀承認，系統(tǒng)描述，定量刻畫，具體分析”，把確定與不確定性作為一個系統(tǒng)來處理。SPA的基本思想是在一定的問題背景下，對所論及的兩個集合建立同異反聯(lián)系度μ=a+bi+cj，并從同異反3個方面來分析事物之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化。由于集對分析全面而深刻地反映了客觀世界中大量存在的確定、不確定系統(tǒng)的對立統(tǒng)一關(guān)系，因此，已在評價、管理、預(yù)測、決策和規(guī)劃的諸多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用［2-4］。

水資源可持續(xù)利用評價實際上是判斷人口、社會、經(jīng)濟各子系統(tǒng)與水資源子系統(tǒng)之間是否協(xié)調(diào)發(fā)展的過程，該評價過程既具有確定性又具有不確定性的特征［5］。因此，宜采用集對分析方法進行評價。同時，集對分析法與其他評價方法相比，具有可操作性強、計算簡單準確、可靠性強、直觀信息利用率高等特點［6］。鑒于此，本研究將集對分析方法應(yīng)用到水資源可持續(xù)利用評價中，以期為水資源可持續(xù)利用評價提供一種新的、有效的評價方法。

1 研究方法簡介

利用集對分析對水資源可持續(xù)利用進行評價，首先將研究區(qū)域的水資源可持續(xù)利用評價指標與評價標準構(gòu)筑一個集對。對于某區(qū)域的水資源而言，假定有N個評價指標，其中有S、F1、F2和P個評價指標分別屬于水資源可持續(xù)利用評價等級中的I、II、III和IV級，則聯(lián)系度μ表達式為：

式中：i1和i1為差異度系數(shù);j為對立度系數(shù)。

式中：a為同一度;c為對立度;b1和b2為差異度。

由式(2)可知，a值越大，c值越小，區(qū)域的水資源可持續(xù)利用級別越高。進一步分析評價指標的數(shù)值與評價標準之間的數(shù)量關(guān)系可知，即使不同區(qū)域的水資源可持續(xù)利用程度處于同一級別，也會因評價指標數(shù)值的差異，而使水資源可持續(xù)利用能力有所不同。因此，相對于分級標準可繼續(xù)作同一、差異和對立的集對分析。

對于越大越優(yōu)(正)指標，評價樣本指標xl(l=1，2，…，N)與評價指標標準的聯(lián)系度μl的計算公式為：

對于越小越優(yōu)(逆)指標，評價樣本指標xl(l=1，2，…，N)與評價指標標準的聯(lián)系度μl的計算公式為：

式(3)和(4)中：s1、s2、s3和s4分別為評價標準 I、II、III和 IV 級的門限值;xl為第l(l=1，2，…，N)個評價指標值;N為評價指標數(shù)，本文中N=7。

對式(3)和(4)的計算結(jié)果求平均值，即可得到評價樣本的平均聯(lián)系度μ，由μ中同一度、差異度和對立度的大小可確定待評價區(qū)域水資源可持續(xù)利用所屬的等級。

平均聯(lián)系度μ的計算公式為：

2 結(jié)果與分析

為了便于不同評價方法的評價結(jié)果的比較，本文水資源可持續(xù)利用評價指標體系、標準和評價樣本(陜西省漢中地區(qū))均來源于參考文獻［7］(見表1)。

表1 水資源可持續(xù)利用評價指標體系及評價指標統(tǒng)計值

為了具體確定區(qū)域水資源可持續(xù)利用所屬等級，可進一步分析評價指標的數(shù)值和評價標準之間的數(shù)量關(guān)系。通過對評價樣本各指標值所屬等級的判斷，可以在式(3)和(4)中選擇各指標聯(lián)系度μl的計算公式，并根據(jù)式(5)計算待評價樣本的平均聯(lián)系度μ，以此判斷評價樣本水資源可持續(xù)利用所屬等級。各指標聯(lián)系度μl的計算過程及結(jié)果見表2。

表2 聯(lián)系度μl計算過程及結(jié)果

根據(jù)式(5)計算得出區(qū)域水資源可持續(xù)利用的聯(lián)系度均值表達式為：μ=0.2743+0.1243i1+0.3131i2+0.2883j，由此可以確定待研究區(qū)域水資源可持續(xù)利用能力屬于III級，水資源可持續(xù)能力較差，其評價結(jié)果與基于加速遺傳算法的Shepard插值模型(SP模型)［7］評價結(jié)果相同。

3 結(jié)論

集對分析方法充分利用了研究對象中所包含的不確定性信息，將研究對象的辯證認識和系統(tǒng)性定量描述進行有機的結(jié)合，并在綜合處理研究對象不同層次上系統(tǒng)信息的基礎(chǔ)上，引入差異度系數(shù)刻畫所論集對的同一性、差異性、對立性聯(lián)系，定量計算不同層次意義上的水資源可持續(xù)利用水平，并給出相應(yīng)的評價等級。本文構(gòu)建的基于集對分析的水資源可持續(xù)利用模型概念清晰，結(jié)構(gòu)簡單，易操作，計算簡潔，建模方法簡便而有效，在區(qū)域各種自然資源可持續(xù)利用系統(tǒng)評價中均具有推廣應(yīng)用價值。

［1］趙克勤.集對分析及其初步應(yīng)用［M］.杭州：浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

［2］張斌.同異反集合理論及其應(yīng)用［J］.系統(tǒng)工程理論與實踐，2000，20(2)：126-130.

［3］高潔，盛昭瀚.集對分析聚類預(yù)測法及其應(yīng)用［J］.系統(tǒng)工程學(xué)報，2002，17(5)：458-462.

［4］李祚泳.大氣環(huán)境質(zhì)量綜合評價的集對分析方法［J］.環(huán)境科學(xué)研究，1998，11(2)：31-33.

［5］李祚泳，汪嘉楊，熊建秋，等.可持續(xù)發(fā)展評價模型與應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2007.

［6］劉天朝，何文社.集對分析法在水資源可持續(xù)利用評價中的應(yīng)用［J］. 人民黃河，2010，30(1)：59-60.

［7］金菊良，丁晶，魏一鳴，等.區(qū)域水資源可持續(xù)利用系統(tǒng)評價的插值模型［J］. 自然資源學(xué)報，2002，17(5)：610-615.

Research of Sustainable Use Evaluation for Water Resources Based on Set Pair Analysis

DU Yi-xia
(Chahayang Irrigation Area Water Affairs Bureau，Gannan 162116，China)

Sustainable use evaluation for regional water resources is one of the core questions about regional water resources，economy and social sustainable development strategy research，there are some problems in existing evaluation models，as their structures are too complex or not easy to operate etc.Therefore，an evaluation model of sustainable use for water resources is put forward based on set pair analysis in this study.The researched results of a case show that it has applying and popularizing value in evaluation for sustainable use system of various natural resources.

set pair analysis;water resources;sustainable use;evaluation model;evaluation index;linkage degree;case

TV213

A

1007-7596(2011)06-0020-02

2011-05-29

杜宜霞(1976-)，女，山東巨野人，工程師。