基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价模型及应用.pdf

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基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价模型及应用罗军刚1，解建仓1，阮本清2水利报1研究背景2水资源短缺风险评价指标学随着社会经济的发展和环境的变化，水资源短缺问题日益严峻，对水资源系统进行风险管理已成为水资源科学发展的必然趋势。风险评估作为水资源短缺风险管理的基础，已经引起了广泛的关注，并取得了不少研究成果uql。由于水资源短缺风险评价标准没有明显的界限，指标的选择、指标权重等都具有模糊性和不确定性，这就会造成单项指标评价往往会遗漏一些有用的信息，评判结果常常是不相容和独立的，甚至得到错误的结论。目前常用的评价方法有模糊评判法、灰色聚类评价、人工神经网络等综合评价方法M1。但是，这些方法缺乏比较客观可靠的确定评价指标权重的方法，权重的确定成为评价的难点。以往在确定评价指标的权重时，通常采用主观确定权重的方法，如层次分析法(AHP)等。这样就会造成评价结果可能由于人的主观因素而形成偏差。本文将信息论中的熵值理论应用于水资源短缺风险评价中，建立了基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价模型，避免了传统层次分析法中两两对比构造判断矩阵易于发生目标先后不一致性问题，丰富和改进水资源短缺风险评价方法。运用信息熵所反映数据本身的效用值来计算评价指标的权重系数，使得权重的确定有了一定的理论依据。同时，采用熵权与主观权重结合的方法确定综合权重，兼顾主观偏好与客观属性，评价结果更加合理可靠。以西安地区为例，进行水资源短缺风险评价实例研究，应用结果表明，该模型评价过程思路清晰、计算简单，评价结果较为客观。水资源的短缺取决于供水和需水两方面影响，而这两方面都具有随机性和不确定性。因此，水资源第39卷第9期摘要：针对水资源短缺风险评价中各指标的模糊性和不确定性，将信息论中的熵值理论应用于水资源短缺风险评价中，建立了基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价模型。采用风险率、脆弱性、可恢复性、事故周期和风险度作为区域水资源短缺风险的评价指标，建立了综合评价指标体系。运用信息熵所反映数据本身的效用值来计算评价指标的权重系数，有效地解决了权重分配困难的问题，并使得权重的确定有了一定的理论依据。实际应用结果2008年9月SHUILIXUEBAO文章编号：0559．9350(2008)09．1092．06(1．西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室，陕西西安710048；2．中国水利水电科学研究院，北京表明，此方法简便可行、科学可靠，结果相对客观可信。关键词：水资源；短缺风险；熵权；权重；综合评价中图分类号：Tv213；X820．4文献标识码：A收稿日期：2007．11．15基金项目：国家863计划资助项目(2006AA01A126)；国家自然科学基金资助项目(50279041)；陕西省重点实验室重点基金资助项目(05JS37)；西安理工大学优秀博士学位论文研究基金(207．210008)作者简介：罗军刚(1981一)．男，陕西西安人。博士生，主要从事水资源调度管理和水利信息化等方面的研究。‘’。’1092·-——100044)E·mail：[e-mail]．∞
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式中：形=(钾，，埘：，⋯，埘。)为各因素对水资源短缺风险指标的权重，且满足乏：W；．=1，用熵权法确定；短缺风险的评判结果集，6f=乏：W，#(．『=1，2，⋯，m)，选取tt瞰6，对应的评语为最终的评价结果。3基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价两短缺风险也具有随机性和不确定性。在进行风险评价时，要充分考虑风险的特点以及水资源系统的复杂性，要把存在风险的概率、风险出现的时间、风险造成的损失有多少、风险解除的时间、缺水量的分布等一系列因素考虑在内。因此难以用某一种指标对其进行全面描述和评价，必须从多方面的指标综合考虑。评价指标选择的原则是：(1)能集中反映缺水地区的缺水风险；(2)能集中反映缺水风险的程度；(3)能反映水资源短缺风险发生后水资源系统的承受能力；(4)代表性好，针对性强，易于量化。依据上述原则，并参考文献[7]，选取了水资源风险率、脆弱性、可恢复性、事故周期、风险度作为水资源系统水资源短缺风险的评价指标。3．1熵权模糊综合评价的基本方法模糊综合评价的基本思想是应用模糊关系合成的原理，根据被评价对象本身存在的形态或类属上的亦此亦彼性，从数量上对其所属给以刻画和描述。由于风险概念本身具有模糊特性，因此用模糊数学的概念和方法，建立水资源短缺风险模糊评判的理论与模型，比传统的评价方法更能符合现象的实际情况。另外，在模糊评价中，权重的确定是一项关键的内容，对评价的结果具有重要的影响。熵权法确定权重由于其客观合理性，已在工程技术、社会经济、环境科学等领域得到广泛的应用。基于熵权的水资源短缺风险模糊综合评价就是在运用信息论中的熵技术计算各评价指标的权重的基础上，