杜宜霞

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

基于集對(duì)分析的水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)研究

杜宜霞

(農(nóng)墾查哈陽(yáng)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(píng)價(jià)是區(qū)域資源-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)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(píng)價(jià)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(duì)分析的水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)模型。實(shí)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(píng)價(jià)中均具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

集對(duì)分析;水資源;可持續(xù)利用;評(píng)價(jià)模型;評(píng)價(jià)指標(biāo);聯(lián)系度;實(shí)例

0 引言

集對(duì)分析(Set Pair Analysis，簡(jiǎn)稱SPA)是我國(guó)學(xué)者趙克勤于1989年提出的一種針對(duì)確定與不確定問題進(jìn)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(rèn)，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(gè)系統(tǒng)來處理。SPA的基本思想是在一定的問題背景下，對(duì)所論及的兩個(gè)集合建立同異反聯(lián)系度μ=a+bi+cj，并從同異反3個(gè)方面來分析事物之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化。由于集對(duì)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(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，因此，已在評(píng)價(jià)、管理、預(yù)測(cè)、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(píng)價(jià)實(shí)際上是判斷人口、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)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(píng)價(jià)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(duì)分析方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)，集對(duì)分析法與其他評(píng)價(jià)方法相比，具有可操作性強(qiáng)、計(jì)算簡(jiǎn)單準(zhǔn)確、可靠性強(qiáng)、直觀信息利用率高等特點(diǎn)［6］。鑒于此，本研究將集對(duì)分析方法應(yīng)用到水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)中，以期為水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)提供一種新的、有效的評(píng)價(jià)方法。

1 研究方法簡(jiǎn)介

利用集對(duì)分析對(duì)水資源可持續(xù)利用進(jìn)行評(píng)價(jià)，首先將研究區(qū)域的水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)筑一個(gè)集對(duì)。對(duì)于某區(qū)域的水資源而言，假定有N個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中有S、F1、F2和P個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)分別屬于水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)等級(jí)中的I、II、III和IV級(jí)，則聯(lián)系度μ表達(dá)式為：

式中：i1和i1為差異度系數(shù);j為對(duì)立度系數(shù)。

式中：a為同一度;c為對(duì)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(jí)別越高。進(jìn)一步分析評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(jí)別，也會(huì)因評(píng)價(jià)指標(biāo)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(duì)于分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可繼續(xù)作同一、差異和對(duì)立的集對(duì)分析。

對(duì)于越大越優(yōu)(正)指標(biāo)，評(píng)價(jià)樣本指標(biāo)xl(l=1，2，…，N)與評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)系度μl的計(jì)算公式為：

對(duì)于越小越優(yōu)(逆)指標(biāo)，評(píng)價(jià)樣本指標(biāo)xl(l=1，2，…，N)與評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)系度μl的計(jì)算公式為：

式(3)和(4)中：s1、s2、s3和s4分別為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) I、II、III和 IV 級(jí)的門限值;xl為第l(l=1，2，…，N)個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值;N為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)，本文中N=7。

對(duì)式(3)和(4)的計(jì)算結(jié)果求平均值，即可得到評(píng)價(jià)樣本的平均聯(lián)系度μ，由μ中同一度、差異度和對(duì)立度的大小可確定待評(píng)價(jià)區(qū)域水資源可持續(xù)利用所屬的等級(jí)。

平均聯(lián)系度μ的計(jì)算公式為：

2 結(jié)果與分析

為了便于不同評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果的比較，本文水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)樣本(陜西省漢中地區(qū))均來源于參考文獻(xiàn)［7］(見表1)。

表1 水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值

為了具體確定區(qū)域水資源可持續(xù)利用所屬等級(jí)，可進(jìn)一步分析評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的數(shù)量關(guān)系。通過對(duì)評(píng)價(jià)樣本各指標(biāo)值所屬等級(jí)的判斷，可以在式(3)和(4)中選擇各指標(biāo)聯(lián)系度μl的計(jì)算公式，并根據(jù)式(5)計(jì)算待評(píng)價(jià)樣本的平均聯(lián)系度μ，以此判斷評(píng)價(jià)樣本水資源可持續(xù)利用所屬等級(jí)。各指標(biāo)聯(lián)系度μl的計(jì)算過程及結(jié)果見表2。

表2 聯(lián)系度μl計(jì)算過程及結(jié)果

根據(jù)式(5)計(jì)算得出區(qū)域水資源可持續(xù)利用的聯(lián)系度均值表達(dá)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(jí)，水資源可持續(xù)能力較差，其評(píng)價(jià)結(jié)果與基于加速遺傳算法的Shepard插值模型(SP模型)［7］評(píng)價(jià)結(jié)果相同。

3 結(jié)論

集對(duì)分析方法充分利用了研究對(duì)象中所包含的不確定性信息，將研究對(duì)象的辯證認(rèn)識(shí)和系統(tǒng)性定量描述進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并在綜合處理研究對(duì)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(duì)的同一性、差異性、對(duì)立性聯(lián)系，定量計(jì)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(píng)價(jià)等級(jí)。本文構(gòu)建的基于集對(duì)分析的水資源可持續(xù)利用模型概念清晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，計(jì)算簡(jiǎn)潔，建模方法簡(jiǎn)便而有效，在區(qū)域各種自然資源可持續(xù)利用系統(tǒng)評(píng)價(jià)中均具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］趙克勤.集對(duì)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(shí)踐，2000，20(2)：126-130.

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

［4］李祚泳.大氣環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的集對(duì)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(píng)價(jià)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(duì)分析法在水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)的插值模型［J］. 自然資源學(xué)報(bào)，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。