黃曼麗 肖魁 袁修猛 馬全

摘要：為科學(xué)合理評(píng)價(jià)幸福河湖，從安瀾之河、富民之河、宜居之河、生態(tài)之河、文化之河5個(gè)方面建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，篩選出具有代表性和可靠性的指標(biāo)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，并檢驗(yàn)所構(gòu)建幸福河湖評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的可靠性。建立基于熵權(quán)-TOPSIS的多目標(biāo)評(píng)價(jià)模型，利用層次分析法、德?tīng)柗品?、熵?quán)法（EWM）等得到綜合權(quán)重，計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)貼近度，得出河湖幸福度得分。以湖北省3條重要河流為評(píng)價(jià)對(duì)象，采用該模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到各條河流的幸福度得分，對(duì)標(biāo)“幸?！睒?biāo)準(zhǔn)找出差距。研究成果為明確河流存在的主要問(wèn)題以及其解決提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：幸福河湖；熵權(quán)-TOPSIS；多目標(biāo)評(píng)價(jià)；熵權(quán)法；指標(biāo)貼近度

中圖法分類號(hào)：TV213.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.02.018

文章編號(hào)：1006-0081（2024）02-0108-07

0 引 言

近些年，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者深入開(kāi)展了幸福河湖的相關(guān)研究工作，陳茂山等從人類與河流關(guān)系、內(nèi)涵、評(píng)價(jià)體系等方面研究了幸福河的豐富內(nèi)涵與精神本質(zhì)，提出“幸福河”的內(nèi)涵應(yīng)包括洪水有效防御、供水安全可靠、水生態(tài)健康、水環(huán)境良好、流域高質(zhì)量發(fā)展和水文化傳承6個(gè)方面。中國(guó)水利水電科學(xué)研究院幸福河湖研究課題組提出，幸福河就是能夠維持河流自身健康，支撐流域和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展，體現(xiàn)人水和諧，讓河流內(nèi)人民具有高度安全感、獲得感與滿意度的河流，同時(shí)提出了安瀾之河、富民之河、宜居之河、生態(tài)之河、文化之河等5個(gè)方面指標(biāo)。

幸福河湖是新發(fā)展階段高質(zhì)量發(fā)展的必然要求和基礎(chǔ)保障。國(guó)內(nèi)針對(duì)幸福河湖評(píng)價(jià)有較多研究，朱潔等提出，運(yùn)用最優(yōu)最劣法（BWM）確定指標(biāo)主觀權(quán)重，運(yùn)用CRITIC法確定指標(biāo)客觀權(quán)重，并通過(guò)最小鑒別信息原理得到組合權(quán)重。陳隆吉等提出，將“幸福河”建設(shè)所強(qiáng)調(diào)的人水和諧的原則，細(xì)化為河流的健康性和宜居性。王何予等提出用于漢江流域幸福河評(píng)價(jià)的具有較強(qiáng)區(qū)域特色性的指標(biāo)體系，采用主客觀賦權(quán)法，對(duì)湖北省境內(nèi)漢江按1～5星級(jí)進(jìn)行幸福度評(píng)價(jià)。

基于熵權(quán)的多目標(biāo)評(píng)價(jià)方法在水庫(kù)防洪調(diào)度多目標(biāo)決策、水電站建設(shè)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)、建設(shè)方案決策評(píng)估、河長(zhǎng)制實(shí)施效果評(píng)價(jià)等多領(lǐng)域引用，取得了較好的效果。本文借鑒熵權(quán)和TOPSIS理論的優(yōu)勢(shì)，將基于熵權(quán)-TOPSIS的模型應(yīng)用于湖北省幸福河湖的評(píng)價(jià)之中。基于安瀾之河湖、富民之河湖、宜居之河湖、生態(tài)之河湖、文化之河湖這5個(gè)層次，選擇科學(xué)合理且可操作性較強(qiáng)的多目標(biāo)評(píng)價(jià)方法具有重要現(xiàn)實(shí)意義。幸福河湖的評(píng)價(jià)重要且復(fù)雜，5個(gè)目標(biāo)評(píng)價(jià)含有大量不可定量的因素。在評(píng)價(jià)過(guò)程中，可以采用層次分析法、德?tīng)柗品ㄟM(jìn)行主觀評(píng)價(jià)而得到主觀權(quán)重，但德?tīng)柗品ǖ玫降臋?quán)重可能會(huì)存在一定的主觀片面性，如果再結(jié)合熵權(quán)法，根據(jù)各指標(biāo)數(shù)據(jù)的分散程度，利用信息熵計(jì)算出各指標(biāo)的熵權(quán)，再利用熵權(quán)對(duì)各指標(biāo)主觀權(quán)重進(jìn)行一定的修正，從而得到較為客觀的綜合權(quán)重，使得評(píng)價(jià)結(jié)論更趨于科學(xué)合理。

熵權(quán)-TOPSIS模型在湖北省幸福河湖評(píng)價(jià)中的應(yīng)用主要思想：在利用層次分析法構(gòu)建湖北幸福河湖評(píng)價(jià)層級(jí)結(jié)構(gòu)和指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，利用德?tīng)柗品办貦?quán)法確定湖北幸福河湖在安瀾之河湖、富民之河湖、宜居之河湖、生態(tài)之河湖、文化之河湖各方面指標(biāo)的綜合權(quán)重，再計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)貼近度，得出河湖幸福度得分。借鑒《世界幸福報(bào)告》及國(guó)民幸?？傊礕NH劃分標(biāo)準(zhǔn)，RHI為0～100分，分為4個(gè)等級(jí)：≥90分為很幸福，［80，90）分為幸福，［60，80）分為一般幸福，<60分為不幸福，以此計(jì)算河流幸福度分?jǐn)?shù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與評(píng)價(jià)方法

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

幸福河湖的基礎(chǔ)是河湖的健康，在總結(jié)河湖健康評(píng)估的基礎(chǔ)上，從水文水資源完整性、物理結(jié)構(gòu)完整性、化學(xué)完整性、生物完整性和社會(huì)服務(wù)功能完整性等多個(gè)方面考量，以科學(xué)評(píng)價(jià)安瀾之河湖、富民之河湖、宜居之河湖、生態(tài)之河湖、文化之河湖為目標(biāo)，建立較為完善的評(píng)價(jià)體系。

（1）安瀾之河湖即水安全方面，易出現(xiàn)的短板是河流湖泊和城市防洪存在薄弱環(huán)節(jié)；安瀾之河湖的目標(biāo)主要是度量水災(zāi)害防控水平、減少災(zāi)害損失，防洪工程達(dá)標(biāo)率、洪澇災(zāi)后恢復(fù)能力表征水安瀾保障度。

（2）富民之河湖即水資源方面，易出現(xiàn)的短板是水資源先天不足、缺水嚴(yán)重、影響加??；富民之河湖的目標(biāo)主要是度量水資源支撐高質(zhì)量發(fā)展能力、保障居民生活的程度，采用水資源豐度、用水保證率等表征水資源條件和供水保證程度較為合適。

（3）宜居之河湖即水環(huán)境方面，易出現(xiàn)的短板是水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、地下水局部超采等；宜居之河湖以水質(zhì)為最基本和最重要的評(píng)價(jià)對(duì)象，更進(jìn)一步用親水指數(shù)對(duì)標(biāo)“水清岸綠、宜居宜賞”的愿景。

（4）生態(tài)之河湖即水生態(tài)方面，易出現(xiàn)的短板是河流水生態(tài)退化較為嚴(yán)重、水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況總體偏差；生態(tài)之河湖的目標(biāo)主要是度量河湖水生態(tài)恢復(fù)保護(hù)成效，以生態(tài)流量達(dá)標(biāo)率、自然生境保留率等表征水生態(tài)健康度。

（5）文化之河湖即水文化方面，易出現(xiàn)的短板是水治理公眾參與度、流域水情公眾認(rèn)知度不高等；文化之河湖的目標(biāo)主要是度量水文化的挖掘和傳承，以保護(hù)傳承指數(shù)、創(chuàng)新指數(shù)、影響力指數(shù)等表征水文化繁榮程度。根據(jù)上述考量，湖北省幸福河湖評(píng)價(jià)建立如下評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，劃分3個(gè)層級(jí)，第一層評(píng)價(jià)目標(biāo)層（A），第二層評(píng)價(jià)導(dǎo)向?qū)樱˙），第三層評(píng)價(jià)指標(biāo)層（C），共形成26個(gè)指標(biāo)（表1）。

1.2 評(píng)價(jià)方法

1.2.1 熵權(quán)法（EWM）及綜合權(quán)重計(jì)算

熵權(quán)法是一種計(jì)算客觀權(quán)重的方法，旨在確定m種各自獨(dú)立的可能狀態(tài)中某一狀態(tài)出現(xiàn)的概率。

式中：P（x）為某一狀態(tài)出現(xiàn)的概率，x為某一種可能狀態(tài)。某一狀態(tài)所具有的不確定性數(shù)量為該狀態(tài)的自信息量：

第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值計(jì)算公式為

式中：k為與信息量單位有關(guān)的常數(shù)，且規(guī)定當(dāng)P（x）=0時(shí)，P（x）lnP（x）=0，對(duì)于多目標(biāo)評(píng)價(jià)問(wèn)題，其目標(biāo)為

式中：x為某一方案，f（x）為方案x第m個(gè)目標(biāo)的評(píng)價(jià)值。

對(duì)應(yīng)的目標(biāo)權(quán)重為

式中：w為第m個(gè)目標(biāo)的權(quán)重值。

（1）第一步：構(gòu)造指標(biāo)判斷矩陣。

首先確定目標(biāo)集P和指標(biāo)集G，目標(biāo)集P={p，p，…，p}，指標(biāo)集G={g，g，…，g}。利用層次分析法和德?tīng)柗品ǖ玫脚袛嗑仃嚕?/p>

（2）第二步：構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)矩陣。

越大越好型指標(biāo)（正向型）：

越小越好型指標(biāo)（逆向型）：

固定值型指標(biāo)（有目標(biāo)值型）：

r為第i個(gè)目標(biāo)的第j個(gè)指標(biāo)的值，r為第i個(gè)目標(biāo)的第j個(gè)指標(biāo)按上述公式（7）～（9）標(biāo)準(zhǔn)化后的值，r為固定型指標(biāo)的目標(biāo)值。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后可得到R=（r），又稱為隸屬度矩陣；r表示評(píng)價(jià)第i條河流的第j個(gè)指標(biāo)的相對(duì)隸屬度。

（3）第三步：利用熵權(quán)計(jì)算綜合權(quán)重。

在主觀權(quán)重值λ基礎(chǔ)上，再利用熵權(quán)法得到各指標(biāo)的熵值

由此可得到第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)為

熵權(quán)反映了各指標(biāo)向評(píng)價(jià)者提供的有用信息量，評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值越大，則其熵權(quán)越小，反映指標(biāo)信息量越少，反之亦然。

綜合權(quán)重計(jì)算公式：

熵權(quán)修正主觀權(quán)重后所得的綜合權(quán)重，既可以充分融合并反映專家的經(jīng)驗(yàn)，又能反映客觀信息，以利于權(quán)重盡可能更好兼顧主客觀因素的影響。

1.2.2 TOPSIS評(píng)價(jià)模型

TOPSIS為逼近理想排序法，又稱優(yōu)劣解距離法，通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象與最優(yōu)解、最劣解之間的歐氏距離計(jì)算，求得評(píng)價(jià)對(duì)象與理想解的貼近度，進(jìn)而對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行相對(duì)優(yōu)劣評(píng)價(jià)，該模型評(píng)價(jià)廣泛應(yīng)用于生態(tài)文明等領(lǐng)域，評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)可靠，計(jì)算步驟如下：

（1）第一步，計(jì)算加權(quán)決策矩陣Z。將綜合權(quán)重值ω與標(biāo)準(zhǔn)化矩陣R相乘，得到加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z=z，其中z=μr。

（2）第二步，確定正理想解和負(fù)理想解：

（3）第三步，計(jì)算各年份中評(píng)價(jià)指標(biāo)的向量值到正、負(fù)理想解之間的歐氏距離：

（4）第四步，計(jì)算相對(duì)貼近度。貼近度表示每個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象與最優(yōu)解對(duì)象的相對(duì)接近程度，取值區(qū)間為［0，1］。

式中：C越大，幸福河湖綜合評(píng)價(jià)值越高，C越小，幸福河湖綜合評(píng)價(jià)值越低。

為更科學(xué)地分析評(píng)價(jià)結(jié)果，參考文獻(xiàn)［4］，依據(jù)貼近度計(jì)算成果，將幸福河湖綜合評(píng)價(jià)劃分為4個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表2。

2 實(shí)例研究

2.1 實(shí)例概況

以湖北省內(nèi)3條流域面積超過(guò)5 000 km的重要河流為例，應(yīng)用本模型進(jìn)行幸福河湖評(píng)價(jià)。沮漳河為長(zhǎng)江中游上段北岸一級(jí)支流，位于湖北省中部偏西，河流全長(zhǎng)320.5 km，流域面積7 284 km，河流以灌溉、供水等為主要功能；漢北河為漢江下游北岸一級(jí)支流，干流長(zhǎng)237.6 km，流域面積6 299 km，河流以灌溉、供水、航運(yùn)等為主要功能，流域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分發(fā)達(dá)，是湖北省重要的糧、棉、油生產(chǎn)基地之一。府澴河為長(zhǎng)江中游上段北岸一級(jí)支流，干流全長(zhǎng)331.7 km，流域面積14 769 km，河流以灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)為主要功能，流域?yàn)楹笔≈匾募Z棉油生產(chǎn)基地和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。

實(shí)例研究分3步：① 利用上述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，根據(jù)各條河流實(shí)際情況，得到各指標(biāo)值；② 針對(duì)指標(biāo)體系，采用層次分析法、德?tīng)柗品ㄟM(jìn)行主觀評(píng)價(jià)得到主觀權(quán)重，再用熵權(quán)理論對(duì)指標(biāo)主觀權(quán)重進(jìn)行修正得到綜合權(quán)重；③ 計(jì)算各條河流的各綜合權(quán)重的指標(biāo)值、指標(biāo)貼近度和總分?jǐn)?shù)，最后依據(jù)分?jǐn)?shù)求得各條河流的幸福度。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于近10 a的《湖北省水資源公報(bào)》《湖北省水功能區(qū)水質(zhì)通報(bào)》《湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒》、河湖長(zhǎng)月度總結(jié)、湖北省水旱災(zāi)害損失情況統(tǒng)計(jì)等基礎(chǔ)資料、《湖北省重點(diǎn)流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)“十四五”規(guī)劃》《湖北省林業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》《湖北省“十四五”農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《湖北省“十四五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》《湖北省“十四五”文化和旅游發(fā)展規(guī)劃》等相關(guān)行業(yè)規(guī)劃資料，以及各河流健康評(píng)估報(bào)告、“一河一策”實(shí)施方案等。

2.3 構(gòu)造指標(biāo)判斷矩陣

以湖北省3條重要河流為評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)照本擬定的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法、德?tīng)柗品ǎ玫街笜?biāo)判斷矩陣（表3）。各項(xiàng)指標(biāo)的主觀權(quán)重，在統(tǒng)計(jì)分析若干業(yè)內(nèi)權(quán)威專家意見(jiàn)的基礎(chǔ)上確定。

2.4 構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)矩陣

利用公式（7）～（9），針對(duì)各河流的26項(xiàng)指標(biāo)，計(jì)算各指標(biāo)的隸屬度，得到標(biāo)準(zhǔn)矩陣，見(jiàn)表4。

2.5 體系可信度分析

為檢驗(yàn)所構(gòu)建的幸福河湖評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的可靠性，運(yùn)用SPSS軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的r數(shù)據(jù)進(jìn)行可信度測(cè)定，可信度系數(shù)為0.951，認(rèn)為構(gòu)建的幸福河湖評(píng)價(jià)指標(biāo)體系比較客觀合理。

2.6 計(jì)算指標(biāo)的熵值、熵權(quán)

根據(jù)公式（10）和（11），計(jì)算各指標(biāo)的熵值和熵權(quán)，詳見(jiàn)表5。

2.7 計(jì)算指標(biāo)的綜合權(quán)重

根據(jù)公式（12）計(jì)算各指標(biāo)綜合權(quán)重，詳見(jiàn)表6。

2.8 幸福河湖評(píng)價(jià)指標(biāo)貼近度計(jì)算

根據(jù)公式（13）～（17）計(jì)算幸福河湖評(píng)價(jià)指標(biāo)的貼近度，詳見(jiàn)表7。

2.9 幸福河湖評(píng)價(jià)

3條河得分位于“60～80分”檔，屬于“一般”水平，距離“幸?！彼降臉?biāo)準(zhǔn)還有一定差距。從指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣和綜合權(quán)重來(lái)看，表8顯示3條河流距離“幸?！彼降牟罹嘀饕獮椋壕谡暮诱w水平接近“幸福”標(biāo)準(zhǔn)，差距在生態(tài)和水文化方面；漢北河整體達(dá)到“一般”標(biāo)準(zhǔn)，能基本維持可持續(xù)發(fā)展水平，差距在安瀾、富民、宜居、生態(tài)、文化方面；府澴河與漢北河總體水平基本相當(dāng)，差距在富民、生態(tài)、文化方面。本文結(jié)論與各河流的健康評(píng)估報(bào)告和一河一策實(shí)施方案中的分析結(jié)論基本一致。

2.10 問(wèn)題分析

對(duì)標(biāo)“幸?！睒?biāo)準(zhǔn)，沮漳河的差距主要在生態(tài)之河方面，部分河段主要自然生境保留率、水土保持率等有待提高。漢北河的差距主要在富民之河、生態(tài)之河、宜居之河、安瀾之河方面，該流域鄉(xiāng)村人口占主導(dǎo)地位，經(jīng)濟(jì)發(fā)展以農(nóng)業(yè)為主，因此，人均收入和城鄉(xiāng)居民收入差距較其他河流相對(duì)較大，拉低了富民之河的評(píng)價(jià)值；生態(tài)之河方面，河湖主要自然生境保留率、濱水生態(tài)廊道占比等指標(biāo)不高；宜居和安瀾方面主要是居民親水、防洪短板補(bǔ)齊有待提高。府澴河的差距主要在富民之河、生態(tài)之河、宜居之河方面，人均水資源量相對(duì)偏小，用水保障需進(jìn)一步提高，河湖主要自然生境保留率低的現(xiàn)象較突出，水生生物完整性指數(shù)、水土保持率有待提高，河湖水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)需要進(jìn)一步加強(qiáng)，地下水資源保護(hù)需要加強(qiáng)。

3 結(jié) 論

針對(duì)幸福河湖的評(píng)價(jià)，本文提出了一種思路和方法，以及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和多目標(biāo)評(píng)價(jià)模型。

（1）本文根據(jù)湖北省河湖實(shí)際情況，對(duì)標(biāo)幸福河湖的內(nèi)涵，構(gòu)建了幸福河湖評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立了基于熵權(quán)-TOPSIS的多目標(biāo)評(píng)價(jià)模型，將熵權(quán)引入幸福河湖評(píng)價(jià)中，用于修正層次分析法和德?tīng)柗品ù_定的主觀權(quán)重，最終得到各指標(biāo)的綜合權(quán)重，再計(jì)算指標(biāo)貼近度，得到河湖幸福度綜合評(píng)價(jià)得分。

（2）以湖北省內(nèi)3條重要河流為實(shí)例，對(duì)本文提出方法進(jìn)行了驗(yàn)證。得到的結(jié)論為3條河流幸福度均達(dá)到了“一般”水平，其中沮漳河基本接近“幸?！彼?，而漢北河、府澴河距離“幸?！边€略有差距，需進(jìn)一步加強(qiáng)河湖生態(tài)恢復(fù)、自然生境保留、水土保持治理、防洪短板補(bǔ)齊、河湖水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等方面的措施。

（3）評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和指標(biāo)權(quán)重對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)論的影響較大，不同地域的河流的評(píng)價(jià)指標(biāo)差異也較大，因此，今后評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的完備性、典型性等仍需進(jìn)一步研究，最終目的是使評(píng)價(jià)更符合河流實(shí)際情況和更能反映河流存在的主要問(wèn)題。

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（編輯：李 晗）

Evaluation of happy rivers and lakes based on entropy

weight-TOPSIS multi-objective modelHUANG Manli，XIAO Kui，YUAN Xiumeng，MA Quan

（1.Hubei Institute of Water Resources Survey and Design Co.，Ltd.，Wuhan 430064，China； 2.Department of Water Resources of Hubei Province，Wuhan 430064，China）

Abstract：To scientifically and reasonably evaluate happy rivers and lakes，an evaluation index system was established from Safe River，Properous River，Livable River，Ecological River，and Cultural River five aspects.Representative and reliable indicators were selected for quantitative evaluation，and the reliability of the constructed happy river and lake evaluation index system was tested. A multi-objective evaluation model based on entropy weight-TOPSIS was constructed，and methods such as Analytic Hierarchy Process，Delphi method，entropy weight method，etc.，were used to obtain the comprehensive weight.The closeness of evaluation indicators was calculated and the score of river and lake happiness was obtained. Taking three important rivers in Hubei Province as the evaluation objects，the model was used to evaluate and obtain the happiness score of each river. Comparing with the "happiness" standard，the gaps were identified respectively. The research results can provide a reference for clarifying the main problems existing in rivers and to provide a basis for its resolution．

Key words：happy rivers and lakes；entropy weight-TOPSIS；multi-objective evaluation；entropy weight method；closeness of evaluation indicators