基于集对分析的水资源可持续利用评价研究

杜宜霞

(农垦查哈阳灌区水务局，黑龙江甘南 162116)

基于集对分析的水资源可持续利用评价研究

杜宜霞

(农垦查哈阳灌区水务局，黑龙江甘南 162116)

区域水资源可持续利用评价是区域资源-经济-社会可持续发展战略研究的核心问题之一，目前提出的评价模型大多存在结构复杂、不易操作等问题。为此，文章提出基于集对分析的水资源可持续利用评价模型。实例研究结果表明，在区域各种自然资源可持续利用系统评价中均具有推广应用价值。

集对分析;水资源;可持续利用;评价模型;评价指标;联系度;实例

0 引言

集对分析(Set Pair Analysis，简称SPA)是我国学者赵克勤于1989年提出的一种针对确定与不确定问题进行同异反定量分析的新理论［1］，其解决问题的思路是“客观承认，系统描述，定量刻画，具体分析”，把确定与不确定性作为一个系统来处理。SPA的基本思想是在一定的问题背景下，对所论及的两个集合建立同异反联系度μ=a+bi+cj，并从同异反3个方面来分析事物之间的联系和转化。由于集对分析全面而深刻地反映了客观世界中大量存在的确定、不确定系统的对立统一关系，因此，已在评价、管理、预测、决策和规划的诸多领域获得广泛应用［2-4］。

水资源可持续利用评价实际上是判断人口、社会、经济各子系统与水资源子系统之间是否协调发展的过程，该评价过程既具有确定性又具有不确定性的特征［5］。因此，宜采用集对分析方法进行评价。同时，集对分析法与其他评价方法相比，具有可操作性强、计算简单准确、可靠性强、直观信息利用率高等特点［6］。鉴于此，本研究将集对分析方法应用到水资源可持续利用评价中，以期为水资源可持续利用评价提供一种新的、有效的评价方法。

1 研究方法简介

利用集对分析对水资源可持续利用进行评价，首先将研究区域的水资源可持续利用评价指标与评价标准构筑一个集对。对于某区域的水资源而言，假定有N个评价指标，其中有S、F1、F2和P个评价指标分别属于水资源可持续利用评价等级中的I、II、III和IV级，则联系度μ表达式为：

式中：i1和i1为差异度系数;j为对立度系数。

式中：a为同一度;c为对立度;b1和b2为差异度。

由式(2)可知，a值越大，c值越小，区域的水资源可持续利用级别越高。进一步分析评价指标的数值与评价标准之间的数量关系可知，即使不同区域的水资源可持续利用程度处于同一级别，也会因评价指标数值的差异，而使水资源可持续利用能力有所不同。因此，相对于分级标准可继续作同一、差异和对立的集对分析。

对于越大越优(正)指标，评价样本指标xl(l=1，2，…，N)与评价指标标准的联系度μl的计算公式为：

对于越小越优(逆)指标，评价样本指标xl(l=1，2，…，N)与评价指标标准的联系度μl的计算公式为：

式(3)和(4)中：s1、s2、s3和s4分别为评价标准 I、II、III和 IV 级的门限值;xl为第l(l=1，2，…，N)个评价指标值;N为评价指标数，本文中N=7。

对式(3)和(4)的计算结果求平均值，即可得到评价样本的平均联系度μ，由μ中同一度、差异度和对立度的大小可确定待评价区域水资源可持续利用所属的等级。

平均联系度μ的计算公式为：

2 结果与分析

为了便于不同评价方法的评价结果的比较，本文水资源可持续利用评价指标体系、标准和评价样本(陕西省汉中地区)均来源于参考文献［7］(见表1)。

表1 水资源可持续利用评价指标体系及评价指标统计值

为了具体确定区域水资源可持续利用所属等级，可进一步分析评价指标的数值和评价标准之间的数量关系。通过对评价样本各指标值所属等级的判断，可以在式(3)和(4)中选择各指标联系度μl的计算公式，并根据式(5)计算待评价样本的平均联系度μ，以此判断评价样本水资源可持续利用所属等级。各指标联系度μl的计算过程及结果见表2。

表2 联系度μl计算过程及结果

根据式(5)计算得出区域水资源可持续利用的联系度均值表达式为：μ=0.2743+0.1243i1+0.3131i2+0.2883j，由此可以确定待研究区域水资源可持续利用能力属于III级，水资源可持续能力较差，其评价结果与基于加速遗传算法的Shepard插值模型(SP模型)［7］评价结果相同。

3 结论

集对分析方法充分利用了研究对象中所包含的不确定性信息，将研究对象的辩证认识和系统性定量描述进行有机的结合，并在综合处理研究对象不同层次上系统信息的基础上，引入差异度系数刻画所论集对的同一性、差异性、对立性联系，定量计算不同层次意义上的水资源可持续利用水平，并给出相应的评价等级。本文构建的基于集对分析的水资源可持续利用模型概念清晰，结构简单，易操作，计算简洁，建模方法简便而有效，在区域各种自然资源可持续利用系统评价中均具有推广应用价值。

［1］赵克勤.集对分析及其初步应用［M］.杭州：浙江科学技术出版社，2000.

［2］张斌.同异反集合理论及其应用［J］.系统工程理论与实践，2000，20(2)：126-130.

［3］高洁，盛昭瀚.集对分析聚类预测法及其应用［J］.系统工程学报，2002，17(5)：458-462.

［4］李祚泳.大气环境质量综合评价的集对分析方法［J］.环境科学研究，1998，11(2)：31-33.

［5］李祚泳，汪嘉杨，熊建秋，等.可持续发展评价模型与应用［M］.北京：科学出版社，2007.

［6］刘天朝，何文社.集对分析法在水资源可持续利用评价中的应用［J］. 人民黄河，2010，30(1)：59-60.

［7］金菊良，丁晶，魏一鸣，等.区域水资源可持续利用系统评价的插值模型［J］. 自然资源学报，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，山东巨野人，工程师。