基于主客观组合赋权法的即墨区饮用水源地水安全评价

袁昭 林姣 王晋

摘要：以城市化进程和经济发展较快而水环境问题比较突出的即墨区为例，结合该区主要河流、水库及地下水的实际检测值，基于AHP模型构建了水源地水安全评价体系，并采用层次分析法和熵值法相结合的主客观赋权法确定了其指标体系的权重。研究结果表明：在水安全评价过程中采取的综合权重，水质类别、富营养化程度、水质健康风险与水质污染风险的权重分别为0. 32、0.49、0.06与0.13，在一定程度上降低了水安全评价最终的误差。水库型水源地的水安全度明显优于河流型水源地的水安全度，地下水型水源地的水安全度最差。五沽河及龙泉河的水安全度极差，水安全度多年超过80，在2009年中，部分水源地出现反常的不规律波动现象，岙山卫、李家庄、西瓦戈庄及蓝村4个地下水型水源地的水安全度突然增高到80甚至100以上。水安全评价为即墨区开展饮用水源地保护和管理提供了科学依据，有利于更加全面的审视区域水资源的可持续性。

关键词：组合权重;水安全评价;层次分析法;熵值法

中图分类号：X821

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）14-0078-03

1 引言

饮用水源地的作用是涵养与供给水源，但是社会经济的快速发展与人类活动的增加对饮用水源地带来了很多水安全问题，这些问题甚至制约着部分地区的社会发展和经济增长。因此在我国的中央座谈会议中总书记做出明确批示，要把切实保护好引用水源，让群众喝卜放心水作为带动城乡发展的首要任务。国务院及国家环保总部也对各级政府作出了指示并且颁布了《全国饮用水源地环境保护规划》。由此可见，对饮用水源地的水安全状况做出评价，有利于开展水源地保护及管理，有利于改善民生、构建和谐社会。

进入21世纪以来，我国对水安全问题的研究越来越多，比较有代表性的是刘昌明提出了生态水利的概念胡。当今的水安全评价不仅仅是水量和水质的简单评价，还包含水体富营养化评价、水质健康风险评价及水质污染风险评价等方面。现今比较成熟的水安全评价模型或方法有层次分析模型（AHP）、模糊物元模型、灰色關联模型和DPSIR模型等，众多模型中采用较多的是AHP模型。

2研究区概况

即墨区位丁山东省青岛市，全区总面积1780 km²，地形以低山丘陵和平原为主，地势呈东南高、西北低分布。即墨区有为大沽河、五沽河、流浩河、桃源河、墨水河、莲阴河、龙泉河和皋虞河等8条主要河流，其中五沽河、流浩河及桃园河是大沽河的支流，大沽河入胶州湾。即墨区的总流域而积为1594 km²，主要河流长度为332km。即墨区的主要水库有石棚水库、宋化泉水库、挪城水库及王圈水库。

3 评价指标体系构建一层次分析模型

AHP分析模型的理论依据是层次分析法。在即墨区饮用水水源地水安全评价中，目标层为即墨区饮用水水源地的水安全度，准则层包含水质类别、富营养化程度、水质健康风险度及水质污染风险度，指标层分别为各个准则层的主要影响因子。最终水安全度被分为好、良好、中、差以及极差五个等级。

水安全评价值R计算公式：

式（i）中，r为各准则层/指标层的评价结果，ω是各准则/指标对应的权重，评价结果以百分制表示，具体结果见表1。

4.1组合权重

在综合评价中各指标权重的确定至关重要，采用不同赋权法所得的权重在性质与重要性上不同，这对最终的评价结果有较大的影响，相应使之后的分析及保护对策也不同。主观赋权方法简单，但人为因素太强，对于评判指标多为人为感觉。客观权重通过数学计算得到，多反映指标数据之间的区分程度。客观赋权则取决于样本数据，权重随样本数据的变化而变化。通常随着样本数量的增加，权重趋于稳定，但在实际评价过程中大多数情况不能满足样本数足够多。由此可知，单一的使用一种权重容易造成大量信息的损失。为了减少信息的损失，日前较为普遍的是采用主客观结合的综合权重。

主观赋权法主要包括AHP法与Delphi法等方法，客观赋权法主要包括离差法、主成分分析法与熵值法等方法。而综合评价法一般采用两种或者两种以上的评价方法来求组合权重，权重方法的组合形式应结合实际评价对象与影响因子。在众多研究中，采用主观赋权和和客观赋权法结合的综合权重是较为合理科学的。

本研究把AHP法和嫡值法的权重进行组合.得到综合考虑两种客观赋权法的指标权重ω_j：

ω_j=（1-a）ω_1j+ω_2j

（1）

式（1）中，ω_1j是层次分析法计算得到的权重，ω_2j是嫡值法计算得到的权重。组合权重随n的改变而改变，当a=0和a=1时，分别对应于层次分析法和嫡值法。a如何合理的取值，有很多讨论，参照前人的研究结果和指标体系的实际情况，本研究取a=0.5。

4.2主观权重的确定一层次分析法

层次分析法主要包含建立层次结构模型、构建判断矩阵、求判断矩阵的最大特征值、特征向量归一化和一致性检验（CR<0.1）等5步。

4.3客观权重的确定一熵值法

根据信息论，指标的信息熵越小就代表着该指标提供的信息量越大，凶而在综合评价中所起的作用就会越大，权重就越高;反之，信息熵越大，权重越小。因此，可以通过计算指标的熵值，进一步判断该指标的信息量，从而得出该指标的权重。熵值法计算权重的方法主要包含将数据无量纲化、指标比重计算、指标熵值计算、差异性系数的计算和指标权重的计算5步。

5结果及分析

5.1权重分析 以准则层为例

图1为由层次分析法得出的主观权重、由熵值法得出的客观权重及主客观组合得出的综合权重的柱状比较图，由图1可以看出，主观权重与客观权重的大小是存在一定的数值差异的。水质类别、水质健康风险及水质污染风险的主观权重比客观权重分别低0. 06，0.10及0.12，富营养化的丰观权重比客观权重高0.27。最终用于水安全评价所采取的综合权重分比为：水质类别0. 32，富营养化程度0.49，水质健康风险0.06，水质污染风险0.13，在一定程度上降低了水安全评价最终的误差。

5.2水源地水安全度分析

从图2、图3可以看出，水库型水源地的水安全度明显优于河流型水源地的水安全度，地下水型水源地的水安全度最差。所有水库型水源地的水安全度从2007年至2011年都小于60。在河流型水源地中，刘浩河、桃园河、连阴河及横河的水安全度较好，很少高于60;大沽河及墨水河的水安全度较差;五沽河及龙泉河的水安全度极差，水安全度连续多年超过80，需要引起当地水安全管理部门的注意及采取必要的措施来降低水安全度。在地下水型水源地中，65%水源地的水安全度不高于60，在剩下的水源地中，院上、中障及古城水源地的水安全度较差，西桥、移风、考院、三湾庄及舞旗埠水源地的水安全度极差，水安全度在2011年都超过了80。其中考院、三湾庄及舞旗埠水源地的水安全度从2007年至2011年呈上升趋势。此外，由图三还可以清晰的看出，在2009年中，部分水源地出现反常的不规律波动现象，岙山卫、李家庄、西瓦戈庄及蓝村四个地下水型水源地的水安全度突然增高到80甚至100以上，这应该引起当地部门的足够重视。

6结语

为了减小单独使用主观法或客观法都带来的片面性影响，在综合评价中我们可以把多种赋权方法优化组合，从而使综合评价中的权重更客观、准确、有效。本研究提出了主客观赋权法相结合的组合权重，并且应用于即墨区饮用水水源地水安全评价中，这在一定程度上是权重的分配更加合理。现在组合权重还有待深入研究问题在于如何确定两种方法的权重分配，目前这方面研究方法的数学推导过于繁琐，应用性比较差，基本上不具备可操作性，至于如何准确地进行组合赋权，还有待更加深入的研究。