基于多目标多层次决策的综合用水水平评价

□陈洪涛（伊犁花城勘测设计有限责任公司）

□和 吉 □王松林 □汪顺生（华北水利水电学院）

渭河流域降水量少，蒸发量强烈，当地水资源匮乏，自然生态环境脆弱，生产生活用水主要依赖于过境渭河水。渭河水资源作为流域自然资源中最重要的资源之一，其可持续利用是社会、经济和环境发展的基本支撑条件，对西北地区又好又快发展具有举足轻重的作用。由此可见，欲实现黄河水资源的可持续利用，合理配置有限的水资源，渭河流域的用水具有举足轻重的地位。目前，渭河流域存在防洪形势严峻、水资源供需矛盾突出、水质污染日趋加剧、水土流失治理进展缓慢等问题，用水水平整体较低，严重制约了社会经济可持续发展。因此，研究渭河流域的耗水、用水规律、排水情况和水平衡机制，进行流域综合用水水平评价，对加强渭河水资源管理，实现渭河水资源的可持续利用具有重要的现实意义和广阔的生产应用前景，具有重要的理论研究意义。

一、用水水平评价指标体系的建立

（一）建立原则

对于流域用水水平评价指标体系的建立问题，至今仍缺乏系统的研究。对于一个复杂的自然—人工二元复合系统来说，用水水平评价涉及的因素复杂、指标较多，不同区域、不同情况下有不同的用水特点。因此，在建立用水水平评价指标体系时应该遵循以下几个原则:

1.综合性

选择指标要考虑整个流域的用水水平的各个方面。

2.代表性

抓住影响流域用水的关键因素，使指标具有典型性和代表性。

3.可比性

指标在不同的流域要有相同的比较标准，能够反映不同流域的用水变化。

4.实用性和可操作性

指标应有明确的含义和可量化的方法，并且容易获取。

（二）建立的指标体系

根据影响流域用水水平的主要因素和指标体系建立的原则，结合流域的用水现状，建立流域用水水平评价指标体系，体系共分五大类指标，分别为：人均用水量；万元GDP用水量；万元工业增加值用水量；农田亩均用水量；城镇生活用水量。

二、综合用水水平评价模型

对区域用水水平综合评价是一种复杂的多目标多层次的评价决策过程，而多目标决策问题属于系统管理决策科学等交叉学科的活跃研究领域。自从20世纪60年代末开始，人们就热衷于多目标决策理论的研究，对于多目标评价或决策问题，由于评价或决策对象的优劣，在优选识别过程中并不存在绝对分明的界限，具有中介过渡性，属于模糊概念，故对应的评价也称为模糊识别。在实际工作中，对一个事物的综合评价，常常涉及到多个因素或多个指标，这就要求根据这多个因素对事物作出综合评价，而不能只从某一因素的情况去评价事物，这就是综合评判。

模糊综合评判模型的建立思想是：设U={x1，x2，∧∧，xn}为n种因素（或指标），V={v1，v2，∧∧，vn}为m种评判，由于各因素所处地位不同，作用也不一样，当然权重也不同，因而评判也不同。人们对m种评判并不是绝对的肯定或否定，因此综合评判应因该是V上的一个模糊子集

从以上分析可以看出，模糊综合决策的数学模型由3个以上要素组成，其步骤分为4步：

其一建立因素集U={u1，u2，∧∧，un}。其二给出评判集V={V1，V2，∧∧，vn}。其三建立隶属函数，根据用水水平评价的具体情况选用降半梯形分布函数确定某种因素的隶属度：

对于数值越大级别越低的指标，隶属函数可以取如下形式：

式中：x－样本中评价因子的实测值,α，b－为相邻用水水平的等级标准值；A（x）－为某种元素的隶属度。

对于数值越大级别越高的指标，隶属函数的形式则正好相反。因此R可由模糊矩阵

称R为单因素评判矩阵。

其四确定权重进行综合评判

考虑每个进行评价的因子对用水水平影响的重要程度不同，需要对不同的评价因子赋予不同的权重，组成参与评价因子的权重集。因此权重的确定是根据各指标超标情况进行加权并适当结合专家的经验，确定权重值为Wi=Ci/Si。式中：Ci为第i种用水水平的实测值，Si为第i种用水水平各级标准的算术平均值。对Wi归一划处理，得到权重集组成矩阵：

三、综合用水水平评价结果

通过对流域用水水平影响因素的综合分析，并参照全国水资源用水水平现状，选取流域内的西安市、铜川市、宝鸡市、咸阳市、渭南市、延安市、榆林市、商洛市和杨凌地区作为研究区域，并根据上述方法和计算步骤，计算出流域高用水水平（1级）的指标隶属函数。

根据上述确定权重的方法，并进行归一化处理，得到的权重集为：

A=[0.16970.25570.10450.18920.2809]

按照综合评判模型的计算方法，结合上述计算得出的权重集，并由此可以得到流域用水水平综合评价的结果为：

B=[0.12270.12600.12460.11250.09380.12600.1240 0.08750.0828]

按照最大隶属原则，根据模糊综合评判的结果，可以看出流域内隶属于高用水水平的各行政区中，铜川市、延安市和西安市的隶属度较大，即这些区域的综合用水水平在该流域中属于用水水平较高的地区；渭南市和杨凌地区的隶属度相对较小，因此该区域的综合用水水平相对较低。

四、结论

渭河流域综合用水水平整体较低，当地的社会经济可持续发展明显受到抑制。渭河流域经济社会的发展和水资源的开发利用，要遵循自然规律和经济规律，要求有序、科学合理地开发利用水资源；加大水资源保护和水污染治理的力度，走资源节约型、环境保护型的发展路子，坚持节流优先、治污为本、科学开源、综合治理的原则，在注重水利自身发展的同时，更加注重和经济社会的紧密联系，做到水资源、环境和社会的协调发展。

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