基于熵权法的农村安全饮水评价

□艾海提江·艾木拜尔（新疆和田墨玉县水利局）

1 模型创建

1.1 理论基础

热力学中熵的概念主要用于描述分子与离子运动中的不可逆过程。而后学者将这一概念引入信息论，从而产生确定权重的信息熵方法，该方法成功运用于工程技术、经济管理、决策论、农田水利等学科领域的方案比选、多目标决策等评价过程。按照信息论理论的基本思想，信息主要用于度量系统的有序程度，熵则用于度量系统的无序程度，两者符号相反，绝对值相等。熵值大小与系统无序程度正向相关，与信息的效用度反向相关，而评价指标的变异程度是影响熵值大小的正指标。

1.2 模型创建

1.2.1 熵权法模型

综合考虑评价指标的变异程度，通过熵值的计算确定指标权重值，并进行所有评价指标的加权平均，得到综合评价结果，流程如下：

1.2.1.1 原始数据矩阵归一化处理

样本个数为m，评价指标个数为n，原始矩阵A=（αij）m×n（i=1，2，3，...，m；j=1，2，3，...，n），为保证评价结果的客观性与合理性，需进行指标矩阵的归一化处理，求得矩阵R=（rij）m×n（i=1，2，3，...，m；j=1，2，3，...，n），其中rij是评价对象i在评价指标j下的标准值，rij∈［0，1］。

越大者越优的指标，归一化公式：

越小者越优的指标，归一化公式：

1.2.1.2 确定熵值

评价对象为m，评价指标为n的情况下，第j个指标的熵值计算公式：

1.2.1.3 确定熵权

在确定了熵值的基础上，便可运用下式计算第j个评价指标的熵权：

评价指标权重作为定量指标用于评价各个指标的相对重要程度，所以指标权重计算结果是否准确直接影响到评价结果的准确性。

1.2.2 综合评价模型

通过运用熵权法模型计算出熵值与熵权后，便可进行农村饮水安全评价，笔者运用基于熵权法的综合评价法进行评价，模型如下：

式中：Fi为农村安全饮水评价综合指标；wj为第j项指标权重；rij为评价对象i在评价指标j下的标准值，rij∈［0，1］。若计算得Fi∈［0，0.50］时，等级为Ⅰ级，农村安全饮水程度为不安全；Fi∈［0.50，0.75］时，等级为Ⅱ级，较不安全；Fi∈［0.75，0.90］时，为Ⅲ级，稍安全；Fi∈［0.90，0.95］时，为Ⅳ级，较安全，Fi∈［0.95，1］时，为Ⅴ级，安全。

2 模型应用

2.1 区域农村安全饮水现状

墨玉县萨依巴格乡普卡村离墨玉县城40 km，全村农民到目前为止饮用渠道水（由喀河引来的普卡支渠水），虽然上游没有居民区、工厂等污染源，因项目区属于多风区、全年内沙尘暴天数较多，地表水经常被沙尘污染，另一方面冬季结冰时无法正常供水，农牧民用各种交通工具由河道提水饮用。

农村安全饮水工程建设范围为墨玉县萨依巴格乡普卡村。工程可解决萨依巴格乡普卡村所属共1 375人和9 585头牲畜（设计年）的人畜饮水安全问题。该工程包括新建水源工程和管网工程等两大部分。通过完成以上建设任务可根本上解决普卡村农牧民饮水安全问题，保障全村农民能喝上干净水、全年正常供水，饮用水供应条件达到农村饮水提质增效“十三五”规划上的基本要求。

2.2 农村饮水安全评价指标体系的构建

综合考虑研究区域范围内的具体情况及各区域之间的特征差异，设置目标层、准则层和指标层三个层次的评价指标，准则层指标细分为水质、水量和供水三个角度，进一步细化为氟超标人口占比、苦咸水超标人口占比、地表水污染人口占比、地下水污染人口占比、其他水质超标人口占比、饮水安全普及率、水源不达标人口占比、水量不达标人口占比、用水方便程度人口占比、集中供水普及率、供水到户普及率、集中供水方式稳定程度、饮用地下水人口占比等13个指标（图1）。

图1 农村饮水安全评价指标体系图

2.3 确定指标权重

将《墨玉县农村饮水安全现状调查报告》（2015）作为基本数据源，设计研究区域农村饮水安全评价指标样本，并采用式（1）和（2）进行原始数据归一化处理，结果详见表1。

表1 样本数据归一化处理结果表

在评价农村安全饮水状况时，既要体现区域农饮安全保障情况，又要具体分析影响农饮安全的重要指标，从上述归一化处理结果可以看出，影响区域农村安全饮水水质的主要指标是饮水安全普及率、供水到户普及率、地下水污染人口占比、集中供水普及率及用水方便程度占比。

2.4 区域农村安全饮水评价

运用式（5）计算区域农村饮水安全评价综合指数，并根据综合指数取值大小判断相应的安全等级与安全状况，详见表1和表2。

表2 普卡村农村饮水安全评价综合指数及安全等级、安全状况表

3 结论

在进行农村安全饮水评价过程中，关键问题是各指标权重的合理确定，笔者运用熵权法对于对各个影响指标进行了赋值，并计算出各指标权重，尽可能排除评价过程中所可能遇到的人为因素的干扰，保证了评价结果的客观准确。结果表明，现阶段墨玉县萨依巴格乡普卡村农村饮水安全状况基本处于较不安全状态，且农村饮水安全保障程度呈现明显的地域差异，为此必须采取妥善措施尽快解决上述问题。

［1］周振民，周玉珠，基于熵权法的河北省农村饮水安全评价［J］，中国农村水利水电，2013（8）：58-61.

［2］甘霖，张强，李大斌等，基于熵权的尼梅罗指数法在农村生活饮用水评价中的应用［J］，现代预防医学，2010，37（20）：3821-3823.

［3］许剑辉，解新路，张菲菲，结合熵权的综合水质标识指数法在水质评价中的应用［J］，广东水利水电，2011（3）：35-37.