基于模糊決策理論的水資源優(yōu)化配置方案評(píng)估探析

張 泓

（遼寧法庫(kù)縣抗旱服務(wù)中心，遼寧法庫(kù)110400）

（2）可將上述矩陣Ak轉(zhuǎn)化為模糊一致性矩陣［6］，如式（3）所示∶

基于模糊決策理論的水資源優(yōu)化配置方案評(píng)估探析

張 泓

（遼寧法庫(kù)縣抗旱服務(wù)中心，遼寧法庫(kù)110400）

為有效提升區(qū)域水資源優(yōu)化配置方案比選過(guò)程的客觀性與科學(xué)性，探索了基于層次分析法的流域水資源配置方案綜合評(píng)估指標(biāo)體系，構(gòu)建了基于模糊決策理論的水資源優(yōu)化配置方案評(píng)估模型，通過(guò)分析流域的水資源現(xiàn)狀、水資源利用效率、區(qū)域防洪水平以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)等方面的指標(biāo)優(yōu)度數(shù)值，從而優(yōu)選最佳的水資源配置方案。實(shí)例應(yīng)用表明，該模型可有效降低評(píng)估優(yōu)選過(guò)程中的主觀因素，方案評(píng)估結(jié)果客觀可靠。研究可為區(qū)域水資源優(yōu)化配置方案的評(píng)估優(yōu)選提供決策依據(jù)。

模糊決策理論；層次分析法；水資源配置；方案評(píng)估

引言

水資源優(yōu)化配置方案旨在充分考慮區(qū)域水資源配置現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，依據(jù)合理高效、公平的原則，由經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及生態(tài)環(huán)境等角度出發(fā)，綜合分析區(qū)域水資源的不同作用與屬性。同時(shí)對(duì)該區(qū)域水資源配置在生態(tài)環(huán)境、生活以及生產(chǎn)中的配置合理性以及滿足程度進(jìn)行探析，從而實(shí)現(xiàn)評(píng)估該區(qū)域規(guī)劃配置與現(xiàn)狀配置條件下的水資源綜合效益值，進(jìn)而判別該水資源配置方案的優(yōu)劣程度，闡明其與規(guī)劃水平年水資源配置標(biāo)準(zhǔn)的變化趨勢(shì)合理程度。近年來(lái)，多目標(biāo)評(píng)估方法在水資源優(yōu)化配置方案優(yōu)選中應(yīng)用廣泛，層次分析法因其可將主觀判別與抽象思維數(shù)量化與規(guī)范化，從而使得評(píng)估過(guò)程的計(jì)算簡(jiǎn)潔明了，并在很大程度上降低了不確定要素的影響程度，強(qiáng)化了決策思維的一致性。鑒此，本文通過(guò)構(gòu)建基于模糊決策理論的層次分析模型，以期將水資源優(yōu)化配置方案中各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)數(shù)量化，從而探究該方法在水資源配置方案評(píng)估中的適用性。

1 模糊決策理論層次分析模型構(gòu)建

1.1水資源優(yōu)化配置評(píng)估指標(biāo)體系建立

可根據(jù)被評(píng)估的水資源優(yōu)化配置方案來(lái)選定各評(píng)估層次的準(zhǔn)則要素，從而構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系，并運(yùn)用層次分析法來(lái)為各評(píng)估體系指標(biāo)賦值權(quán)重。采用專(zhuān)家咨詢法對(duì)各層級(jí)指標(biāo)實(shí)施客觀評(píng)判，依據(jù)1～9標(biāo)度法來(lái)為各評(píng)估指標(biāo)間的重要性程度定量賦值。同時(shí)，結(jié)合專(zhuān)家咨詢意見(jiàn)建立判別矩陣，并進(jìn)行一致性水平檢驗(yàn)?？刹扇》礁ㄇ蟮酶髦笜?biāo)的相對(duì)權(quán)重值E，計(jì)算如式（1）所示∶

式中，aij表示判別矩陣A各要素；n表示矩陣的階數(shù)。

1.2模糊決策模型構(gòu)建

可通過(guò)模糊一致性矩陣來(lái)優(yōu)選水資源配置方案，組要包括如下步驟∶

（2）可將上述矩陣Ak轉(zhuǎn)化為模糊一致性矩陣［6］，如式（3）所示∶

其中，

（3）依據(jù)方根法可求得水資源優(yōu)化配置方案Ai相對(duì)要素rk的優(yōu)度數(shù)值具體可由式（4）計(jì)算∶

其中，

（4）依據(jù)層次分析法可求得各層級(jí)的指標(biāo)所屬權(quán)重值，從而可計(jì)算水資源配置各方案的綜合優(yōu)度數(shù)值Vi，具體計(jì)算如式（5）所示∶

式中，ωi表示第i個(gè)指標(biāo)要素的權(quán)重值。其中，Vi值越大則表示該水資源配置方案越優(yōu)秀。

2 模型實(shí)例應(yīng)用與分析

以我國(guó)北方某內(nèi)陸河流域?yàn)槔?，采用上述?gòu)建的評(píng)估模型優(yōu)選該流域水資源配置方案。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及歷史資料分析可知，該流域水資源時(shí)空分配呈現(xiàn)明顯的春旱夏澇趨勢(shì)，流域農(nóng)業(yè)灌溉方式相對(duì)落后，部分區(qū)域土壤鹽堿化問(wèn)題突出，農(nóng)作物產(chǎn)量相對(duì)較低。該流域?qū)儆诘湫偷拇箨懶詺夂騾^(qū)，因此，選取該流域?qū)嵤┧Y源優(yōu)化配置方案的優(yōu)選探析具有典型的代表性意義。

在充分考慮該流域氣候條件以及地理環(huán)境因素的前提下，依據(jù)該地區(qū)水資源分配實(shí)際情況，將經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及生態(tài)要素融入該流域的水資源綜合配置規(guī)劃中，從而提出如下水資源配置方案∶①在該地區(qū)修建地表攔蓄水庫(kù)，此作為第一種方案；②在修筑地表攔蓄水庫(kù)的同時(shí)，加大區(qū)域地下水的開(kāi)采力度，此作為第二種方案；③在修筑地表攔蓄水庫(kù)、開(kāi)采地下水的同時(shí)，興建水源調(diào)蓄池，此作為第三種方案。針對(duì)上述方案的評(píng)估指標(biāo)體系可如表1所示。

表1 水資源配置方案評(píng)估指標(biāo)體系

2.1層次指標(biāo)權(quán)重確定

依據(jù)1～9標(biāo)度值法以及專(zhuān)家咨詢法，對(duì)該流域的水資源配置方案各層指標(biāo)實(shí)施對(duì)比，在通過(guò)一致性水平檢驗(yàn)以及矩陣運(yùn)算之后，可求得該流域水資源評(píng)估體系各層級(jí)指標(biāo)的權(quán)重值E。該流域水資源優(yōu)化配置方案各層級(jí)指標(biāo)權(quán)重值如表2所示。

表2 流域水資源優(yōu)化配置方案各層級(jí)指標(biāo)權(quán)重值

2.2優(yōu)先關(guān)系矩陣構(gòu)建

通過(guò)測(cè)定及對(duì)比各水資源配置方案層級(jí)指標(biāo)，可構(gòu)建涵蓋流域水質(zhì)現(xiàn)狀、水量現(xiàn)狀、地下水變化現(xiàn)狀、水資源損耗率、地表水使用效率、防洪水平、工程耗資以及單位水量開(kāi)采成本在內(nèi)的指標(biāo)評(píng)估矩陣Ak（k＝1，2，…，8），將矩陣Ak轉(zhuǎn)化為模糊矩陣Bk，具體如下∶

2.3水資源配置方案優(yōu)選評(píng)估

依據(jù)式（4）可求得水資源配置各方案指標(biāo)的優(yōu)度數(shù)值，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

2.4水資源配置方案評(píng)估結(jié)果

依據(jù)表3計(jì)算所得的水資源配置方案評(píng)估指標(biāo)優(yōu)度數(shù)值可知，采用方案三在水質(zhì)及水量指標(biāo)方面明顯優(yōu)于方案二及方案一，而方案三的其余各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的優(yōu)度數(shù)值相較于其余兩方案均屬于折中水平。

表3 水資源配置方案指標(biāo)優(yōu)度數(shù)值

依據(jù)式（5）以及表2中指標(biāo)優(yōu)度數(shù)值數(shù)據(jù)，可計(jì)算方案一、方案二以及方案三的綜合優(yōu)度數(shù)值分別為∶0.319，0.322以及0.359，，即在加權(quán)后的綜合優(yōu)度數(shù)值最大，說(shuō)明方案三優(yōu)于方案一與方案二，方案三即為該流域水資源配置的最優(yōu)化方案。究其原因，方案三在修筑地表攔蓄水庫(kù)、開(kāi)采地下水的同時(shí)，通過(guò)興建水資源調(diào)蓄池來(lái)協(xié)助地表攔蓄水庫(kù)調(diào)配水源，從而實(shí)現(xiàn)了區(qū)域地表水與地下水資源的科學(xué)統(tǒng)一調(diào)配使用。針對(duì)方案一而言，修建單一的地表攔蓄水庫(kù)將占用大面積土地資源，因此其工程耗資過(guò)大。對(duì)于方案二而言，針對(duì)區(qū)域地下水資源的過(guò)度開(kāi)采，可能引發(fā)區(qū)域地下水降落漏斗，對(duì)流域的地質(zhì)條件以及生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。綜合而言，第三種水資源配置方案，即在修筑地表攔蓄水庫(kù)、開(kāi)采地下水的同時(shí)，興建水源調(diào)蓄池，無(wú)論在對(duì)流域生態(tài)環(huán)境的維護(hù)以及方案實(shí)施的可行性、投資規(guī)模適度性方面均優(yōu)于其余兩種方案。

通過(guò)上述計(jì)算與論證分析可知，采取基于模糊決策理論的層次分析模型計(jì)算上述三種水資源配置方案，計(jì)算結(jié)果同論證分析結(jié)論一致，說(shuō)明該方法與模型適用于水資源配置方案的論證優(yōu)選。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)建立水資源配置方案優(yōu)選評(píng)估指標(biāo)體系，采取構(gòu)建的模糊決策層次分析模型評(píng)估流域的水資源配置方案，并將計(jì)算結(jié)果同綜合論證分析結(jié)論比較，結(jié)果說(shuō)明基于模糊理論的層次分析模型在水資源優(yōu)化配置方案的優(yōu)選中具有較強(qiáng)的適用性。該模型具有較好的嚴(yán)密性且計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)潔明了，有效克服了方案比選的主觀影響，對(duì)區(qū)域水資源優(yōu)化配置方案的優(yōu)選具有一定借鑒價(jià)值。

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T V 213.4

：A

：1672-2469（2016）05-0036-03

D0I∶10.3969/j.i s s n.1672-2469.2016.05.015

2015-10-22

張 泓（1970年—），女，工程師。