本站小編為你精心準(zhǔn)備了熵權(quán)可拓物元模型的水資源利用參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《西北水電雜志》2015年第二期

1模型簡(jiǎn)介

可拓物元模型是將物元R及其三要素Q、C、U記作有序的三元組R=(Q,C,U)來(lái)描述對(duì)象、特征、關(guān)系的模型，其中，Q為對(duì)象、C為對(duì)象的特征、U為Q關(guān)于C的量值。利用熵權(quán)可拓物元模型評(píng)價(jià)水資源可持續(xù)利用狀況的主要步驟如下：

1.1建立經(jīng)典物元模型為形成水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)等級(jí)物元，需劃分m級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，形成m個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)物元，每個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)物元包含n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立起水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)經(jīng)典物元模型。

1.2建立節(jié)域物元模型為形成水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)物元，建立節(jié)域物元模型，將n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)合成1個(gè)物元。水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)的節(jié)域物元模型可表示為。式中：P為水資源可持續(xù)利用程度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；Ci為等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)；Tpi為P關(guān)于Ci的每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的范圍（節(jié)域）；api、bpi分別為節(jié)域下限和上限；i=1，2，„，n。

1.3建立待評(píng)物元模型為形成水資源可持續(xù)利用程度物元，建立如下待評(píng)物元模型。式中：Q為水資源可持續(xù)利用程度；Ci為等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)；Ti為Q關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)Ci的實(shí)際值（原始數(shù)據(jù)）。

1.4計(jì)算待評(píng)物元關(guān)于各評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)聯(lián)函數(shù)關(guān)聯(lián)函數(shù)表示物元的量值取值為實(shí)軸上一點(diǎn)時(shí)，物元符合要求的范圍程度。水資源可持續(xù)利用程度的關(guān)聯(lián)函數(shù)定義為。關(guān)聯(lián)度Kj(Ti)的含義為：當(dāng)Kj(Ti)<-1，表明某一評(píng)價(jià)指標(biāo)不符合某一等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且不具備轉(zhuǎn)化為符合該等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求的條件，值越小，離該等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求越遠(yuǎn)；當(dāng)-1≤Kj(Ti)<0，表明某一評(píng)價(jià)指標(biāo)不符合某一等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但具備轉(zhuǎn)化為符合該等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求的條件；當(dāng)0≤Kj(Ti)≤1，表明某一評(píng)價(jià)指標(biāo)符合某一等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，值越大，離該等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求越近；當(dāng)Kj(Ti)>1，說(shuō)明某一評(píng)價(jià)指標(biāo)超過(guò)某一等標(biāo)準(zhǔn)要求，值越大，該指標(biāo)效果越好。

1.5計(jì)算指標(biāo)權(quán)重評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定是建模評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，權(quán)重賦予合理與否直接關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度。為有效避免指標(biāo)權(quán)重賦值的主觀隨意性，本文采用客觀賦權(quán)法——熵權(quán)法來(lái)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，具體參見文獻(xiàn)[8]。

1.6計(jì)算待評(píng)物元的綜合關(guān)聯(lián)度將各評(píng)價(jià)指標(biāo)與等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)聯(lián)度值進(jìn)行加權(quán)求和，得到加權(quán)關(guān)聯(lián)度值。按照最大隸屬度原則，在所求得的綜合關(guān)聯(lián)度值中，最大綜合關(guān)聯(lián)度值所處的等級(jí)就是水資源可持續(xù)利用程度的評(píng)價(jià)等級(jí)。

2指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建

指標(biāo)體系構(gòu)建指標(biāo)體系構(gòu)建是建模評(píng)價(jià)水資源可持續(xù)利用程度的基礎(chǔ)。遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、層次性、動(dòng)態(tài)性等原則，本文在借鑒前人研究成果[9]的基礎(chǔ)上，結(jié)合新疆和田地區(qū)水資源的實(shí)際情況，從水資源系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)4個(gè)方面入手，初步建立起由16個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成的水資源可持續(xù)利用程度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，之后對(duì)屬于同一準(zhǔn)則層的評(píng)價(jià)指標(biāo)作相關(guān)分析，相關(guān)性顯著的同類指標(biāo)只保留一個(gè)，經(jīng)篩選，構(gòu)建起包含14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)體系（見表1）。該體系包括人均水資源量（C1，m3）、單位面積水資源量（C2，萬(wàn)m3•km-2）與供水模數(shù)（C3，萬(wàn)m3•km-2）這3項(xiàng)指標(biāo)；社會(huì)系統(tǒng)包括人口密度（C4，人•km-2）、人口自然增長(zhǎng)率（C5，‟）與城鎮(zhèn)化率（C6，%）這3項(xiàng)指標(biāo)；經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)包括人均GDP產(chǎn)值（C7，元）、GDP年增長(zhǎng)率（C8，%）、耕地灌溉率（C9，%）與第一產(chǎn)業(yè)占GDP比例（C10，%）這4項(xiàng)指標(biāo)；生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)包括林草地覆蓋率（C11，%）、生態(tài)環(huán)境用水率（C12，%）、地下水開采率（C13，%）與工業(yè)廢水處理率（C14，%）這4項(xiàng)指標(biāo)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是定量評(píng)價(jià)的前提，參考文獻(xiàn)[11]，將水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為5個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：高（Ⅰ級(jí)）、較高（Ⅱ級(jí)）、中（Ⅲ級(jí)）、較低（Ⅳ級(jí)）、低（Ⅴ級(jí)），并對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)賦予分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于物元可拓學(xué)來(lái)說(shuō)，水資源可持續(xù)利用分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)值即為可拓學(xué)的物元，14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)即為物元特征，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值及評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際值即為事物關(guān)于特征的量值（見表2）。

3模型應(yīng)用

3.1研究區(qū)概況新疆和田地區(qū)位于塔里木盆地南緣，南臨昆侖山與喀喇昆侖山，北倚塔克拉瑪干沙漠，下轄和田市、和田縣、墨玉縣、于田縣、皮山縣、洛浦縣、策勒縣與民豐縣七縣一市，總區(qū)劃面積24.78萬(wàn)km2，總?cè)丝?12.34萬(wàn)人（截止2012年年底）。和田地區(qū)為典型的干旱區(qū)荒漠氣候，降雨稀少而蒸發(fā)強(qiáng)烈，多年平均降水量33.5mm，蒸發(fā)量2602mm（E20小型蒸發(fā)皿），蒸降比高達(dá)77.7，年均日照時(shí)數(shù)2610.5h，年均氣溫12.2℃，有效積溫在4200℃以上，無(wú)霜期185d。和田地區(qū)各縣市基本上是“一縣一河”，主要有安迪爾河（民豐縣）、克里雅河（于田縣）、策勒河（策勒縣）、和田河（和田市、和田縣、墨玉縣）、皮山河（皮山縣）等發(fā)源于昆侖山和喀喇昆侖山的大小河流36條，年徑流量約73.45億m3。研究區(qū)河流徑流量的季節(jié)反差極大，水資源時(shí)空、地域分配不均。由于水資源是干旱區(qū)綠洲實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的保障，因此開展水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)對(duì)于和田地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)良性發(fā)展具有重要意義。

3.2評(píng)價(jià)模型構(gòu)建（1）確定經(jīng)典物元、節(jié)域物元以及待評(píng)物元矩陣。根據(jù)上述建模原理，首先建立水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)等級(jí)的經(jīng)典物元模型，對(duì)于高（Ⅰ級(jí)）來(lái)講，j=1，則經(jīng)典物元矩陣為。（2）計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際值與經(jīng)典域和節(jié)域之間的距。利用式（5）與式（6）計(jì)算出各評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際值與經(jīng)典域、節(jié)域的距（見表3）。（3）計(jì)算待評(píng)物元關(guān)于各評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)聯(lián)函數(shù)。根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際值與經(jīng)典域、節(jié)域的距，利用式（4）計(jì)算出評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)于評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)聯(lián)函數(shù)值（見表4）。（4）計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)熵權(quán)及各評(píng)價(jià)等級(jí)綜合關(guān)聯(lián)度值。根據(jù)熵權(quán)法計(jì)算出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)wi=（0.0781，0.0708，0.065，0.0744，0.0436，0.0908，0.0586，0.0820，0.0427，0.0671，0.0815，0.1339，0.0664，0.0449）。根據(jù)表4中的關(guān)聯(lián)度值，利用式（7）、式（8）計(jì)算得各評(píng)價(jià)等級(jí)的加權(quán)關(guān)聯(lián)度和綜合關(guān)聯(lián)度（見表5）。由熵權(quán)計(jì)算結(jié)果可知，14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，熵權(quán)較大的為生態(tài)環(huán)境用水率（C12）、城鎮(zhèn)化率（C6）、GDP年增長(zhǎng)率（C8）和林草地覆蓋率（C11），熵權(quán)值分別為0.1339、0.0908、0.0820與0.0815，均超過(guò)0.08，這說(shuō)明上述4因素是目前影響和田地區(qū)水資源可持續(xù)利用的主要因素；綜合關(guān)聯(lián)度最大值為1.000，研究區(qū)水資源可持續(xù)利用等級(jí)為較高（Ⅱ級(jí)），并有向中等（Ⅲ級(jí)）轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。（5）評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)。為了檢驗(yàn)本文所建模型的準(zhǔn)確性，利用文獻(xiàn)[9]評(píng)價(jià)結(jié)果（2012年和田地區(qū)水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅱ級(jí)）進(jìn)行復(fù)核。結(jié)果表明，兩種方法計(jì)算結(jié)果完全一致，這不僅驗(yàn)證了本模型的準(zhǔn)確性，也實(shí)現(xiàn)了方法對(duì)方法的檢驗(yàn)。

4結(jié)論及討論

本文在構(gòu)建水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，嘗試采用熵權(quán)可拓物元模型，定量評(píng)價(jià)新疆和田地區(qū)2012年水資源可持續(xù)利用狀況，研究結(jié)果表明：（1）2012年，新疆和田地區(qū)水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，并有向中（Ⅲ級(jí)）轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)；生態(tài)環(huán)境用水率、城鎮(zhèn)化率、GDP年增長(zhǎng)率和林草地覆蓋率是目前影響和田地區(qū)水資源可持續(xù)利用的主要因素。（2）建立在可拓集合論和物元理論基礎(chǔ)上的物元模型，通過(guò)關(guān)聯(lián)函數(shù)和綜合關(guān)聯(lián)度來(lái)反應(yīng)評(píng)價(jià)單元對(duì)某個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，一定程度上提高了評(píng)價(jià)的精確度，熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重，有效規(guī)避了指標(biāo)權(quán)重設(shè)置的主觀隨意性，與相關(guān)研究成果比較，取得了較為滿意的結(jié)果，熵權(quán)可拓物元模型在水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)方面實(shí)用可行。（3）由于各縣（市）相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)難以獲取，本文只對(duì)和田地區(qū)水資源可持續(xù)利用情況進(jìn)行了總體評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果僅反映了研究區(qū)水資源可持續(xù)利用整體狀況，不能體現(xiàn)各縣（市）間水資源可持續(xù)利用程度的差異。下一步應(yīng)加大調(diào)研力度，努力獲取各縣（市）的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)，以縣（市）為基本單元開展水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)，揭示研究區(qū)水資源可持續(xù)利用的空間差異性。

作者：魏光輝單位：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院