基于博弈论法的银川市地下水资源承载力评价.pdf
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1、人民黄河YELLOWRIVER第45卷S12023年6月Vol.45,Sup.1Jun.,2023收稿日期:2022-09-10基金项目:宁夏自然科学基金资助项目(2021AAC03450,2021AAC03449);宁夏地下水资源环境信息系统(二期)项目作者简介:李洪波(1984),女,吉林长春人,高级工程师,主要从事水资源、生态环境方面的研究工作E-mail:基于博弈论法的银川市地下水资源承载力评价李洪波,王成文,吴瑞,张勃(宁夏回族自治区水文环境地质调查院,宁夏 银川 750021)摘要:为了提高银川市地下水资源承载力评价精度、优化水资源配置、促进水资源与生态环境和谐发展,采用模糊综合评
2、价法,建立包含11个指标的评价体系,利用层次分析法求取主观权重、熵权法获得客观权重,引入博弈论求取组合权重,规避主客观单一赋权方式的缺陷,评价了银川市地下水资源承载力,并利用障碍度函数分析了影响承载力的障碍因素。结果表明:银川市地下水资源承载力呈先上升后下降的趋势,承载力综合得分均小于0.5,总体承载能力较小;承载力的变化趋势与地下水资源总量、人均地下水占有量减少以及工业废水排放量先降低后增长的特征相关。银川市地下水资源承载能力虽有一定潜力,但已经接近极限,需要加强水资源管理、调整用水结构和模式、提高节水意识。关键词:博弈论;层次分析法;熵权法;地下水资源承载力中图分类号:TV213.4;P6
3、41.8文献标志码:Adoi:10.3969/j.issn.1000-1379.2023.S1.022银川市近年来社会经济快速发展、人口迅速增加、工农业和生活用水不断增加,造成部分地区形成地下水降落漏斗,地下水质恶化,水资源承载力可持续性面临挑战,因而有必要对承载力进行准确评价,为银川市优化水资源配置、促进水资源与生态环境的和谐发展提供参考。目前,地下水资源承载力评价方法主要有主成分分析法、熵权法、层次分析法(AHP)、投影寻踪法、模糊综合评价法、人水和谐评估方法等,上述方法多通过建立评价指标体系,计算指标权重来评估地下水资源承载力。确定权重的方法分为主观赋权法和客观赋权法,主观赋权法主要有德
4、尔菲法、环比评分法、AHP法、二项系数法等,客观赋权法主要有均方法、主成分分析法、熵权法等。主观赋权法和客观赋权法各有优缺点,主观赋权法侧重反映决策者的意向,客观性差,但解释性强;客观赋权法侧重数学理论,从客观数据出发,虽不受决策者的主观因素影响,且权重精度较高,但解释性差,甚至结论与事实相悖。本文采用模糊综合评价法,其中权重采用主客观组合赋权的方法,选取主观赋权AHP法和客观赋权熵权法,并以博弈论为理论基础求得最终组合权重,达到规避主客观赋权法各自的缺陷,进而求得相对科学合理的组合权重,提高地下水资源承载力评价精度和可靠性。1研究区概况银川市位于我国西北内陆区,西倚贺兰山、东临黄河,多年平均
5、气温8.5,多年平均降水量181 mm,多年平均水面蒸发量 1 584.9 mm,属干旱半干旱气候区。海拔 1 0501 150 m,地貌单元自西向东依次为山前洪积扇、黄河冲湖积平原、洪积扇与冲积层过渡带的风积地貌。含水层岩性以细沙、粉细沙为主,厚3070,潜水水位埋深18,溶解性总固体0.33.6mg/。补排关系以渠系渗漏补给、灌溉入渗补给和蒸发排泄为主,总体径流方向自西南向东北,最终汇入黄河。2研究方法选取地下水资源承载力评价指标1,建立评价指标体系和模糊关系矩阵,对于建立的指标体系分别进行AHP和熵权法赋权,利用博弈论求取组合权重,根据组合权重与模糊关系矩阵求得综合评定矩阵,将综合评定矩
6、阵和综合得分作为地下水资源承载力高低的评定标准。2.1评价指标体系构建在前人研究基础上2选取11个评价指标构建评价指标体系。数据来源于20152019年 宁夏统计年鉴 宁夏水资源公报 等,并通过计算整理得到指标权重及隶属度(见表1、表2)。2.2AHP法AHP法是系统工程理论中一种简易确定权重的方法,其原理是将一个模糊、复杂问题中的各要素按照相互关联以及隶属关系,划分成多个有序层次,形成多目标、多准则决策方法。AHP法步骤一般包括建立递阶层次结构模型(见表1)、构造所有层次的判断矩阵、计算权重向量、一致性检验等。详细计算步骤见文献 2。2.3熵权法熵是对信息量和不确定性的度量。当信息量越大,不
7、确定性就越小,熵也就越小。熵权法就是根据各指标的变异程度,计算出各指标的熵权,步骤见文献 3。2.4基于博弈论的组合赋权法博弈论是运筹学领域的一门重要学科,用于分析多个决策主体行为相互影响时的理性行为及其决策均衡的问题。在决策过程中,当博弈各方为寻找共同利益最大化时,不得不出现妥协,使各决策方权重与组合权重之间偏差之和最小,从而实现共同利益最大化。博弈论的组合赋权步骤3如下。设AHP法权重向量为u1、熵权法权重向量为u2,构造一个基本权重集u1,u2。组合权重向量u*为u1和u2在某种规则条件下的线性组合,这样组合赋权就变成求解组合系数a1、a2:u*=a1uT1+a2uT2(1)上面所提到某
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