王 磊

（山東東營市水利局，山東東營 257091）

在新時期發(fā)展過程中，水資源危機問題已成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的一大因素，甚至成為世界性發(fā)展的難題之一。在人類大力倡導可持續(xù)發(fā)展理念的同時，必須加強對水資源危機的重視程度，不斷實現(xiàn)水資源的健康、持續(xù)性利用。關注水資源短缺、洪澇災害、環(huán)境污染等問題；構建專業(yè)化、綜合化的水資源管理體系，促進水資源的協(xié)調(diào)性管理；通過完善水資源可持續(xù)利用的指標體系，采取多屬性決策與風險分析理論方法；具有重要的現(xiàn)實意義。

1 高維空間降維理論與方法應用

隨著計算機技術的發(fā)展與完善，高維數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析已經(jīng)投入使用。在解決一些實際問題過程中，數(shù)據(jù)的維數(shù)比較高，并且其演變過程受到各種因素的影響與制約，為了減少無用信息的影響，在初始認識問題過程中，必須具備“廣納變元”思想，因此采用多元分析方法已成為普遍趨勢。但是這一過程中遇到的實際問題也不容忽視，那就是隨著維數(shù)的不斷增多，計算難度越來越大。例如，當維數(shù)有所增加之后，數(shù)據(jù)樣本點就會變多，但是散落在高維空間的樣本點較為稀疏；因此，當前必須采取一定的措施與方法，解答多維問題。

（1）實現(xiàn)大系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)與劃分，將需要研究的系統(tǒng)劃分為若干個維數(shù)偏少的子系統(tǒng)，然后再一一處理。

（2）有關非線性的多維問題，可考慮渾濁優(yōu)化、遺傳算法等方式。

（3）現(xiàn)代多元統(tǒng)計方法的應用范圍有所不同，一般可將統(tǒng)計方法運用于指標的篩選中。但是以水資源管理的指標分類來看，采取聚類分析方法效果不佳[1～2]。一般可以根據(jù)評價對象的性質、特征等，對指標實行分類，結合應用經(jīng)驗來看，如果采取主成分分析方法，在水資源管理中應用較為合適。

2 主成分分析理論與方法應用

2.1 主成分分析方法的基本思路

對于評價指標來說，可以作為指標變量來應用，不同的變量反映了指標的不同信息，并且在變量之間出現(xiàn)相關性、重疊性管理。通過采取多元統(tǒng)計方法，對多變量問題進行分析，如果變量過多，可能提高計算量與計算難度，過于復雜。但是人們往往希望以最少的變量獲得最多的信息，采取主成分分析方法，則可較好地解決這一問題。因此，在水資源管理的多屬性決策中，對某一具體指標反映的變量比較多，而這些變量之間同時存在了起到支配作用的有效變量[3]。

2.2 主成分分析方法的計算

對于主成分分析的理論，可以通過數(shù)學語言進行描述，具體分析如下。

分別設置n個指標，為X1、X2、X3…，Xn，這些指標分別反映了各個對象的特征，因此每個對象相應的指標值就是樣本值，定義為n維向量；假設共有m個n維向量，那么以矩陣表示如下：

在公式（1）中，每一行數(shù)據(jù)就是一個具體方案的指標，以統(tǒng)計學來看，主成分分析的思路為：已知獲得數(shù)據(jù)矩陣，則尋找能夠客觀反映n個指標的線性函數(shù)：

通過這種方法，客觀反映各個指標的變化[4～5]。

主要成分分析的運用，可劃分為以下兩大步驟：首先，獲得樣本中協(xié)方差矩陣（V）；其次，計算該矩陣中，最大特征根（λ）以及相應的象征向量（α），即：

也就是需要計算的主成分分量。

3 水資源管理的評價指標體系

3.1 理論分析

有關水資源管理水平的評價，可有效保障水資源的利用效率，提高區(qū)域水資源的利用效果，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標，同時優(yōu)化生態(tài)環(huán)境建設。因此，構建有效的指標體系，必須奠定在可持續(xù)發(fā)展的基礎上，盡量選擇對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展影響較大的因素。在發(fā)展過程中，離不開資源消耗問題，而考慮到水資源的稀缺現(xiàn)狀，必須加強對水資源使用效率的關注，提高發(fā)展的協(xié)調(diào)性；對于不同行業(yè)來說，使用水資源應該保障適度性，而評價過程也可通過用水定額來體現(xiàn)[6]。

3.2 構建指標體系的原則

對于區(qū)域性的用水指標來說，在選擇過程中應主要遵循以下原則。

（1）重要性。對于反映問題來說，指標并不是單一化的，有些指標發(fā)生變化之后，可能無法正常反映用水水平的評價結果。如果這些目標繼續(xù)保留或使用，將影響綜合評價正確性。

（2）完整性。為了對不同時間、不同地區(qū)的用水水平進行綜合與合理的評價，所選擇的指標應該將整個指標空間完全覆蓋，確保指標的完整性。

（3）必要性。對于選擇的指標來說，并不是數(shù)量越多就越好，如果各個指標之間存在較高的相關度，那么就會加大信息冗余量，也將對用水水平產(chǎn)生影響。因此在篩選指標過程中，應將不必要的指標剔除。

（4）可比性。對于選擇的指標，可能分布在不同的時間、不同的區(qū)域，因此選擇指標應注意確保其時間段、區(qū)域的可比性，再加上完善的評價方法，才能更好地規(guī)避決策風險，提高決策科學性[7]。

（5）可操作性。所謂可操作性，一方面強調(diào)指標體系的適應性，不得采用過于復雜的結構形式；另一方面強調(diào)指標具有定量和定性雙重特征，但是對于一些定性指標來說，如果不能實現(xiàn)量化處理，則不宜在指標體系中應用，以免對評價計算結果造成影響。

3.3 水資源配置方案的評價

對于水資源管理的多屬性決策與風險分析來說，衡量一個評價方案好壞關鍵在于最終效應水平，如經(jīng)濟效應、社會效應、生態(tài)效應等；同時又可將每一個指標劃分為若干等級，充分考慮技術方案的可行性；因此可以說，水資源規(guī)劃方案就是一個多指標的評選過程，即多屬性決策問題，而相應的評價方法也具有綜合性特征。對于體現(xiàn)方案好壞的各項綜合指標來說，如技術可靠性指標、社會效應指標、生態(tài)環(huán)境指標等，都屬于定性指標形式，但是定性指標經(jīng)常出現(xiàn)各種問題，原因分析如下。

（1）人們的認知水平具有一定限度，但是指標自身難以量化處理。

（2）對于個別指標來說，如果實現(xiàn)量化過程，需要付出一定成本，而針對一些方案中的評價問題，往往不劃算。

（3）在評價過程中，一些指標不需要再進行量化，否則過分的強調(diào)定量化問題，可能反而對結果造成影響。但是如果采取定性指標方式，可能評價結果更加適宜。例如，在評價某個區(qū)域是否實現(xiàn)了“節(jié)水型社會”的目標，就需要制定一套完備的考核指標方案，將指標運用到實際工作中，但是注意避免指標數(shù)量的片面性，既要對社會節(jié)水效果產(chǎn)生積極作用，也要避免浪費人力、財力。

從大量實踐經(jīng)驗表明，與水資源管理相關的評價主要集中于水質評價、水利工程評價、水災害評價等方面，同時也包括了區(qū)域性、流域性的水資源可持續(xù)利用，可采取AHP、模糊綜合、灰色關聯(lián)度等評價方法，或者通過若干方法的耦合之后，獲得相應方法。若想較好地改善定性問題，選用模糊綜合評價方法較為適宜，但是在綜合評價水問題過程中，卻存在諸多不足之處，主要由于在水資源評價方案中，涉及到各方面的評價指標，而每一個指標隸屬函數(shù)的設置并非易事[8]。真正解決問題，必須尋找有益方法，并實現(xiàn)多指標的綜合評價，既可處理定性指標，又可保障可操作性。

4 結論與思考

當前，雖然我國在水資源管理的多屬性決策和風險分析中，已經(jīng)取得一定進展，但是從具體實踐與應用方面來看，仍存在一些問題有待深入探究。

（1）對于決策分析問題，必須對未來進行客觀、精準地預測。當前有關水問題的預測研究成果較多，計算機技術、數(shù)學理論等廣泛應用，如遙感技術、地理信息系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡等，但是有關區(qū)域用水、供水等預測，還沒有涉足，在實際應用過程中，也缺乏被認可的技術支持。

（2）有關區(qū)域水資源可持續(xù)利用的相應評價指標體系，當前尚未完全建立，尤其在評價指標的定量化處理方面，研究成果偏少。

（3）在評價模型中，涉及到諸多不確定因素，過去在指標不確定性方面的研究比較多，但是在決策環(huán)境不確定度方面卻很少提及。在水利工程可靠性、洪水災害等研究中，風險問題集中體現(xiàn)，而區(qū)域水資源規(guī)劃的不確定性、風險性卻有待完善。

（4）確定水資源管理的評價指標體系，包括系統(tǒng)構建、風險評價、多屬性決策等，但是多方面融合的研究并不多，系統(tǒng)性有待加強。

（5）有關新理論、新方法的研究比較少。雖然近年來的應用數(shù)學較為深入和廣泛，并且出現(xiàn)了各種理論和方法，如系統(tǒng)科學理論、渾濁算法、智能決策系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、物元可拓集理論以及粗糙集理論等。同時，數(shù)學建模和計算工具的應用也在不斷完善，都在水資源管理方面提供了十分有利的條件，但是實際應用過程中，卻沒有獲得實效性的成果。

[1]陳繼光.水資源管理中的多指標灰區(qū)間數(shù)關聯(lián)決策模型[J].數(shù)學的實踐與認識,2011（17）

[2]趙立明.流域水資源調(diào)配評價決策支持系統(tǒng)開發(fā)及應用研究[A].中國水利水電科學研究院:水文學及水資源，2006

[3]徐志偉.基于多屬性決策的城市水資源分配方案的選擇[J].城市發(fā)展研究,2011（6）

[4]陳思源.水資源利用倫理與城市水資源管理決策優(yōu)化[J].城市發(fā)展研究,2010（3）

[5]鄒進.水資源管理中模糊多屬性決策問題研究[J].水資源與水工程學報,2006（4）

[6]楊婷,陳海濤.粗糙集理論在水資源管理群決策中的應用[J].華北水利水電學院學報,2010（6）

[7]邱林,余玉敏.區(qū)間數(shù)多屬性決策在水資源管理中的應用[J].人民黃河,2008（7）

[8]金磊.基于雙重不確定性理論的水資源決策系統(tǒng)研究[J].廈門理工學院學報,2010（4）