基于多层级灰色理论的重金属污染水资源开发潜力评价

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1、基于多层级灰色理论的重金属污染水资源开发潜力评价摘要：利用多层次评价法甄选与湘江长株潭段密切相关且关联系数超过0.51的指标，赋予相应的权重值.通过建立灰色束函数和灰色矩阵计算重金属污染下湘江长株潭段水资源开发潜力大小.结果表明，多层级灰色理论可用于对水资源开发潜力的评价过程中.湘江长株潭段水资源开发潜力系数为2.983，属于次高层级范围＼[2.500，3.250＼]之内，说明湘江长株潭段水资源开发潜力在一定时间范围内都比较高.关键词：多层级灰色理论；重金属；水资源污染；开发潜力；资源评价中图分类号：X522文献标识码：A水资源潜力，也叫水资源承载力或水环境容量

2、.是指一定时期内，在不引起环境退化前提下区域可供开发利用的水资源的数量.13主要包括新开发可供利用的水源数量和因水资源开发利用技术提高而节余储备的水资源数量.水资源开发潜力与社会生产生活、区域环境以及经济发展状况密切相关.湘江长株潭段是湖南经济发展的核心地域，区域GDP总量占全省的80%.据统计，在湘江长株潭段50多公里的沿河谷地，分布着大大小小约700多家制造、加工、冶金、电子、制革和化工等类型的企业，每年约有29308吨含有大量重金属元素和化合物的工业废水直接排入湘江，给湘江带来了严重的重金属污染，严重影响了长株潭沿河居民的生产生活，长株潭区域经济社会的发展

3、和城市群产业结构的调整.因此，开展重金属污染背景下湘江长株潭段水资源开发潜力的评价意义重大.水资源评价是在20世纪80～90年代开展起来的，现在国际上对水资源承载力评价理念和体系比较先进.Daily和Ehrlich＼[1＼]认为水资源承载力或者开发潜力的研究应该归属于水源的可持续性利用研究范畴.Sagoff.M＼[2＼]坚持水资源承载力与地方经济发展、水资源可持续开发的安全战略密切相关.在研究方法的探索上，Priskin＼[3＼]采用了矩阵分析法研究自然资源的开发潜力.中国学者更多的是关注水资源开发潜力的研究.师俊萍等＼[4＼]运用灰色关联分析法评价了水资源环境

4、.曾光明等＼[5＼]用灰色类聚模型开展了水环境质量和水资源利用领域的研究.以上学者及其成就都是从不同角度对水资源开展了某个方面的研究，其先进性和局限性并存.13多层级灰色评价法＼[5-7＼]是灰色理论和多层次评价法（AHP）的结合，常用来研究例证不典型、信息量不足的研究目标，通过一定的程序最终形成决策.用多层级灰色理论对重金属污染背景下的湘江长株潭段水资源开发潜力进行评价，有助于对水资源的利用和保护做出正确的决策.采用灰色数学矩阵来推断重金属污染下湘江长株潭段水资源开发潜力大小，不仅可以为管理层提供可靠的实践参数，同时可以为具有巨大不确定因素和不完整信息的水资源

5、科学合理的应用提供研究方法.1研究方法1.1指标体系的建立1.1.1指标体系优化原则指标本身就是客观事实的现象和本质的反应，是描述矛盾系统的框架体系，也是研究目标的集合.开展指标选择工作必须遵循5个优化原则，即：统计原则、科学原则、综合原则、等级原则和比较原则.1.1.2指标体系的构建13根据上述五个优化原则，在建立重金属污染的湘江长株潭段水资源评价指标体系时，水资源污染尤其是重金属污染程度，水资源开发特质，综合信息以及水资源开发的现状都是首要考虑因素.同时，位于湘江中下游的长株潭城市群达12.8%的高速发展的地方平均GDP水平，城市扩展速率，人口增长速率，城市

6、水资源供需矛盾及重金属污染程度短期内的持续性等客观因素也是必需考虑的因素.指标间的关联系数则是准确反应水资源变化和发展的介质参数，在受重金属污染的湘江长株潭段水资源涉评的指标中，现有水资源的可利用率是必然的第一参照指标，可以记为X0k（k=1，2，…，N），N为指评价因子数，其他相关指标记为Xik（i=1，2，3，…，M），M为可比较指标数量）.通过层次分析法（AHP）的优选，指标最终分为三级.一级指标是研究目标W，二级指标是Ui，主要包括长株潭城市群水资源的特点，农业生产状况，工业生产状况和社会生活等指标群.三级指标为24个，记为Vj，指标设定如表1所示.其中

7、工业污水、农业生产污水，部分城市生活污水与城市公用事业用水等都不同程度地反映重金属污染的载体.根据它们在现实生产生活中的重要性和在上一级指标中的影响度，分别赋予不同的权重系数.1.2多层级灰色系统在湘江长株潭段水资源潜力开发研究中的实践运用1.2.1灰色关联系数的建立在确定最有效的评价指标的基础上，建立起各级各类研究指标的灰色关联系数，具体计算公式如式（1）：由于湘江长株潭段地形地貌、径流本身状况和流经地自然和经济环境的复杂性，使得本研究的原始研究信息过于分散，关联系数计算结果不同，指标的唯一性也难以计算，指标间的比较相对困难.因此，笔者选择最简单的加权平均法将

8、整个关联系数集中设定在某