2024年6月10日发(作者：马祺然)
第２ｏ０９年第５期
商 业 经 济
Ｎ０．５．２ｏ１）９
（总第３２６期） ＳＨＡＮＧＹＥ ＪＩＮＣＪＩ
Ｔ０ｔａｌ Ｎ０．３２６
［文章编号】１ｏｏ９—６０４３（２０ｏ９）０５—００１卜ｏ２
熵权理论在大庆湿地
水环境质量评价中的应用
吴晓华，卞纪兰
（黑龙江八一农垦大学经济管理学院， 黑龙江大庆１６３３１９）
［摘要】大庆地区由于含油污水、生活污水及油田地表径流未得到有效控制，造成湿地水体受到石油污染，水质状况
较差。为研究大庆地区湿地水环境质量现状，基于熵权理论对该区的红旗泡、贴不贴泡、中内泡、北二十里泡提出了评价模型，
并进行评估。运行结果基本符合实际，表明该方法具有可行性，能为湿地水环境质量评价方面提供参考。
【关键词】湿地；熵权；水环境质量
［中图分类号】Ｆ３０１．２１ ［文献标识码】Ｂ
近年来，随着经济的迅速发展和人口的急剧增长，人 ３确定各指标权重
类活动对湿地施加的压力与日俱增，直接或间接地改变
设第ｉ项指标的熵为Ｈｉ
湿地水环境，影响了湿地生态系统的健康。因此，研究湿
地水环境，具有重要的理论和实践意义。目前，我国研究
Ｈｉ＝一ｋ ｑ （３）
ｊ＝ｌ
水质评估的方法很多，如层次分析法、灰色理论方法论，
●
其中毛＝，ｋ：了ｌ＿，Ｈｉ≥０，ｋ≥Ｏ
这些方法各具特点，在环境评估研究中发挥着各自的作
ＵｌＩＩ
用。而权重的确定方法主要有主观赋权法和客观赋权法
从公式（３）可知，当ｙｉ１＝） ＬＬＬ＝ 时，Ｈ＿－Ｈ １，此时
两大类，常见的有专家调查法、ＡＨＰ法、因子分析法等，但
指标ｉ对评价对象的比较不起任何作用，可以从指标体系
这些方法一般难以摆脱人为因素及模糊随机性的影响，
中删除，当ｉ固定而ｊ取不同的值时， 的值相差越大，表
还有权数的不确定性考虑欠佳，评估的精度受到挑战，存
明该指标传递的信息越多，作用也越大，其权值也越大。
在一定的缺陷。按照熵思想，人们在评估决策中获得信息
设指标ｉ的熵权为，则
的多少是评估精度和可靠性大小的决定因素之一。因此，
：
．ｊ Ｌ（４】
这里用熵来度量所获得的原始数据提供的有用信息量。
ｍ一
ｉ＝ｌ
一
、
熵权理论的基本思路
引用ｚａｄｅｈ的定义将可行方案集影射到“距离”空间，
１．构造初始数据矩阵
并将 （ｗ，ｊ）作为综合评价的总指标
厂ｉ——————一
设由ｍ个指标构成一个指标体系来比较ｎ个待比较
的评价对象，第ｊ个评价对象的第ｉ个指标的特征值为
（ｗ’ｊ）＝１＇ｉ／∑ｗｉ
２（１＿ｙ ）：（５）
＝
ｌ
ｘ 。于是可得到指标的特征值如下：
显然，距离小者从综合指标的角度来说，更接近理想
Ｘ＝（Ｘｉｉ） （１）
方案，这样就可以按照Ｌ从小到大的顺序进行排序。
对于给定的ｉ，）（ｉ 的差异越大，则不同评价对象间指
二、大庆湿地水环境质量分析
标值的相对强度越大，它携带和传递的信息越多。
１．研究区域概况
２．对特征值进行标准化处理
由于油田的深度开发，范围不断向外延伸，大量的湿
在权重系数确定的过程中，为了避免人为因素的干
地被开发利用。随着石油化工的发展，污染排放物加剧，
扰，拟选用信息熵的方法，从实际数据人手，充分利用数
“落地油”及钻井过程中产生化学泥浆和洗井废水使许多
据自身信息，客观地确定出熵权。因此，在计算各指标权
湿地变成了泥浆池、排污池、废水排放池等。由于受到油
重之前有必要先对每个样本进行归一化处理，具体操作
井、油气田道路、油气运输管道和泵站等石油开发设施的
如下：
建设，沼泽湿地开垦，以及江河筑堤的影响，隔断了湿地
ｍ ｘ 一
一
，
之间的水力联系，近年来干旱年份又较多，使湿地面积减
ｍ ｘ 一。 ｎ
少，景观破碎化。据１９８６年和２０ｏ１年的卫星遥感调查对
【收稿日期】２ｏｏ９—０４—０３
商业经济第２００９年第５期 ＳｌＩＡＮＧＹＥ ＪｌＮＧＪ『Ｉ Ｎ０５．２ＯＯ９
比，大庆市主要湿地总面积由６３．２７万ｈｍ２减少到４５．１３
（１）各熵权之和为ｌ。且满足
０≤ｗｉ≤１（６）
∑ ＝１ （７）
万ｈｍｚ，增长率为一２８．７％。湿地破碎化加剧。湿地环境污
染是大庆油田开发区湿地面临的最严重的威胁之一，现
污染面积已达５Ｏ０ｏｋｍ ，涉及１７０余个湖泊。湿地污染的
原因有落地油、钻井泥浆、洗井废水和工业废水、生活污
（２）指标的熵值越小，熵权越大，该指标向决策者提供
了有用的信息。同时还说明在该问题中，各对象在该指标
有明显差异，应重点考察。
（３）熵权的大小与被评价对象有直接关系。下图表明
水的排放、石油开发过程中的落地油及漏油、溢油事故以
及农药、化肥的面源污染等。土壤污染物主要为石油总
烃、酚类、硫化物，在石油开发区石油总烃污染土壤面积 红旗泡、贴不贴泡、中内泡、北二十里泡综合评价指标
（ｗ＇ｊ）的大小，而四者综合评价指标从高到低的顺序为
达到总面积的６０％以上。污染湖泊普遍存在着ｐＨ值偏
高，ｃ０Ｄ严重超标的现象，许多水体的水质已是超Ｖ类。
大庆市的２０８个天然湖泊中，有５５个纳污湖泊，接纳大
庆市的大量工业废水。
２．大庆湿地水环境质量评价因子的选取
水环境质量是多因素影响的综合反映，选择合理的
评价方法，使评价结果能客观地反映水体的污染状况。这
将为控制和防止水污染以及水资源管理保护提供必要的
科学依据。为了能够说明熵权理论的客观性，所选取的数
据是李雪莹的模糊数学综合评价法应用的数据，并通过
４ ５ ３
呲ｎ叭吼
５ ２ ５ １
．
测算对比两种方法的结果。
ｎ
在ＧＢ３８３８—２０ｏ２评价标准的基础上，根据大庆地区
湿地的水功能区划要求，选用ＣＯＤ、氨氮、铜、锌、砷、镉、
铅、铬、镍、汞１０项指标，分别反映了工业污染和生活污
染对该区湿地的污染情况，监测数据见表１。
表１大庆湿地４个泡沼监测数据（ｍｇ／Ｌ）
红旗泡 贴不贴泡 中内泡 北二十里泡
Ｃ０Ｄ ２２．００ｏ １２４．８００ １８４．０００ ８３＿咖
氨氨 ０．Ｏ９６ ｎｌｓ７ ｎ２４５ ０．２ｌ８
铜 ０．００１ ０．０ｌ４ Ｏ ０．００６
锌 ｏ０１ ０．００４ ０．００２ ０ ００３
砷 ｎ００２ ０．０３７ ０．０２９ Ｏ．０１４
镉 ｎ０００ ０．０ｏ４ ０．Ｏ００ ０．００ｏ
铅 ０．０００ ｎＯ００ ０Ｏ００ ０．０００
铬 ０．００２ ｎ０２３ Ｏ．０２４ ０．Ｏ２３
镰 ０．００１ ０．００１ Ｏ．Ｏ０２ ０００２
汞 Ｏ０００ ０．０ｏ３ ０．００３ Ｏ０ｏ３
３．评价结果分析
李雪莹所应用的模糊数学评价模型在确定权重时所
采用的方法是用ｍａｘ—ＩＩｌｉｎ合成运算。权数的不确定性考
虑欠佳，评估的精度受到挑战，存在一定的缺陷。而熵是
物质系统状态的一个函数。它表示系统的紊乱程度，是系
统的无序状态的量度，经过对评估矩阵计算得出的作为
权数的熵权，并不是在决策或评估问题中某指标实际意
义上的重要系数，而是在给定被评价方案集后各种评价
指标确定的情况下，各指标在竞争意义上的相对激烈程
度系数。从信息角度考虑，它代表该指标在该问题中提供
有用信息量的多寡程度。根据表１，并结合公式（２），（３），（４）
得出湿地中各指标的熵权，见表２
表２各评价指标熵权
指标 ＣＯＤ 氨氮 铜 锌 砷
熵权ｗｉ ０ ０６４３３１ ０－０８８６６７ ｎ０５５６ｌ Ｏ．０６５９５７ ０．０７５０８６
指标 镉 铅 铬 镍 汞
熵权 ０．ｏ５Ｏ６１４ ０＿０５０６１４ ０．１８３２７２ ０．１２ｌ９５ ０．２４３９
从以上结果可以得出：
一
ｌ２一
中内泡、北二十里泡、贴不贴泡、红旗泡。
０
兰 旗泡 不 泡 ｝ｌ内池 北十一： 泡
大庆湿地综合评价总指标图
（４）从表２得出红旗泡、贴不贴泡、中内泡、北二十里
泡汞和铬的熵权较大，分别为０．２４３、０．１８３，说明汞和铬的
污染程度相对来说比较大；而从上图可以看出，中内泡、
贴不贴泡和北二十里泡的综合评价总指标极大，而红旗
泡综合评价总指标较小。
三、结论
由评价结果进行分析可知，红旗泡水质相对较好，而
中内泡、贴不贴泡和北二十里泡污染相对来讲非常严重。
评价结果李雪莹所应用的模糊数学综合评价结果基本一
致，但熵权理论模型比传统的评价模型更具有客观性，因
为熵权理论中权重的权重的方法更加客观，比传统模型
比如模糊数学综合评价中权重的确定方法精确度更高，
而且运行结果基本符合实际，表明该方法具有可行性，能
为我国湿地治理方面提供参考。
【参考文献】
【１】霍映宝，韩之俊．基于熵原理的上市公司综合评价研究叨．
运筹与管理，２０ｏ４，（２）：ｌ１８—１２１．
【２ ｋｋｓａＪｌｄｅｒ ＵｒｂａＪ１ｓｋｉ．Ｅｎ ｐｙ ０ｆ ａ Ｃｏｎｖｏｌ ｏｎ ０ｐｅｒａ【ｏｒ阴．
Ｏｐｅｎ Ｓｙｓ＆Ｉ 珊 ０ｎ Ｄｙｎ．２０ｏ４，（１ １）：７９—８５．
【３】赵德勇，宋辉．基于熵权的改进型多指标综合评估方法及
应用叨．军械工程学院学报，２ｏ０ｌ，（３）：４７—５１．
［４］王继富，刘兴土．大庆油田开发区湿地恢复与保护示范工
程【Ｊ］．东北林业大学学报，２０ｏ４，（３）：９７—９９．
【５】刘祥栋，刘丽萍，王丽萍．模糊数学法在水环境质量评价中
应用的探讨【Ｊ】．山东水利，２ｏｏ０，（１２）：３３—３４．
『６１李雪莹，张思冲．大庆湿地水环境质量现状评价田．国土与
自然资源研究，２０ｏ７，（７）：３８—４０．
［７】刘智，端木京顺．基于熵权多目标决策的方案评估方法研
究【Ｊ】擞学的实践与认识，２ｏ０５，（１０）：Ｈ４—１１９．
【责任编辑：王凤娟】
５
2024年6月10日发(作者：马祺然)
第２ｏ０９年第５期
商 业 经 济
Ｎ０．５．２ｏ１）９
（总第３２６期） ＳＨＡＮＧＹＥ ＪＩＮＣＪＩ
Ｔ０ｔａｌ Ｎ０．３２６
［文章编号】１ｏｏ９—６０４３（２０ｏ９）０５—００１卜ｏ２
熵权理论在大庆湿地
水环境质量评价中的应用
吴晓华，卞纪兰
（黑龙江八一农垦大学经济管理学院， 黑龙江大庆１６３３１９）
［摘要】大庆地区由于含油污水、生活污水及油田地表径流未得到有效控制，造成湿地水体受到石油污染，水质状况
较差。为研究大庆地区湿地水环境质量现状，基于熵权理论对该区的红旗泡、贴不贴泡、中内泡、北二十里泡提出了评价模型，
并进行评估。运行结果基本符合实际，表明该方法具有可行性，能为湿地水环境质量评价方面提供参考。
【关键词】湿地；熵权；水环境质量
［中图分类号】Ｆ３０１．２１ ［文献标识码】Ｂ
近年来，随着经济的迅速发展和人口的急剧增长，人 ３确定各指标权重
类活动对湿地施加的压力与日俱增，直接或间接地改变
设第ｉ项指标的熵为Ｈｉ
湿地水环境，影响了湿地生态系统的健康。因此，研究湿
地水环境，具有重要的理论和实践意义。目前，我国研究
Ｈｉ＝一ｋ ｑ （３）
ｊ＝ｌ
水质评估的方法很多，如层次分析法、灰色理论方法论，
●
其中毛＝，ｋ：了ｌ＿，Ｈｉ≥０，ｋ≥Ｏ
这些方法各具特点，在环境评估研究中发挥着各自的作
ＵｌＩＩ
用。而权重的确定方法主要有主观赋权法和客观赋权法
从公式（３）可知，当ｙｉ１＝） ＬＬＬ＝ 时，Ｈ＿－Ｈ １，此时
两大类，常见的有专家调查法、ＡＨＰ法、因子分析法等，但
指标ｉ对评价对象的比较不起任何作用，可以从指标体系
这些方法一般难以摆脱人为因素及模糊随机性的影响，
中删除，当ｉ固定而ｊ取不同的值时， 的值相差越大，表
还有权数的不确定性考虑欠佳，评估的精度受到挑战，存
明该指标传递的信息越多，作用也越大，其权值也越大。
在一定的缺陷。按照熵思想，人们在评估决策中获得信息
设指标ｉ的熵权为，则
的多少是评估精度和可靠性大小的决定因素之一。因此，
：
．ｊ Ｌ（４】
这里用熵来度量所获得的原始数据提供的有用信息量。
ｍ一
ｉ＝ｌ
一
、
熵权理论的基本思路
引用ｚａｄｅｈ的定义将可行方案集影射到“距离”空间，
１．构造初始数据矩阵
并将 （ｗ，ｊ）作为综合评价的总指标
厂ｉ——————一
设由ｍ个指标构成一个指标体系来比较ｎ个待比较
的评价对象，第ｊ个评价对象的第ｉ个指标的特征值为
（ｗ’ｊ）＝１＇ｉ／∑ｗｉ
２（１＿ｙ ）：（５）
＝
ｌ
ｘ 。于是可得到指标的特征值如下：
显然，距离小者从综合指标的角度来说，更接近理想
Ｘ＝（Ｘｉｉ） （１）
方案，这样就可以按照Ｌ从小到大的顺序进行排序。
对于给定的ｉ，）（ｉ 的差异越大，则不同评价对象间指
二、大庆湿地水环境质量分析
标值的相对强度越大，它携带和传递的信息越多。
１．研究区域概况
２．对特征值进行标准化处理
由于油田的深度开发，范围不断向外延伸，大量的湿
在权重系数确定的过程中，为了避免人为因素的干
地被开发利用。随着石油化工的发展，污染排放物加剧，
扰，拟选用信息熵的方法，从实际数据人手，充分利用数
“落地油”及钻井过程中产生化学泥浆和洗井废水使许多
据自身信息，客观地确定出熵权。因此，在计算各指标权
湿地变成了泥浆池、排污池、废水排放池等。由于受到油
重之前有必要先对每个样本进行归一化处理，具体操作
井、油气田道路、油气运输管道和泵站等石油开发设施的
如下：
建设，沼泽湿地开垦，以及江河筑堤的影响，隔断了湿地
ｍ ｘ 一
一
，
之间的水力联系，近年来干旱年份又较多，使湿地面积减
ｍ ｘ 一。 ｎ
少，景观破碎化。据１９８６年和２０ｏ１年的卫星遥感调查对
【收稿日期】２ｏｏ９—０４—０３
商业经济第２００９年第５期 ＳｌＩＡＮＧＹＥ ＪｌＮＧＪ『Ｉ Ｎ０５．２ＯＯ９
比，大庆市主要湿地总面积由６３．２７万ｈｍ２减少到４５．１３
（１）各熵权之和为ｌ。且满足
０≤ｗｉ≤１（６）
∑ ＝１ （７）
万ｈｍｚ，增长率为一２８．７％。湿地破碎化加剧。湿地环境污
染是大庆油田开发区湿地面临的最严重的威胁之一，现
污染面积已达５Ｏ０ｏｋｍ ，涉及１７０余个湖泊。湿地污染的
原因有落地油、钻井泥浆、洗井废水和工业废水、生活污
（２）指标的熵值越小，熵权越大，该指标向决策者提供
了有用的信息。同时还说明在该问题中，各对象在该指标
有明显差异，应重点考察。
（３）熵权的大小与被评价对象有直接关系。下图表明
水的排放、石油开发过程中的落地油及漏油、溢油事故以
及农药、化肥的面源污染等。土壤污染物主要为石油总
烃、酚类、硫化物，在石油开发区石油总烃污染土壤面积 红旗泡、贴不贴泡、中内泡、北二十里泡综合评价指标
（ｗ＇ｊ）的大小，而四者综合评价指标从高到低的顺序为
达到总面积的６０％以上。污染湖泊普遍存在着ｐＨ值偏
高，ｃ０Ｄ严重超标的现象，许多水体的水质已是超Ｖ类。
大庆市的２０８个天然湖泊中，有５５个纳污湖泊，接纳大
庆市的大量工业废水。
２．大庆湿地水环境质量评价因子的选取
水环境质量是多因素影响的综合反映，选择合理的
评价方法，使评价结果能客观地反映水体的污染状况。这
将为控制和防止水污染以及水资源管理保护提供必要的
科学依据。为了能够说明熵权理论的客观性，所选取的数
据是李雪莹的模糊数学综合评价法应用的数据，并通过
４ ５ ３
呲ｎ叭吼
５ ２ ５ １
．
测算对比两种方法的结果。
ｎ
在ＧＢ３８３８—２０ｏ２评价标准的基础上，根据大庆地区
湿地的水功能区划要求，选用ＣＯＤ、氨氮、铜、锌、砷、镉、
铅、铬、镍、汞１０项指标，分别反映了工业污染和生活污
染对该区湿地的污染情况，监测数据见表１。
表１大庆湿地４个泡沼监测数据（ｍｇ／Ｌ）
红旗泡 贴不贴泡 中内泡 北二十里泡
Ｃ０Ｄ ２２．００ｏ １２４．８００ １８４．０００ ８３＿咖
氨氨 ０．Ｏ９６ ｎｌｓ７ ｎ２４５ ０．２ｌ８
铜 ０．００１ ０．０ｌ４ Ｏ ０．００６
锌 ｏ０１ ０．００４ ０．００２ ０ ００３
砷 ｎ００２ ０．０３７ ０．０２９ Ｏ．０１４
镉 ｎ０００ ０．０ｏ４ ０．Ｏ００ ０．００ｏ
铅 ０．０００ ｎＯ００ ０Ｏ００ ０．０００
铬 ０．００２ ｎ０２３ Ｏ．０２４ ０．Ｏ２３
镰 ０．００１ ０．００１ Ｏ．Ｏ０２ ０００２
汞 Ｏ０００ ０．０ｏ３ ０．００３ Ｏ０ｏ３
３．评价结果分析
李雪莹所应用的模糊数学评价模型在确定权重时所
采用的方法是用ｍａｘ—ＩＩｌｉｎ合成运算。权数的不确定性考
虑欠佳，评估的精度受到挑战，存在一定的缺陷。而熵是
物质系统状态的一个函数。它表示系统的紊乱程度，是系
统的无序状态的量度，经过对评估矩阵计算得出的作为
权数的熵权，并不是在决策或评估问题中某指标实际意
义上的重要系数，而是在给定被评价方案集后各种评价
指标确定的情况下，各指标在竞争意义上的相对激烈程
度系数。从信息角度考虑，它代表该指标在该问题中提供
有用信息量的多寡程度。根据表１，并结合公式（２），（３），（４）
得出湿地中各指标的熵权，见表２
表２各评价指标熵权
指标 ＣＯＤ 氨氮 铜 锌 砷
熵权ｗｉ ０ ０６４３３１ ０－０８８６６７ ｎ０５５６ｌ Ｏ．０６５９５７ ０．０７５０８６
指标 镉 铅 铬 镍 汞
熵权 ０．ｏ５Ｏ６１４ ０＿０５０６１４ ０．１８３２７２ ０．１２ｌ９５ ０．２４３９
从以上结果可以得出：
一
ｌ２一
中内泡、北二十里泡、贴不贴泡、红旗泡。
０
兰 旗泡 不 泡 ｝ｌ内池 北十一： 泡
大庆湿地综合评价总指标图
（４）从表２得出红旗泡、贴不贴泡、中内泡、北二十里
泡汞和铬的熵权较大，分别为０．２４３、０．１８３，说明汞和铬的
污染程度相对来说比较大；而从上图可以看出，中内泡、
贴不贴泡和北二十里泡的综合评价总指标极大，而红旗
泡综合评价总指标较小。
三、结论
由评价结果进行分析可知，红旗泡水质相对较好，而
中内泡、贴不贴泡和北二十里泡污染相对来讲非常严重。
评价结果李雪莹所应用的模糊数学综合评价结果基本一
致，但熵权理论模型比传统的评价模型更具有客观性，因
为熵权理论中权重的权重的方法更加客观，比传统模型
比如模糊数学综合评价中权重的确定方法精确度更高，
而且运行结果基本符合实际，表明该方法具有可行性，能
为我国湿地治理方面提供参考。
【参考文献】
【１】霍映宝，韩之俊．基于熵原理的上市公司综合评价研究叨．
运筹与管理，２０ｏ４，（２）：ｌ１８—１２１．
【２ ｋｋｓａＪｌｄｅｒ ＵｒｂａＪ１ｓｋｉ．Ｅｎ ｐｙ ０ｆ ａ Ｃｏｎｖｏｌ ｏｎ ０ｐｅｒａ【ｏｒ阴．
Ｏｐｅｎ Ｓｙｓ＆Ｉ 珊 ０ｎ Ｄｙｎ．２０ｏ４，（１ １）：７９—８５．
【３】赵德勇，宋辉．基于熵权的改进型多指标综合评估方法及
应用叨．军械工程学院学报，２ｏ０ｌ，（３）：４７—５１．
［４］王继富，刘兴土．大庆油田开发区湿地恢复与保护示范工
程【Ｊ］．东北林业大学学报，２０ｏ４，（３）：９７—９９．
【５】刘祥栋，刘丽萍，王丽萍．模糊数学法在水环境质量评价中
应用的探讨【Ｊ】．山东水利，２ｏｏ０，（１２）：３３—３４．
『６１李雪莹，张思冲．大庆湿地水环境质量现状评价田．国土与
自然资源研究，２０ｏ７，（７）：３８—４０．
［７】刘智，端木京顺．基于熵权多目标决策的方案评估方法研
究【Ｊ】擞学的实践与认识，２ｏ０５，（１０）：Ｈ４—１１９．
【责任编辑：王凤娟】
５