用灰色關聯(lián)度法評價區(qū)域水資源保護狀況

劉穎秋

（國家發(fā)展和改革委員會宏觀經濟研究院，100038，北京）

水資源事關國計民生，是基礎性自然資源，是支撐經濟社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性經濟資源。面對我國水資源約束趨緊、水污染嚴重和生態(tài)退化的嚴峻形勢，亟須加大水資源保護力度，處理好人與水的關系。水資源保護的本質要求是要尊重水資源自然循環(huán)再生規(guī)律，以資源承載力為基礎對水資源開發(fā)利用，實現(xiàn)以水資源可持續(xù)利用支撐經濟社會可持續(xù)發(fā)展的目標。強化水資源保護需要建立健全相應的法律法規(guī)和制度體系，建立省區(qū)水資源保護的目標責任制、考核和問責制。本文對區(qū)域水資源保護評價指標體系和評價方法進行討論，用灰色關聯(lián)度法對省區(qū)水資源保護狀況進行試評價，目的是為水資源管理部門進一步強化區(qū)域水資源保護管理工作提供參考。

一、評價指標與評價指標體系

1.評價指標選擇

根據我國水資源和水生態(tài)環(huán)境保護現(xiàn)狀，篩選具有代表性的水資源保護評價指標，構建區(qū)域水資源保護評價指標體系是對省區(qū)水資源保護狀況進行評價的前提條件。評價指標的選擇通常都是遵循具有代表性、可比性、易獲得性（有官方統(tǒng)計數據）的基本原則，但由于受多種因素的影響和對評價內容的側重點不同，評價指標選擇的結果可有多種，各有特點的方案。本文主要從以下3個方面考慮篩選了8項評價指標。

（1）區(qū)域水資源、水生態(tài)的基本狀況及其脆弱性評價

區(qū)域水資源、水生態(tài)的基本狀況及其脆弱性是進行區(qū)域水資源保護的出發(fā)點和基礎。經比較選擇了3個評價指標：①區(qū)域單位面積水資源量（產水模數）指標，反映區(qū)域水資源的自然條件。②地下水未利用率指標，反映區(qū)域水資源的脆弱性。地下水未利用率=1-地下水已利用量/淺層地下水可開采量。因為地下水是區(qū)域最可靠的水源，如地下水未利用率偏低或已處于超采狀態(tài)，表明區(qū)域水安全性較差。③區(qū)域濕地面積占區(qū)域總面積比例指標，反映區(qū)域水生態(tài)的健康程度。因為濕地對維護水生態(tài)健康發(fā)展具有重要作用，且有官方統(tǒng)計數據。

（2）區(qū)域水資源利用的節(jié)約保護狀況評價

經比較選擇：①單位用水量支撐的地區(qū)生產值（萬元地區(qū)生產值用水量的倒數）指標，反映用水綜合效益。②農田灌溉水利用系數指標，反映區(qū)域農田用水效率。通過這兩個用水效益和效率的指標綜合反映區(qū)域在水資源利用方面的節(jié)約保護狀況，且有統(tǒng)計數據可用。

表1 區(qū)域水資源保護狀況評價指標體系

（3）區(qū)域水資源、水生態(tài)保護工作的成效狀況評價

經比較選用：①水功能區(qū)水質達標率；②城市污水處理率；③水土流失治理率。通過這3項指標反映區(qū)域對水質、水生態(tài)保護和修復方面所取得的成效。

2.評價指標體系

利用上述篩選確定的8個評價指標，組成3個子系統(tǒng)，構建層次分明、簡明實用的區(qū)域水資源保護狀況評價指標體系（見表1）。

二、利用灰色關聯(lián)度法評價區(qū)域水資源保護狀況

1.灰色關聯(lián)度分析方法

灰色系統(tǒng)理論提出對各系統(tǒng)進行灰色關聯(lián)度分析的概念，灰色關聯(lián)度是以因素之間發(fā)展趨勢的相似或相異程度作為衡量各系統(tǒng)因素關聯(lián)程度的一種方法。通過灰色關聯(lián)度分析，認為兩個系統(tǒng)因素變化的態(tài)勢是一致的，即同步變化程度較高，則兩者關聯(lián)度較大；反之，則兩者關聯(lián)度較小。分析步驟如下：

①確定系統(tǒng)的參考數列和比較數列。反映系統(tǒng)行為特征的數據序列，稱為參考數列。由影響系統(tǒng)因素組成的數據序列，稱為比較數列。

②由于系統(tǒng)中各因素的數據量綱不盡相同，不能進行比較，故進行灰色關聯(lián)度分析首先要進行無量綱化的數據處理。

③計算灰色關聯(lián)系數 ξ（Xi）。

式中 ρ∈（0，1），一般取 ρ=0.5。

④計算關聯(lián)度ri

如第i個被評價對象的關聯(lián)度ri最大，說明{C}與最優(yōu)指標{C*}最接近，即第i個被評價對象優(yōu)于其他被評價對象，據此可以排出各被評價對象的優(yōu)劣次序。

2.利用灰色關聯(lián)度分析評價區(qū)域水資源保護狀況

為了驗證利用灰色關聯(lián)度法對區(qū)域水資源保護狀況評價，并對多個區(qū)域進行比較是否可行。下邊采用上述選用的8項評價指標，將我國31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）作為參評區(qū)域進行試評價，并進行排序。

第一步：通過查閱有關統(tǒng)計資料和相關研究成果，列出31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）參評區(qū)域的2010年8項評價指標數據。

第二步：將31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的8項評價指標數據進行無量綱化處理。數據無量綱化有多種方法，本文利用公式（3）進行無量綱化處理。

式中，Xij為指標xij無量綱化的數值，xij為 j列 xi指標原值，xj·min為 j列中指標原值的最小值，xj·max為 j列中指標原值的最大值。

無量綱化處理后的數據表（略）。

第三步：利用公式（1）計算灰色關聯(lián)系數，計算結果的數據表（略）。

第四步：利用公式（2）計算31個參評區(qū)域的灰色關聯(lián)度。先分別計算3個子系統(tǒng)的灰色關聯(lián)度，即區(qū)域水資源、水生態(tài)狀況及脆弱性評價（A）的灰色關聯(lián)度；區(qū)域水資源利用的節(jié)約保護狀況評價（B）的灰色關聯(lián)度和區(qū)域水資源、水生態(tài)保護的成效評價（C）的灰色關聯(lián)度。然后再對3個子系統(tǒng)按等權重，或分別賦予權重計算各參評區(qū)域的灰色綜合關聯(lián)度。該綜合關聯(lián)度即是各參評區(qū)域水資源保護狀況評價的綜合得分，見表2。

表2 2010年各省（自治區(qū)、直轄市）水資源保護狀況評價得分

第五步：利用各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）水資源保護狀況評價的綜合得分進行排序，見圖1。子系統(tǒng)A、B和C的排序，見圖2、圖3和圖4。

三、試評價成果分析

圖1 ?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）水資源保護現(xiàn)狀綜合評價得分排序情況（等權重）

圖2 子系統(tǒng)A評價得分排序情況（等權重）

圖3 子系統(tǒng)B評價得分排序情況（等權重）

圖4 子系統(tǒng)C評價得分排序情況（等權重）

從上述利用灰色關聯(lián)度法對省區(qū)水資源保護狀況分析評價和排序的結果看，取得了預期成果。認為利用灰色關聯(lián)度法，以初步選定的評價指標體系對區(qū)域水資源保護狀況進行評價和排序，基本可行，但評價指標和指標體系還需進一步斟酌和優(yōu)化。

1.評價成果分析

從31個省（自治區(qū)、直轄市）評價得分的排序看，一是綜合評價得分排序進入前10位的，除北京市外，均是南方省區(qū)，表明區(qū)域水資源、水生態(tài)的自然賦存條件，對水資源保護有重要影響。二是比較圖1、圖2和圖4，不難發(fā)現(xiàn)上海、江西、海南、浙江、福建、重慶、湖南等7個省、直轄市進入前10位，只是位次有所不同。這表明評價指標子系統(tǒng)（A）和（C）的評價得分，對區(qū)域綜合評價得分有重要影響。三是從圖3可見評價指標子系統(tǒng)（B）排序，居前10位的均是經濟發(fā)達、經濟實力較強的，產業(yè)結構較合理，注重節(jié)約用水，且用水效益和效率較高。但與圖1對比，前10位中只有上海和浙江是相同的，可見在等權重條件下，子系統(tǒng)（B）的得分，對對區(qū)域綜合評價得分影響較弱。

2.分析結論與建議

對31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）水資源保護狀況試評價的結果表明，應用灰色關聯(lián)度法對多個區(qū)域水資源保護狀況進行分析評價和排序，是一種比較簡便可用的方法。

從試評價結果的分析看，一是選用的8項評價指標還值得進一步斟酌和優(yōu)化。因為我國幅員遼闊，各省區(qū)的自然地理條件，生態(tài)環(huán)境差異較大，有的指標可能對一些省區(qū)欠公平。二是對子系統(tǒng)（A）、（B）、（C）應賦予合適的權重，弱化子系統(tǒng)（A）得分對區(qū)域水資源綜合評價得分的影響。

[1]劉思峰，黨耀國，等.灰色系統(tǒng)理論及其應用（第5版）[M].北京：科學出版社，2010.

[2]曹明霞，黨耀國，等.對灰色關聯(lián)度計算方法的改進[J].統(tǒng)計與決策，2007（7）.