基于突變理論的水庫移民后期扶持實施效果評價

楊 琛，姚凱文

(華北電力大學(xué)可再生能源學(xué)院，北京102206)

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基于突變理論的水庫移民后期扶持實施效果評價

楊 琛，姚凱文

(華北電力大學(xué)可再生能源學(xué)院，北京102206)

針對水庫移民后期扶持實施效果評價影響因子眾多、涵蓋領(lǐng)域廣泛、相互作用復(fù)雜的特點，基于突變理論構(gòu)建分層突變評價指標(biāo)體系，用于10個典型村的后扶實施效果評價。計算結(jié)果表明，基于突變理論的評價方法能夠有效降低主觀性權(quán)重對評價結(jié)果的影響，評價結(jié)果與各區(qū)域后期扶持開展的實際情況吻合，該模型在復(fù)雜評價決策系統(tǒng)的應(yīng)用中具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。

水庫移民；后期扶持；效果評價；突變理論

0 引 言

新中國成立以來，已建成各類水庫 97 000余座，其中大型水庫 680 余座，中型水庫 3 700 余座，水庫移民原遷移民及后代總量達(dá) 2 500余萬。為幫助全國大中型水庫移民脫貧致富，解決生產(chǎn)生活實際困難，促進(jìn)庫區(qū)和移民安置區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，保障移民權(quán)益和庫區(qū)穩(wěn)定，2006年國務(wù)院相繼頒發(fā)了第471號令和國發(fā)17號文件，以調(diào)整全國水庫移民工作政策，提高搬遷安置補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，實行前期補(bǔ)償補(bǔ)助和后期扶持相結(jié)合政策共同保障移民各項權(quán)益。目前，后扶政策已實施十余年，如何科學(xué)合理地評價水庫移民后期扶持實施效果，探索有效的評價模型顯得尤為重要。目前，在后扶政策實施效果的評價研究中，國內(nèi)學(xué)者主要采用主觀確定權(quán)重的方法如AHP法、模糊綜合評價法[1]、灰色關(guān)聯(lián)法、聚類分析法等。

本文基于突變理論，對水庫移民后期扶持實施效果評價這樣影響因子眾多、涵蓋領(lǐng)域廣泛的復(fù)雜巨系統(tǒng)構(gòu)建了分層突變評價指標(biāo)體系，結(jié)合模糊評價的長處，利用歸一公式對初始隸屬度進(jìn)行量化遞歸運算，得到評價目標(biāo)的總突變隸屬度值，從而實現(xiàn)不同地區(qū)后扶實施效果的橫向?qū)Ρ扰c同一地區(qū)不同年份的縱向?qū)Ρ?。該方法僅對各指標(biāo)進(jìn)行相對值重要性排序，沒有對評價指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重確定，有效減少了主觀成分，同時具備扎實的理論基礎(chǔ)，使效果評價更趨于實際。此外，基于突變理論的評價方法計算簡潔準(zhǔn)確，可操作性強(qiáng)，目前在各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

1 突變理論的基本原理及評價方法

1.1 基本原理

突變理論(catastrophe theory)是研究不連續(xù)現(xiàn)象的一個數(shù)學(xué)分支，由法國數(shù)學(xué)家Thom于20世紀(jì)60年代創(chuàng)立的。經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，突變理論有了很大的發(fā)展。

本文所講的突變理論實際上是初等突變理論，其主要內(nèi)容是根據(jù)勢函數(shù)把臨界點分類，進(jìn)而研究各種臨界點附近的非連續(xù)性態(tài)特征，即為有限個數(shù)的若干初等突變。把這樣得到的知識與對不連續(xù)現(xiàn)象的理論分析和觀察資料相結(jié)合，就可以建立數(shù)學(xué)模型，更深刻地認(rèn)識不連續(xù)現(xiàn)象的機(jī)理并做出預(yù)測。突變理論直接處理不連續(xù)性現(xiàn)象而不聯(lián)系任何特殊的內(nèi)在機(jī)制，這就使它能夠更加適用于內(nèi)部作用尚屬未知的系統(tǒng)研究[2]。

1.2 評價方法

基于突變理論的評價方法使用一組參數(shù)來描述系統(tǒng)狀態(tài)，包括狀態(tài)參數(shù)和控制參數(shù)。其中，狀態(tài)參數(shù)表征系統(tǒng)的狀態(tài)變化情況，系統(tǒng)狀態(tài)的變化空間必然存在著多種穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)改變其中某種控制變量(影響狀態(tài)參數(shù)的各種因素)時，系統(tǒng)狀態(tài)可能在由一種穩(wěn)態(tài)向另一種穩(wěn)態(tài)的變化中產(chǎn)生突變。因此，基于突變理論的評價體系本質(zhì)上是通過分析系統(tǒng)變化的臨界狀態(tài)揭示外部條件是如何影響系統(tǒng)的質(zhì)變過程的方法。

該方法用勢函數(shù)V(x)來描述系統(tǒng)狀態(tài)，Thom 指出并證明：當(dāng)控制變量個數(shù)不超過 4 個時，勢函數(shù)有 7 種形式。即，7種基本突變模型。目前，在多目標(biāo)系統(tǒng)綜合評價中常用到的有折疊突變模型、尖點突變模型、燕尾突變模型、蝴蝶突變模型[3]，其變量參數(shù)、數(shù)學(xué)模型[4- 5]及分歧方程(見表 1)。

表1 常見的突變模型及分歧方程

模型名稱狀態(tài)變量控制變量數(shù)學(xué)模型分歧方程折疊突變11V(x)=13x3+uxu=0尖點突變12V(x)=14x4+12ux2+vxu=-6x2,v=8x3燕尾突變13V(x)=15x5+13ux3+12vx2+wxu=-6x2,v=8x3,w=-3x4蝴蝶突變14V(x)=16x6+14tx4+13ux3+12vx2+wxt=-10x2,u=20x3,v=-15x4,w=4x5

通過對突變模型的勢函數(shù)V(x)求一階導(dǎo)數(shù)，再由V′(x)=0得到平衡曲面方程，而平衡曲面的奇點集可以通過令V(x)二階導(dǎo)數(shù)V″(x)=0求得，聯(lián)立兩式消去狀態(tài)變量即得只含控制變量的分歧方程，其分解形式如表1所示。當(dāng)控制變量連續(xù)變化至使分歧方程成立時，系統(tǒng)狀態(tài)即發(fā)生突變。

利用分歧方程進(jìn)一步推導(dǎo)變量的歸一公式，利用該公式將系統(tǒng)變量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)態(tài)，進(jìn)而遞歸運算得出系統(tǒng)的總突變隸屬度值，作為綜合評價的重要依據(jù)。歸一公式是利用突變理論進(jìn)行多目標(biāo)綜合評價的基本公式，也是系統(tǒng)完成突變運算的核心步驟。利用三種常見的突變模型推導(dǎo)所得的歸一公式見表2。

表2 常見的突變模型的歸一公式

模型名稱歸一公式尖點突變x1=u12,x2=v13燕尾突變x1=u12,x2=v13,x3=w14蝴蝶突變x1=t12,x2=u13,x3=v14,x4=w15

2 基于突變理論的研究模型

2.1 模型的建立

針對后期扶持政策實施效果的評價是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它具有影響因子眾多、涉及領(lǐng)域廣泛、相互作用復(fù)雜、指標(biāo)量化度低等特點。本文根據(jù)國家相關(guān)文件規(guī)定，以河南省某市2014年度后期扶持政策實施情況監(jiān)測評估工作為基礎(chǔ)，結(jié)合突變評價方法特點，構(gòu)建水庫移民后期扶持效果綜合評價指標(biāo)體系，體系以家庭收入、生活條件、生產(chǎn)條件、保障體系為評價準(zhǔn)則層，旨在全面反映后期扶持實施效果，底層指標(biāo)的重要性程度從左到右逐漸弱化(見圖1)。

圖1 后期扶持政策實施效果評價指標(biāo)體系

2.2 模型的求解方法

(1)底層指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理。本文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)化問卷調(diào)查與訪談所得，不可避免的存在不可比性。根據(jù)原始數(shù)據(jù)的特征，本文采用離差標(biāo)準(zhǔn)化法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，使結(jié)果落到[0，1]區(qū)間，轉(zhuǎn)換函數(shù)如下。對于初始值xi越大使突變綜合評價值越大的“越大越優(yōu)型”指標(biāo)

Xi=(xi-xmin)/(xmax-xmin)

(1)

對于初始值xi越小使突變綜合評價值越大的“越小越優(yōu)型”指標(biāo)

Xi=(xmin-xi)/(xmax-xmin)

(2)

(2)選取初等突變模型。根據(jù)底層指標(biāo)的分類情況在表1中選擇相應(yīng)的初等突變模型。

(3)歸一運算。利用表2中歸一公式對底層指標(biāo)逐級向上進(jìn)行遞歸運算，直至求出目標(biāo)隸屬度值。運算過程中針對非互補(bǔ)型指標(biāo)中間值應(yīng)采取大中取小運算，針對互補(bǔ)型指標(biāo)進(jìn)行均值運算。

表3 河南省某市后期扶持政策實施效果評價指標(biāo)值

村莊B1B2B3B4R1/元R2R3/%R4/m2R5/%R6/個R7/hm2R8/%R9/hm2R10/%R11/%R1/%MZ9569.890.35627540.8910080.02358.8080100100JZ9101.320.337010031.3210060.03217.60100100100SY12788.070.378410040.2810050.0330090100100WC8666.660.349410042.169040.01942.909895100QSG10927.850.32925029.538020.03626.723.335098100ZL11722.700.311510035.3010030.035100.013.33100100100SG10708.100.37648044.168050.0500.009598100MYK11500.830.332310033.197080.03712.445.3380100100XZ10688.450.329610038.307040.041009898100XG11260.590.386410034.6510030.03181.83095100100

(4)結(jié)果修正。針對利用目標(biāo)隸屬度值直接評價的問題，大量文獻(xiàn)表明目標(biāo)值呈現(xiàn)聚集效應(yīng)，不符合人類對事物進(jìn)行“優(yōu)”、“劣”評價的直觀感受。目前，常用的修正方法有曲線擬合法、插值法、降維法。針對“排序型”評價問題則無需進(jìn)行修正。

3 實例分析

本文選取河南省某市2014年度后扶政策實施情況為研究對象，數(shù)據(jù)來源為該市2014年度后期扶持政策實施情況監(jiān)測評估報告，具有真實性、可靠性和典型性，可供類似研究借鑒參考。該研究對象總面積1 220 km2，總耕地面積18 573.87 hm2，總?cè)丝谶_(dá)68.3萬人，其中農(nóng)業(yè)人口有47.2萬人。境內(nèi)有大型水庫1座，中型水庫3座，小型水庫52座，大中型水庫農(nóng)村移民后期扶持人口涉及17個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，扶持農(nóng)村移民總?cè)藬?shù)2.75萬人，占總?cè)丝诒壤?.03%，占農(nóng)業(yè)人口比例5.83%。該市作為2006年后扶政策實施以來首批開展水庫移民后扶工作的縣市，具有組織制度完善、資金管理規(guī)范、實施效果明顯等特點，在全國范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

3.1 評價指標(biāo)體系

本文后期扶持政策實施效果評價體系底層指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)來自河南省某市2014年度后期扶持政策實施情況監(jiān)測評估報告，見表3。

3.2 綜合評價值計算

根據(jù)表1中初等突變模型，家庭收入B1包含2個控制變量R1、R2，構(gòu)成尖點突變；生活條件B2包含4個控制變量R3、R4、R5、R6，構(gòu)成蝴蝶突變；生產(chǎn)條件B3包含3個控制變量R7、R8、R9，構(gòu)成燕尾突變；保障體系B4包含3個控制變量R10、R11、R12，亦構(gòu)成燕尾突變。由于各底層控制變量共同對上一層產(chǎn)生貢獻(xiàn)，亦采用互補(bǔ)原則[6,7]。以MZ村為例，計算過程表見表4。

同理，可依次計算ZL村、XG村、MYK村等10個評價對象的后期扶持政策實施效果綜合評價值，計算結(jié)果見表5。

3.3 評價結(jié)果分析

由表5可以看出，該市2014年度后期扶持政策實施效果綜合評價結(jié)果具有明顯的區(qū)分度，ZL村、XG村、MYK村綜合評價值均落在(0.9，1)內(nèi)，且評價值較接近，說明這3個地區(qū)后扶實施效果領(lǐng)先于其余地區(qū)。這是由于該市屬于山地丘陵區(qū)，水資源嚴(yán)重貧乏，農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，該3個村近年來陸續(xù)完成農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目，改善灌溉面積幾百余畝，農(nóng)田水利灌溉比例顯著增加。另通過農(nóng)田水利配套項目的實施有效緩解了該村組移民“灌溉難”的問題，大大提高了移民的生產(chǎn)條件。

表4 MZ村后期扶持政策實施效果綜合評價值計算

一級指標(biāo)二級指標(biāo)三級指標(biāo)AB1B2B3B4R1/元R2R3/%R4/m2R5/%R6/個R7/hm2R8/%R9/hm2R10/%R11/%R12/%原始數(shù)據(jù)值9569.890.35627540.8910080.3558.8080100100標(biāo)準(zhǔn)化值0.21920.35620.75000.77651.001.000.13180.58800.000.80001.001.00突變隸屬度三級0.46810.70880.86600.91911.001.000.36310.83780.000.89441.001.00二級0.76710.98180.79540.9929一級0.8843

表5 樣本村后期扶持政策實施效果綜合評價值

排序評價對象綜合評價值排序評價對象綜合評價值1ZL村0.94476MZ村0.88432XG村0.94197XZ村0.88063MYK村0.93938QSG村0.87444SY村0.89789JZ村0.86465SG村0.894610WC村0.8240

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)耕作方式已無法適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，該市針對水庫移民先后舉辦多期移民勞動技能培訓(xùn)班，內(nèi)容涉及蔬菜種植、家禽養(yǎng)殖、電腦技術(shù)、駕駛技術(shù)等，培訓(xùn)大中型水庫移民達(dá)1800余人次。ZL村、MYK村通過參加勞動技能培訓(xùn)，率先完成移民就業(yè)轉(zhuǎn)移800余人，轉(zhuǎn)移比例明顯高于其他村組。通過參加培訓(xùn)，移民生產(chǎn)技能和文化素質(zhì)進(jìn)步明顯，顯著提高了家庭收入水平。以上評價結(jié)果與河南省某市2014年度后期扶持政策實施情況相吻合，驗證了該模型對于大中型水庫后期扶持效果評價的有效性與合理性。

4 結(jié) 語

基于突變理論的后期扶持政策實施效果評價系統(tǒng)屬于多準(zhǔn)則、多層次、多目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的不連續(xù)性和模糊性。本文應(yīng)用突變理論對河南省某市大中型水庫移民的后期扶持效果進(jìn)行了橫向?qū)Ρ确治鲈u價，有效降低了主觀性權(quán)重對評價結(jié)果的影響，為探索水庫移民系統(tǒng)的內(nèi)在動力學(xué)機(jī)制和突變現(xiàn)象提供了參考。該方法理論基礎(chǔ)扎實、計算方法簡潔、評價結(jié)果準(zhǔn)確，在復(fù)雜評價決策系統(tǒng)的應(yīng)用中具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。本文所選樣本地區(qū)的大中型水庫移民均屬20世紀(jì)50年代政策性原遷移民，歷史原因造成該地區(qū)水庫移民存在基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、生產(chǎn)資料匱乏、生活貧困、保障體系不健全等一系列遺留問題。后期扶持政策實施以來，移民生產(chǎn)生活水平總體上顯著提升，各典型區(qū)域由于基礎(chǔ)程度與政策實施情況的不同出現(xiàn)了實施效果的差異性分化，本文評價結(jié)果表明優(yōu)先實施生產(chǎn)條件扶持對提升實施效果的顯著性較強(qiáng)，其次針對移民培訓(xùn)體系的扶持政策亦對移民家庭收入水平提高具有十分重要的作用。

基于突變理論的綜合評價方法科學(xué)、有效解決了系統(tǒng)排序型問題，并且結(jié)合成熟的評價集合亦可實現(xiàn)對事件的直接評價。其關(guān)鍵技術(shù)在于：①評價體系的構(gòu)建(指標(biāo)選擇、排序)需根據(jù)評價事件本身的機(jī)制確定，是評價的科學(xué)性基礎(chǔ)；②底層指標(biāo)原始數(shù)據(jù)的規(guī)范化應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)本身的線性或非線性特征進(jìn)行處理，是評價的準(zhǔn)確性基礎(chǔ)；③總突變隸屬度值需結(jié)合成熟的或公認(rèn)的評價集合對事件進(jìn)行綜合分析評價，不應(yīng)作為評價的唯一依據(jù)，是評價的實用性基礎(chǔ)。本文實例的評價結(jié)果與監(jiān)測評估結(jié)論相吻合，證明所建立的后期扶持政策實施效果評價模型客觀、全面、可行。此外，該模型可拓展至更大范圍內(nèi)水庫移民橫向?qū)Ρ仍u價與縱向發(fā)展評價中，具有較強(qiáng)的研究價值。

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(責(zé)任編輯 陳 萍)

Reservoir Resettlement Post-stage Support Effect Evaluation Based on Catastrophe Theory

YANG Chen, YAO Kaiwen

(Renewable Energy School, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)

A hierarchical mutation evaluation index system based on catastrophe theory is built for the reason that the evaluation system of reservoir resettlement post-stage support implementation effect is influenced by many factors, and each index has a complex interaction and covers a wide field. The system is used to evaluate post-stage support implementation effect of 10 typical villages. The calculation results show that the mutation theory-based evaluation method can effectively reduce the influence of subjective weighting on evaluation results. The evaluation results are consistent with actual supporting situation in each region. The model has a strong advantage in the application of complex decision-making system evaluation．

reservoir resettlement; post-stage support; effect evaluation; catastrophe theory

2015- 10- 14

楊琛(1990—)，男，湖北荊門人，碩士研究生，研究方向為水利水電工程移民經(jīng)濟(jì)．

D632.4；TV621

A

0559- 9342(2016)06- 0010- 04