基于物元可拓分析法的節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)研究

趙林淯

(河南省南陽產(chǎn)投新城實(shí)業(yè)有限公司,河南 南陽 473000)

“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”是習(xí)近平總書記提出的新時(shí)期水利工作方針,其中“節(jié)水優(yōu)先”為推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的重要指南。通過了解節(jié)水型社會(huì)建設(shè)情況,對(duì)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)效果進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià),是制定切實(shí)可行的節(jié)水措施和政策的基礎(chǔ)。

目前,許多學(xué)者已開展了較多關(guān)于節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)方法的研究。劉煜晴等[1]利用層次分析法與灰色關(guān)聯(lián)法相結(jié)合的方式對(duì)江陰市節(jié)水型社會(huì)建設(shè)情況進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià);王文川等[2]提出了一種基于博弈論可變集的節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)模型,并對(duì)洛陽市的節(jié)水型社會(huì)建設(shè)情況進(jìn)行了評(píng)價(jià);唐怡等[3]基于層次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)滇中地區(qū)的節(jié)水建設(shè)水平進(jìn)行了評(píng)價(jià);徐海洋等[4]以鄭州市為例,根據(jù)實(shí)際情況,建立了節(jié)水型社會(huì)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,采用層次分析方法對(duì)建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行了評(píng)價(jià)；王巧霞等[5]將序關(guān)系分析法應(yīng)用于西藏年楚河流域節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)中;王雪等[6]結(jié)合序關(guān)系分析法和模糊物元法建立了節(jié)水型社會(huì)建設(shè)綜合評(píng)價(jià)模型,并對(duì)昆山市的節(jié)水建設(shè)情況進(jìn)行了評(píng)價(jià);楊瑞祥等[7]提出了改進(jìn)的邏輯框架法,并利用該方法對(duì)長(zhǎng)沙市的節(jié)水型社會(huì)建設(shè)情況進(jìn)行了評(píng)價(jià);劉澤岸等[8]基于AHP與集對(duì)分析法,對(duì)玉環(huán)市節(jié)水型社會(huì)建設(shè)情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)。綜上所述,當(dāng)前節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)中常用的方法主要有層次分析法、模糊評(píng)價(jià)法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、TOPSIS評(píng)價(jià)方法等,其中層次分析法(AHP)和模糊評(píng)價(jià)法的應(yīng)用最廣。然而,層次分析法中的判斷矩陣由專家給定,其評(píng)價(jià)結(jié)果受人為因素影響較大;模糊綜合評(píng)價(jià)法雖然可以較為全面地考慮影響因素對(duì)結(jié)果的影響,但涉及的隸屬函數(shù)較多,尤其是當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)較多時(shí),計(jì)算復(fù)雜且工作量大。為解決復(fù)雜的不相容問題,蔡文教授提出了物元分析法[9-11],該方法計(jì)算簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng),目前已被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)[12-13]、土地質(zhì)量和生態(tài)安全評(píng)價(jià)[14-15]等方面。然而,該方法在節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用較少。鑒于此,本文結(jié)合河南省濟(jì)源市的節(jié)水型社會(huì)建設(shè)開展情況,構(gòu)建了節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并采用物元可拓分析方法進(jìn)行了評(píng)價(jià),研究結(jié)果可為節(jié)水型社會(huì)建設(shè)提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

濟(jì)源市位于河南省西北部,總面積1 931 km2。該市水資源相對(duì)貧乏,多年平均水資源量為3.54億m3,人均水資源量為540 m3,屬于資源型缺水亞貧水區(qū),水資源在時(shí)空分布上極不均勻。2006年,濟(jì)源市被水利部列為全國(guó)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)試點(diǎn)市。此后,濟(jì)源市按照節(jié)水型社會(huì)建設(shè)要求,大力推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù),有效推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的升級(jí),加大非常規(guī)水源利用和水資源保護(hù)力度,提高水資源利用效率,從而有效緩解了水資源緊缺狀況,極大改善了生態(tài)環(huán)境。

1.2 物元可拓模型

1.2.1 構(gòu)造節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)物元矩陣

專項(xiàng)行動(dòng)成效N、專項(xiàng)行動(dòng)特征C和特征值V,共同構(gòu)成節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)物元R,記作R=(N,C,V)。假設(shè)N有n個(gè)特征,以C1、C2、…、Cn及其對(duì)應(yīng)的量值V1、V2、…、Vn描述,則節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)的物元矩陣可表示為:

(1)

1.2.2 確定經(jīng)典域與節(jié)域物元矩陣

節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)的經(jīng)典域物元矩陣Rj可表示為:

(2)

節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)的節(jié)域物元矩陣Rp可表示為:

(3)

式中:Rj表示經(jīng)典域物元；Rp表示節(jié)域物元；p表示評(píng)價(jià)等級(jí),p=1、2、3、4、5;Vji=[aji,bji]為Nj關(guān)于Ci的取值范圍。

1.2.3 計(jì)算關(guān)聯(lián)函數(shù)及關(guān)聯(lián)度

節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)中指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度Kj(xi)定義為:

(4)

(5)

式中:Kj(xi)為評(píng)級(jí)指標(biāo)xi關(guān)于第j級(jí)別的關(guān)聯(lián)度;|xji|為經(jīng)典域的量值大?。沪?xi,Xji)為xi到經(jīng)典域區(qū)間Xji的距；ρ(xi,Xpi)為xi到節(jié)域區(qū)間Xpi的距；Xpi為Np關(guān)于Ci的量值范圍。

1.2.4 確定指標(biāo)權(quán)重

1.2.5 計(jì)算綜合關(guān)聯(lián)度并確定評(píng)價(jià)等級(jí)

節(jié)水型社會(huì)建設(shè)成效N關(guān)于第j評(píng)價(jià)等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式為:

(6)

式中:Kj(D)為單元D關(guān)于等級(jí)j的關(guān)聯(lián)度;wi為評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。若Kj(D)=max{Kj(D)}，則判定D屬于等級(jí)j。

2 結(jié)果與分析

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建及評(píng)價(jià)等級(jí)的確定

根據(jù)2005年水利部辦公廳下發(fā)的《關(guān)于印發(fā)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(試行)的通知》的要求,從濟(jì)源市的實(shí)際情況出發(fā),并依據(jù)科學(xué)性、全面性、系統(tǒng)性、可操作性等指標(biāo)體系的設(shè)置原則,建立了濟(jì)源市節(jié)水型社會(huì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)節(jié)水指標(biāo)先進(jìn)值,將節(jié)水型社會(huì)分為起步、初級(jí)、中等、良好和優(yōu)秀5個(gè)階段,為了與定量指標(biāo)保持一致,將定性指標(biāo)量化后按0～10劃分為5個(gè)階段[16-17]。節(jié)水型社會(huì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及根據(jù)1.2.4節(jié)內(nèi)容計(jì)算出的各指標(biāo)權(quán)重見表1。

表1 節(jié)水型社會(huì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及各指標(biāo)權(quán)重

2.2 節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)的經(jīng)典域、節(jié)域

根據(jù)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)的可拓性,將評(píng)價(jià)分為5個(gè)等級(jí),分別用Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)表示優(yōu)秀、良好、中等、初級(jí)5個(gè)階段。本文依據(jù)《關(guān)于印發(fā)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(試行)的通知》、文獻(xiàn)[18]以及《河南省節(jié)水行動(dòng)實(shí)施方案》等,建立了節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)的經(jīng)典域和節(jié)域，并確定了建設(shè)后成效實(shí)際值,詳見表2。

表2 節(jié)水型社會(huì)建設(shè)后評(píng)價(jià)的經(jīng)典域、節(jié)域取值范圍

2.3 結(jié)果與討論

將Ci(i=1、2、…、22)的實(shí)際值代入式(4)和式(5)得到節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表3。為進(jìn)一步驗(yàn)證該結(jié)果，參考靈敏度分析，將各指標(biāo)的實(shí)際值分別增加和減少15%,然后計(jì)算其最大綜合關(guān)聯(lián)度，并確定評(píng)價(jià)等級(jí)，計(jì)算結(jié)果見表4。對(duì)比表3和表4中數(shù)據(jù)可知：等級(jí)值基本一致，表明靈敏度較高，方法可行。

表3 節(jié)水型社會(huì)建設(shè)后評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

續(xù)表

表4 各評(píng)價(jià)指標(biāo)值變化的最大綜合關(guān)聯(lián)度及評(píng)價(jià)等級(jí)

由式(6)及表3和表4中的數(shù)據(jù)計(jì)算得出綜合關(guān)聯(lián)度,依次為0.037、-0.408、-0.586、-0.688、-0.739。由評(píng)價(jià)等級(jí)的確立原則可知，濟(jì)源市節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的級(jí)別為“優(yōu)秀”,該結(jié)論與安娟等[19]的研究結(jié)論一致,說明該方法可用于節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)中。在22個(gè)指標(biāo)中人均GDP、萬元GDP取水下降率、農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革實(shí)際實(shí)施面積比等13個(gè)指標(biāo)處于優(yōu)秀階段,農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)、高效節(jié)水灌溉率、重點(diǎn)水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、處理后的再生水回用率和社會(huì)節(jié)水意識(shí)處于良好階段,供水管網(wǎng)漏損率、節(jié)水型企業(yè)建成率、公共機(jī)構(gòu)節(jié)水型單位建成率和節(jié)水型居民小區(qū)建成率處于中等階段。

3 結(jié)論

本文結(jié)合濟(jì)源市節(jié)水型社會(huì)建設(shè)特點(diǎn),建立了節(jié)水型社會(huì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,進(jìn)行了節(jié)水型社會(huì)建設(shè)階段劃分,并基于物元可拓理論建立了濟(jì)源市節(jié)水型社會(huì)建設(shè)綜合評(píng)價(jià)模型,經(jīng)計(jì)算濟(jì)源市節(jié)水型社會(huì)建設(shè)處于優(yōu)秀階段。該結(jié)論與文獻(xiàn)[19]的結(jié)論一致,說明該方法評(píng)價(jià)結(jié)果可靠,能真實(shí)地反映實(shí)際情況,具有較好的推廣價(jià)值。本文的研究結(jié)果對(duì)其他城市進(jìn)行節(jié)水型社會(huì)建設(shè)評(píng)價(jià)具有一定的參考價(jià)值。