余瑩瑩汪永進(jìn)梁 森孫 瑞

基于層次分析法的徐州市節(jié)水型社會評價(jià)研究

余瑩瑩1汪永進(jìn)2梁 森1孫 瑞3

一、概述

徐州市地處沂沭泗流域下游，境內(nèi)河流縱橫，湖沼棋布，黃河故道斜穿東西，京杭運(yùn)河縱貫?zāi)媳?，氣候適中，四季分明，山水特色明顯。在節(jié)水型社會建設(shè)方面起步早、措施實(shí)，效果明顯，主要表現(xiàn)在建立健全了用水總量控制和定額管理制度，加快推進(jìn)水權(quán)制度建設(shè)；重視運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿，加快推進(jìn)水價(jià)改革；加強(qiáng)節(jié)水立法，夯實(shí)節(jié)水型社會建設(shè)制度基礎(chǔ)；加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，為節(jié)水型社會建設(shè)提供了體系保障；建設(shè)水資源實(shí)時監(jiān)控與管理系統(tǒng)，為節(jié)水型社會提供了技術(shù)平臺，加強(qiáng)水資源合理配置和聯(lián)合運(yùn)用，盡快完善總量控制與定額管理相結(jié)合的用水管理制度體系，建立健全水法規(guī)，完善節(jié)水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加快水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)，帶動區(qū)域節(jié)水型社會建設(shè)的發(fā)展。

二、節(jié)水型社會評價(jià)方法的基本原理

由于節(jié)水型社會建設(shè)涉及工程、制度、體制和機(jī)制等多項(xiàng)內(nèi)容,近年來對節(jié)水型社會建設(shè)試點(diǎn)后評價(jià)的研究主要集中在如何綜合評價(jià)其建設(shè)成效。綜合評價(jià)是對多屬性體系結(jié)構(gòu)描述的對象進(jìn)行系統(tǒng)性、全局性和整體性的評價(jià)。

層 次 分 析 法 （The Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）從本質(zhì)上講是一種思維方式，把復(fù)雜問題分解成各個組成要素，又將這些要素按支配關(guān)系分組形成遞階層次結(jié)構(gòu)。通過兩兩比較的方式確定層次中諸因素的相對重要性，然后綜合決策者的判斷，確定決策方案相對重要性的總的排序。整個過程體現(xiàn)了人的決策思維的基本特征，即分解、判斷、綜合。AHP是一種定量與定性相結(jié)合的、系統(tǒng)化的、層次化的分析方法，將人的主觀判斷用數(shù)量形式表達(dá)和處理的方法，逐步應(yīng)用于計(jì)劃制定、資源分配、方案排序、政策分析、沖突求解及決策預(yù)報(bào)等相當(dāng)廣泛的領(lǐng)域中。

三、層析分析法在徐州市節(jié)水型社會評價(jià)中的研究應(yīng)用

1.建立層次結(jié)構(gòu)模型

節(jié)水型社會作為一個復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)，首先要把復(fù)雜的問題分解為不同的層次。同一層次要素作為準(zhǔn)則，對下一層的某些要素起支配作用，同時又受上一層要素的支配。處于最上面一層成為目標(biāo)層，這個最高層次通常只有一個要素，是分析問題的目標(biāo)；中間層次稱為準(zhǔn)則層，準(zhǔn)則層的下一層次是子準(zhǔn)則層；最低一層的層次成為方案層，這層是解決問題的預(yù)選方案。

根據(jù)節(jié)水型社會綜合評價(jià)指標(biāo)體系的建立原則：科學(xué)性、代表性、完備性、動態(tài)性與靜態(tài)性相結(jié)合、可比性、可操作性、系統(tǒng)性等，參考已有研究成果，經(jīng)理論分析和專家咨詢，將徐州市節(jié)水型社會綜合評價(jià)指標(biāo)體系分為目標(biāo)層A、準(zhǔn)則層B和指標(biāo)層C共3個層次（圖1）。選取5個一級指標(biāo)，17個二級指標(biāo)，8個三級指標(biāo)。對于每一層次的相對重要性給與定量表示，利用數(shù)學(xué)方法確定表達(dá)每一層次的全部元素相對重要性次序的權(quán)值，并通過排序結(jié)果分析節(jié)水型社會建設(shè)的程度。

圖1 節(jié)水型社會評價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)模型

2.構(gòu)造判斷矩陣

判斷矩陣元素的值反映了人們對各元素相對重要性的認(rèn)識，一般采用數(shù)字1～9及其倒數(shù)的標(biāo)度方法。1，3，5，7，9的含義是：1表示Ci和Cj由同樣重要；3表示Ci比Cj于稍微重要；5表示Ci比Cj明顯重要；7表示Ci比Cj強(qiáng)烈重要；9表示Ci比Cj極端重要。2，4，6，8則表示上述相鄰判斷的中值。反之，Cj比Ci的判斷數(shù)為Ci比Cj的判斷數(shù)的倒數(shù)。用相互比較因素的重要性具有實(shí)際意義的比值說明時，判斷矩陣相應(yīng)元素的值則取這個比值，即得到判斷矩陣A=（aij）n×n。

利用數(shù)學(xué)方法綜合調(diào)查訪問所得各

方面的意見，給出各要素的相對重要性權(quán)重。根據(jù)專家咨詢結(jié)果，整理得到徐州市節(jié)水型社會系統(tǒng)中目前考慮的25個因素的 Z-B，R-C，S-C，M-C，H-C，E-C等判斷矩陣（表1～表6）。

表1 準(zhǔn)則層權(quán)重判斷矩陣及權(quán)重計(jì)算

表2 水資源緊缺程度指標(biāo)判斷矩陣及權(quán)重計(jì)算

表3 節(jié)水效率指標(biāo)判斷矩陣及權(quán)重計(jì)算

表4 節(jié)水管理水平指標(biāo)判斷矩陣及權(quán)重計(jì)算

表5 環(huán)境保護(hù)水平指標(biāo)判斷矩陣及權(quán)重計(jì)算

表6 社會經(jīng)濟(jì)影響指標(biāo)指標(biāo)判斷矩陣及權(quán)重計(jì)算

表7 節(jié)水型社會建設(shè)評價(jià)因素指標(biāo)的總排序

3.層次單排序及其一致性檢驗(yàn)

在準(zhǔn)則B下，n個元素C1，C2，C3，…，Cn排序權(quán)重計(jì)算，可以求解判斷矩陣C的最大特征根λmax，并滿足關(guān)系式CW=λmaxW，其中W為對應(yīng)λmax特征向量，其分量Wi，i=1，2，3，…，n為對應(yīng)元素C1，C2，C3，…，Cn在準(zhǔn)則Bk下單排序的權(quán)值。對于n階判斷矩陣，其最大特征值為單根，且λmax≥n。當(dāng)λmax=n，其余特征根均為0時，則B具有完全一致性。如果λmax稍大于n，而其特征根接近于零時，則A具有滿意的一致性。檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性，需計(jì)算一致性指標(biāo)：CI=，當(dāng)CI=0時，判斷矩陣具有完全一致性。RI為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，對1～9階矩陣值分別為：0.00，0.00，0.58，0.90，1.12，1.24，1.32，1.41，1.45。

本文選用和法計(jì)算，步驟如下：（1）將判斷矩陣按列正規(guī)化；（2）每一列正規(guī)化后的判斷矩陣按行加總；（3）對加總后得到的向量正規(guī)化，所得結(jié)果即為所求權(quán)重向量；（4）計(jì)算判斷矩陣的最大特征值；（5）對判斷矩陣進(jìn)行一致性和隨機(jī)性檢驗(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn)，所構(gòu)造的6個判斷矩陣均具有滿意的一致性，說明權(quán)數(shù)分配是合理的。

4.層次總排序及其一致性檢驗(yàn)

所謂層次總排序就是針對目標(biāo)層A而言的，方案層C的次序排列?？偱判蚴窃趩闻判蚧A(chǔ)上從上到下逐層進(jìn)行的。準(zhǔn)則層各要素b1，b2，b3，…，bn對于目標(biāo)層A的單排序與方案層各要素C1，C2，C3，…，Cn對準(zhǔn)則層B的層次單排已經(jīng)完成，其數(shù)值分別為對應(yīng)λmax的特征向量W的分量；層次總排序?yàn)閷哟螁闻判虻募訖?quán)組合，同時通過計(jì)算可知層次總排序一致性檢驗(yàn)指標(biāo)，C層C.R..=0.01＜0.1，D層C. R..=0.004＜0.1，均具有滿意的一致性。層次總排序的計(jì)算結(jié)果見表7。

表8 徐州市現(xiàn)狀年節(jié)水型社會建設(shè)的評價(jià)系數(shù)

四、結(jié)論

評價(jià)節(jié)水型社會的建設(shè)程度分為起步、初級、中等、良好、優(yōu)良五個等級，用隸屬度（0.1，0.3，0.5，0.7，0.9）來表示各個指標(biāo)屬于節(jié)水型社會建設(shè)程度的階段。確定評價(jià)等級隸屬度即優(yōu)先等級，根據(jù)徐州市2012年實(shí)際情況，按照相應(yīng)的計(jì)算公式分別進(jìn)行計(jì)算（本文中農(nóng)業(yè)用水量選取來水保證率是75%的數(shù)據(jù)資料）?？們?yōu)先系數(shù)等于各指標(biāo)權(quán)重與評價(jià)指標(biāo)隸屬度的乘積。

根據(jù)評級系數(shù)K的大小劃分為優(yōu)良（K≥0.90），良好（0.70≤K＜0.90），中等（0.50≤K＜0.70），初級（0.30≤K＜0.50），起步（K＜0.30）五級。

由表中可以看出，徐州市屬于水資源不足，節(jié)水水平較高，節(jié)水型社會建設(shè)情況良好的城市■

（作者單位：1.徐州市水利科學(xué)研究所 221018 2.徐州市云龍湖水庫管理處 221000 3.江蘇省水文水資源勘測局徐州分局 221000）

（專欄編輯：張 婷）