虞未江，賈 超，袁 涵，狄勝同，李 康

（山東大學 土建與水利學院，濟南 250061）

山東省濰坊市地處山東半島中部，萊州灣南岸，屬于嚴重缺水地區(qū)。濰坊市長期無節(jié)制使用地表水和超量開采地下水，引發(fā)了水域污染、水土流失、地下水漏斗、海水入侵等一系列水生態(tài)環(huán)境問題，嚴重影響當?shù)厝嗣竦纳詈蜕鐣?jīng)濟發(fā)展。本文結合濰坊市水生態(tài)文明建設現(xiàn)狀，從水生態(tài)文明的狀態(tài)和建設行為過程等兩個方面構建濰坊市水生態(tài)文明建設程度評價指標體系，并基于改進AHP和改進物元可拓法構建水生態(tài)文明建設程度綜合評價模型，對濰坊市水生態(tài)文明社會建設現(xiàn)狀進行評價分析。

1 評價指標體系構建

1.1 指標選取原則

構建水生態(tài)文明建設程度評價指標體系，需遵循以下基本原則：①全面系統(tǒng)地反映水生態(tài)文明建設的現(xiàn)狀；②選擇具有代表性、典型性的核心指標；③選取指標應體現(xiàn)水資源對水生態(tài)系統(tǒng)和人類社會系統(tǒng)提供公平支撐；④可量化；⑤指標計算所需的數(shù)據(jù)便于采集操作；⑥指標選取應結合區(qū)域水事運作的特色，提取具有區(qū)域特色性的指標。

1.2 指標體系框架結構

由水生態(tài)文明和水生態(tài)文明建設內(nèi)涵可知，在評價水生態(tài)文明建設水平時，既要考慮水生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)、水生態(tài)系統(tǒng)與人類系統(tǒng)相互適應的狀態(tài)，又要考慮人類社會干擾作用水生態(tài)系統(tǒng)的各種活動措施。因此，濰坊市水生態(tài)文明建設評價指標體系構建主要從水生態(tài)文明的狀態(tài)和水生態(tài)文明建設的行為過程等兩個方面進行研究，評價指標可以分為狀態(tài)類評價指標和建設類評價指標等兩大類。

1.2.1 狀態(tài)類評價指標

該類指標選取既要考慮我國水生態(tài)文明建設要求達到的水生態(tài)文明狀態(tài)，又要充分考慮濰坊地區(qū)水問題現(xiàn)狀和水事活動的自然環(huán)境特色，而水生態(tài)文明狀態(tài)又涵蓋水生態(tài)系統(tǒng)本身的狀態(tài)和水生態(tài)系統(tǒng)滿足人類社會經(jīng)濟系統(tǒng)要求的狀態(tài)，可將其進一步概括為自然生態(tài)系統(tǒng)和人類社會系統(tǒng)。因此，狀態(tài)類評價指標主要從自然系統(tǒng)、人類系統(tǒng)和濰坊市地域特色等3個方面進行提取。

1.2.2 建設類評價指標

該類指標用于評價分析人類系統(tǒng)對水生態(tài)系統(tǒng)的建設活動是否超過其承載能力，以及是否影響了水生態(tài)系統(tǒng)的健康，主要從開發(fā)、利用、治理修復、保護和管理等5個建設環(huán)節(jié)進行選取。

運用AHP遞階層次結構模型，構建濰坊市水生態(tài)文明建設評價指標體系的框架結構，如圖1。

圖1 評價指標體系結構框架

1.3 評價指標體系

根據(jù)國內(nèi)已有水生態(tài)文明建設評價指標體系的研究成果[1-4]和《水生態(tài)文明城市建設評價導則》等相關標準規(guī)范，結合濰坊市水生態(tài)文明建設的現(xiàn)狀，在圖1水生態(tài)文明建設評價指標體系結構框架下選取64項指標構建濰坊市水生態(tài)文明建設評價指標體系。具體如表1，表2和表3。

表1 自然系統(tǒng)和人類系統(tǒng)評價指標標準

表2 地域特色系統(tǒng)中各評價指標標準 單位：%

表3 水生態(tài)文明建設各環(huán)節(jié)評價指標分級標準

2 評價指標的分級標準

在綜合考慮國內(nèi)水生態(tài)文明評價指標研究和《水生態(tài)文明城市建設評價導則》等相關標準規(guī)范的基礎上，將濰坊市水生態(tài)文明建設程度評價指標分為優(yōu)、良好、合格、較差、差等5個級別，分別用I，II，III，IV，V級表示。

評價指標體系中，指標C13，C38，C41，C54，C55，C63為定性指標，為便于綜合評價，本文對各定性指標進行客觀賦值，賦分區(qū)間為10～0分，10分表示該項指標完成情況很好，0分表示該項指標完成情況很差，基本沒有完成，其他分值從高到底，依此類推。同時，各項指標臨界值采取向上兼容的評價方式，即相鄰兩級評分標準的分界值按等級較高的一級予以評價。自然系統(tǒng)和人類系統(tǒng)中各評價指標、濰坊市地域特色系統(tǒng)中各評價指標和建設過程中各環(huán)節(jié)評價指標的分級標準分別如表1，表2和表3。

3 水生態(tài)文明建設程度評價模型

3.1 改進AHP計算評價指標權重

本文從專家判斷信息篩選和綜合判斷矩陣構造方式等2個方面對傳統(tǒng)層次分析方法進行改進，首先利用一致性比例CR對N（N＞3）名專家構造的判斷矩陣進行篩選，然后通過幾何平均方法構造綜合判斷矩陣，最終達到改善綜合判斷矩陣一致性的目的。

運用改進AHP計算評價指標權重過程：

（1）邀請水生態(tài)文明建設研究領域的N（N＞3）名專家，運用1～9重要性標度對各準則層的評價指標兩兩相對重要性程度進行比較，并構造比較判斷矩陣。

（2）運用和積法計算各專家比較判斷矩陣的一致性比例CR，并設檢驗標準T（綜合考慮，本文T取0.2）[5]，若存在CR大于檢驗標準T的判斷矩陣，則認為由該專家判斷信息構建的判斷矩陣存在誤差，需要重新判斷或直接剔除以保證綜合判斷矩陣的一致性。

（3）在對專家比較判斷信息篩選的基礎上，采用幾何平均法構建綜合判斷矩陣。

（4）運用和積法計算綜合比較判斷矩陣的一致性比例CR，若CR<0.1，說明綜合比較判斷矩陣符合要求，若大于0.1，需要重新構造綜合判斷矩陣，直至滿足一致性要求。

（5）通過步驟（1）~（4）計算各評價指標的單排序權重，在此基礎上，采用組合權重計算法，由下而上逐層求解各層評價指標相對于目標層水生態(tài)文明建設水平的權重值。

3.2 改進物元可拓法綜合評價水生態(tài)文明建設程度

物元可拓法能夠?qū)⒍嗄繕藳Q策問題轉(zhuǎn)化為單目標決策問題，且定量化地表示評價結果[6，7]。然而，評價指標的實際值一旦超過節(jié)域范圍，將導致物元可拓評價模型的關聯(lián)函數(shù)無法進行計算，有必要對物元可拓評價模型的構造過程進行相應的改進[8-10]。本文運用改進物元可拓法綜合評價水生態(tài)文明建設程度。

3.2.1 依據(jù)物元理論確定水生態(tài)文明評價的物元三元體

將水生態(tài)文明程度用n維物元R來表示：

式中N為水生態(tài)文明程度等級；Ci（i=1,2，…，n）為評價水生態(tài)文明程度的第i個評價指標；Vi為N關于第i個指標所規(guī)定的量值范圍。

3.2.2 構建經(jīng)典域物元矩陣

濰坊市水生態(tài)文明建設程度等級劃分為5級，則有5個具有相同特征（評價指標C1，C2，…，Cn）的物元R1，R2，R3，R4和R5，為具有5個同特征的水生態(tài)文明物元體。

式中Nj（j=1，2，…，5）為所劃分的第j個水生態(tài)文明等級；Vij=[aij，bij] 為等級j關于第i個指標所規(guī)定的量值范圍，即各等級關于對應的評價指標所取的數(shù)值范圍，簡稱經(jīng)典域。

3.2.3 構建節(jié)域物元矩陣

將經(jīng)典域物元矩陣轉(zhuǎn)化為經(jīng)典物元的事物及其特征和此特征相應拓展了的量值范圍組成的物元矩陣，即節(jié)域物元矩陣：

式中Np為所有的評價等級；Vp為節(jié)域，Vip（i=1，2，…，n）為第i個指標的節(jié)域，即第i個評價指標對所有評價等級的取值范圍；aip和bip（i=1，2，…，n）分別為第個指標取值范圍的最小值和最大值。

3.2.4 構建待評物元矩陣

依據(jù)待評物元各評價指標的數(shù)據(jù)，構建待評物元矩陣：

式中P0為待評物元；V1，V2，…，Vn為各水生態(tài)文明評價指標具體的取值。

3.2.5 對原經(jīng)典域的量值作規(guī)格化處理

將水生態(tài)文明評價的經(jīng)典域中的量值兩端同時除以節(jié)域Vp右端的數(shù)值bnp，得到新的水生態(tài)文明評價經(jīng)典域物元矩陣R′N：

3.2.6 對原待評物元矩陣中的量值作規(guī)格化處理

將水生態(tài)文明待評物元矩陣中的量值兩端同時除以節(jié)域Vp右端的數(shù)值bnp，得到新的待評物元矩陣R′0。

3.2.7 對新的待評物元體

求其關于新的經(jīng)典域量值范圍的距離Dij，即

式中a′ij，b′ij（i=1，2，…，n，j=1，2，…，5）為矩陣R′N中的量值；v′i為R′0中的量值。

3.2.8 計算關聯(lián)度和確定評價等級

用Dij代替關聯(lián)度函數(shù)，綜合關聯(lián)度Ki（P0）為：

式中wi為運用改進層次分析法計算得到的第i項水生態(tài)文明程度評價指標的權重。當Kj=max{Kj（p）}時，當Kt=max Kj（P0）時，則水生態(tài)文明建設程度屬于等級t，t∈[1，5]。

4 濰坊市水生態(tài)文明建設程度評價

通過定量計算，確定濰坊市水生態(tài)文明建設評價體系中各指標的實際值。

4.1 計算指標層C中各指標相對于目標層O的最終組合權重

邀請水生態(tài)文明建設研究領域的6名專家，運用改進AHP對濰坊市水生態(tài)文明建設評價指標體系中各層次的指標，從下至上，分別計算各層指標相對于上一層指標的權重。最后，通過組合計算得到指標層C中各評價指標相對于目標層O的最終組合權重。經(jīng)檢驗，由改進AHP計算得到的結果可靠合理。濰坊市水生態(tài)文明建設評價指標體系中指標層C中各評價指標相對于目標層濰坊市水生態(tài)文明建設水平O的最終組合權重如表4。

表4 指標層C中各評價指標相對于目標層O的最終組合權重

4.2 構造經(jīng)典域、節(jié)域和待評物元矩陣

濰坊市水生態(tài)文明建設程度等級分為5級，則存在5個具有相同特征（評價指標C1，C2，…，C64）的水生態(tài)文明物元R1，R2，R3，R4和R5，可構建經(jīng)典域物元矩陣RN。

根據(jù)表1，表2和表3中各項指標分級標準的量值范圍確定節(jié)域矩陣Rp。

由濰坊市各項評價指標的實際值構成待評物元矩陣R0。

4.3 規(guī)格化處理經(jīng)典域矩陣和待評物元矩陣

根據(jù)公式（5）和（6）規(guī)格化處理經(jīng)典域矩陣RN和待評物元矩陣R0，得到R′N和R′0。

4.4 計算水生態(tài)文明建設等級的關聯(lián)度

根據(jù)公式（7）求出濰坊市水生態(tài)文明建設評價指標體系中64個評價指標關于I，II，III，IV，V級評價等級的距離Dij。

根據(jù)公式（8）計算關聯(lián)度，可得KⅠ（P0）=0.8858，KⅡ（P0）=0.9113，KⅢ（P0）=0.8811，KⅣ（P0）=0.8014，KⅤ（P0）=0.7199，計算得Kj=max{Kj（P0）}=0.9113。由評價準則可知，目前濰坊市水生態(tài)文明建設程度為II級良好，水生態(tài)文明建設程度較高，但距I級優(yōu)秀還有一定距離。

分析計算結果可知，濰坊市在后續(xù)水生態(tài)文明建設過程中，需重點加強水資源支撐保障能力建設、防洪（潮）減災方面的建設、水生態(tài)系統(tǒng)修復與保護及水景觀文化品牌形象的開發(fā)挖掘，爭取早日建成水生態(tài)文明社會。

5 結語

（1）結合濰坊市水生態(tài)文明建設現(xiàn)狀，從水生態(tài)文明的狀態(tài)和建設行為過程等兩個方面構建了水生態(tài)文明建設程度評價指標體系，該體系可全面、深入地評價分析濰坊市水生態(tài)文明建設程度。在綜合考慮國內(nèi)相關研究和國家規(guī)范標準的基礎上，劃分濰坊市水生態(tài)文明建設程度評價等級，并確定64個評價指標的分級標準，為評價濰坊市水生態(tài)文明建設程度提供評價標準。

（2）基于改進AHP和改進物元可拓法構建的水生態(tài)文明建設程度評價模型，通過改進AHP計算評價指標權重，可盡量避免賦權過程中主觀因素的影響，保證指標權重的合理性；通過改進物元可拓法的計算過程，克服關聯(lián)函數(shù)無法計算的局限性，保證評價結果的準確性。對大量數(shù)據(jù)的計算是運用該模型評價水生態(tài)文明建設程度的核心步驟，通過MATLAB等軟件簡化計算過程，可使該模型成為評價水生態(tài)文明建設程度的一種簡易高效、科學合理的方法。

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