基于AHP的水資源適應性管理研究

摘要:如何有效管理水資源，實現經濟、社會和環境的協調發展已成為亟需解決的問題。適應性管理是有效開發、使用和保護水資源的重要途徑，而識別與分析其關鍵指標是進行水資源適應性管理的核心內容。文章針對山東省水資源管理的現狀，整合了適應性管理研究框架和AHP分析方法，識別出山東省水資源適應性管理亟需關注的關鍵指標，構建了基于AHP的水資源適應性管理決策支持模型。同時，提出了山東省水資源適應性管理體系的組織結構。

關鍵詞:水資源;適應性管理;不確定性;層次分析法

一、 問題的提出

本文針對山東省水資源管理的現狀，構建層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)模型分析相關因素對適應性管理目標的影響情況，對所研究區域內水資源適應性管理的關鍵指標進行分析，定性及定量分析的結果為山東省水資源的適應性管理決策提供支持。

二、 相關文獻回顧

適應性管理最初的名稱是“適應性環境評估與管理”(Adaptive Environmental Assessment and Management)，它是由生態學家C.S. Holling和Carl J. Walters(University of British Columbia)在20世紀70年代提出的。適應性管理通過科學管理、監測和調控管理活動來提高當前數據收集水平，以滿足生態系統容量和社會需求方面的變化。它圍繞系統管理的不確定性展開一系列設計、規劃、監測、管理資源等行動，目的在于實現系統健康及資源管理的可持續性。這種管理方式常被應用在澳大利亞和北美，最初被應用于漁業管理，隨后被應用于IIASA(in Vienna，Austria)。可見，現有的研究為水資源適應性管理提供了研究思路，但沒有為其提供有效的研究方法和工具。

AHP方法由美國運籌學家、匹茲堡大學T. L. Saaty教授于20世紀70年代提出，于1982年傳入我國。在當年召開的中美能源、資源、環境會議上Saaty教授的學生H. Gholamnezhad向中國學者介紹AHP。隨后，許樹柏等人在國內發表了介紹AHP的文章，AHP開始在我國得到迅速發展，1987年9月我國召開了第一屆AHP學術討論會，1988年在我國召開了第一屆國際AHP學術會議。AHP在資源管理決策的許多領域得到成功應用。效用理論研究者認為該方法是解決多標準決策問題的有效途徑。AHP方法實現了定性與定量分析的結合，將人的主觀判斷用數量形式表達出來并進行科學處理，更能適合復雜的社會科學領域的情況，能較準確的反映社會科學領域的問題。因此，針對水資源適應性管理研究工具的缺乏，結合山東省水資源適應性管理的特點，適應性管理過程與AHP方法的綜合成為必要。

三、 山東省水資源適應性管理決策支持模型構建

本文將適應性管理的含義表述為:是一個面對不確定性因素的、結構性的、重復性的優化決策制定過程，以達到通過系統控制降低不確定性的目標。山東省水資源適應性管理模型構建的基本思想就是在綜合定性分析和定量分析的基礎上，對關鍵要素進行系統考察和密切監測以指導相關的管理決策。具體來說，基于AHP的山東省水資源適應性管理模型構建包含多個基本階段，每一階段包含特定的活動和分析成果。

1. 信息集成階段。水資源適應性管理的第一階段是信息集成，即從利益相關方處收集相關信息。這一動態的信息集成過程可以使決策者更好的了解自然系統、社會系統及其交互作用，識別知識共享和缺失，同時，信息收集過程還有利于加強水資源科研工作者、管理者和其他利益相關方之間的溝通。該階段的成果為識別出的山東省水資源適應性管理的多項關鍵指標。

2. 系統分析與可視化階段。系統分析與可視化致力于識別各種水資源適應性管理的規制關系和關鍵指標，以形成對水資源管理系統的總體理解，為關鍵指標的進一步分析提供框架。利益相關方基于自身經驗相互交換觀點，以繪圖的方式形成水資源管理關鍵指標的概念模型。這一過程中，頭腦風暴法可以集中在各領域有專門知識的人，有利于識別和發現關鍵指標。此外，因果關系分析有利于識別指標間的交互作用和指標對適應性管理目標的影響。

依據AHP方法的原則及山東省水資源適應性管理現狀，本研究得出這一階段的研究成果，即構建出了山東省水資源適應性管理的層次分析模型，如圖1所示。

3. 權重確定階段。權重確定階段關注社會及生態系統對水資源適應性管理目標的影響程度。該階段需要運用一系列影響評估技術將數據和信息轉化為可用的知識，進而為戰略制定和尋找解決方案提供依據。這些技術包括計算機決策支持系統、水資源管理要素可視化技術和社會經濟影響評估技術。基于綜合的信息和知識，該階段可以得出水資源適應性管理關鍵指標的權重，有利于分析不確定性如何影響決策制定和實施過程。

本研究共發出專家打分問卷20份，回收18份，回收率為90%。按照不一致性系數應該小于0.1的標準，對回收的問卷進行有效性檢驗，共剔除無效問卷2份，所回收問卷的有效率為88.9%。選用AHP專門分析工具Expert Choice，該平臺可以在評價過程中動態顯示評價結果，并對評價的不一致性給出指示，從而在人機交互過程中得到可靠的評估結果。通過對16位專家的有效打分問卷進行數據分析，每位專家的打分結果形成4個矩陣，總共形成64個矩陣。計算出準則層3項指標相對于目標層的權重均值，對山東省水資源適應性管理評價中具有最為顯著影響作用的3項關鍵指標進行排序(重要性程度由強到弱)，結果如表1所示。

在16位專家打分結果的基礎上，計算得出子準則層12項指標相對于目標層的權重均值，據此對這12項指標的重要性程度進行綜合排序，如表2所示。

4. 決策支持階段。前一階段的分析結果為山東省水資源的適應性管理提供決策支持。在適應性管理決策中，需要綜合考慮分析得出的各指標權重及排序，著重關注對適應性管理效果有重大影響的排序靠前的各項指標。可以發現，山東省需要建立健全衡量總供水量、總耗水量、灌溉耕地用水量及人民生產生活用水等各關鍵指標綜合評價體系，嚴格規范水資源使用許可制度，合理配置水資源、資金資源和專家技術資源;將各類水資源使用對相關體系的影響評價過程標準化、制度化，以法律、法規的形式明確山東省水資源適應性管理多個供水目標之間的關系及具體實施的基本原則，協調涉及各個關鍵指標的部門和地區。山東省水資源適應性管理還要考慮社會經濟效益和生態環境效應的多種需求，開發實施合理可行的生態環境補償機制。

5. 監測與評價階段。這一階段通過綜合監控系統和管理績效評價來保障水資源社會價值和環境效益的全面實現。監測與評價的結果需要按照各部門協商一致的程序及時報告，以報告內容為依據調整今后的水資源適應性管理目標及行動。

山東省水資源適應性管理的監測與評價需要觀念、體制及資金的多重保障，使工作人員在領導支持、時間和精力充足的情況下，積極高效的完成適應性管理的各項工作。其中，組織保障尤為重要。在充分調研的基礎上，本研究構建出山東省水資源適應性管理體系的組織結構，如圖2所示。山東省水資源適應性管理組織結構設計的規范化，應該達到山東省水資源適應性管理內部系統功能完備、子系統功能分配合理、系統中各部門及各崗位權責匹配、適應性管理跨度合理四個標準。需要加強關于適應性管理理念的教育與培訓，制定適合山東省水資源適應性管理的日常工作模式。同時，經費支持也是不應被忽視的內容，山東省水資源管理很多項目開發更多關注項目的可行性論證及實施過程，對于后期運行的信息監測、關鍵指標影響評價和決策效果分析則缺乏經費支持。

四、 研究結論

基于AHP的水資源適應性管理可以為多標準水資源管理決策的制定提供思路。基于AHP的水資源適應性管理的核心是識別并分析關鍵指標對水資源適應性管理目標的影響情況，通過知識的獲取和集成，構建基于學習的不斷發展的決策支持模型。在闡述適應性管理理論及AHP研究方法的基礎上，本文構建了山東省水資源適應性管理決策支持模型;在專家打分結果的基礎上，計算出準則層指標相對于目標層的權重均值，對山東省水資源適應性管理評價中具有顯著影響作用的關鍵指標進行排序，將人的主觀判斷用數量形式表達出來并進行科學處理;同時，構建了山東省水資源適應性管理體系的組織結構。適應性管理戰略探究把自然系統和社會系統結合在一起并使雙方受益的途徑，這種力求同時滿足環境修護和水資源管理社會目標的管理模式還可用于其他資源管理問題，如能源、農業、環境分析和城區規劃等，有利于為其提供定量與定性相結合的管理決策依據。

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基金項目:山東省科技攻關項目“地下水超采區的環境效應與水資源適應性管理研究”(SGG0706)。

作者簡介:劉芳，山東大學管理學院博士生。

收稿日期:2009-12-05。