湖南省2010～2014年農村水利保障能力研究

唐 寧，黃理軍

(湖南農業大學 工學院，長沙 410128)

0 引 言

湖南省自古以來就是農業大省，同時也是水利大省，有湘資沅澧四大水系，水資源擁有量豐富。但因降雨的時空分布不均，旱澇頻發，農業生產受到巨大影響，農村水利工程對湖南省的農業生產和經濟發展具有舉足輕重的作用。“十二五”水利發展為全省經濟社會平穩快速發展發揮了積極作用，但面對全省經濟社會發展的新要求和新挑戰，湖南省水利建設、水利管理和水利改革發展仍面臨一系列問題和困難：包括防洪抗旱能力薄弱、農業灌溉用水效率不高、飲水安全保障能力不夠、水資源水生態問題突出等。因此，對湖南省農村水利承載力進行分析評價與建議具有重大現實意義。

1 研究方法

1.1 指標體系構建

本文從湖南省水利普查數據中選取，在比較分析數據收集難易程度的基礎上，盡可能考慮指標的代表性、全面性和科學性。農村水利作為農業生產生活的基礎設施，其基本功能是保障農田生產的經濟功能，保障農村安全飲水的生活服務功能，保障生態環境穩定、防洪排澇環境保護功能，農村水利的保障作用必然和社會經濟發展、人口數量、生態環境等諸多因素密切相關。隨著“十三五”對農村水利的投入與推進，農村水利依從傳統的農村水利向民生水利發展，向和諧水利和可持續發展的生態水利方向發展，故評價需要考慮到農村水利工程保障能力的可持續性。但由于經濟水平發展的不同，不同地區不同時期的農村水利的基礎設施建設、管理和農村水利保障能力以及如何提高該地區農村水利保障能力也有差異。因此，在評價農村水利保障能力時需考慮到地區社會經濟和人民生活水平。

本研究旨在為我國“十三五”規劃期間農業現代化和社會主義新農村建設起到重要的支撐作用，從農村水利的基本功能出發，以工程建設、農業生產、農村供水、生態保護、可持續發展5個方面做為領域層，對湖南省農村水利保障能力進行定性分析。通過總指標反映水利保障能力的整體水平，各綜合指標反映水利保障能力各組成部分的發展狀況[1-2]，二級指標的選取覆蓋全面，且具有代表性、可獲取性。10個方案層二級評價指標上都是農村水利質量評價指標或者是相對評價指標，沒有如工程建設資金、水利工程管理投入、已建和再建大小型農村水利工程數等，但這些都是以上10個指標的不同表現形式，選擇相對指標能夠更加綜合反映農村水利能力的整體情況。以此建立的3個遞階層次結構、5個方面、10個評價指標的湖南省農村水利保障能力評價指標體系[3]見表1。

領域層指標說明：①工程建設保障能力G，表示湖南省區域內國民經濟對農村水利建設投入的支持力度，通過二級指標農民人均純收入和農村水利投資系數進行說明和評價。②農田生產保障能力F，反映湖南省農村水利工程對農業生產的保障能力，通過二級指標旱澇保收系數和有效灌溉系數進行說明。③飲水保障能力D，反映湖南省農村水利工程對農村居民飲水供給數量和質量的調節與保障能力，通過農村生活用水供給率和飲水安全率這兩個二級指標進行說明。④生態環境保障能力E，反映湖南省農村水利維護農業生產和生態和諧發展的能力，通過二級指標除澇面積系數和水土流失治理系數進行說明。⑤可持續發展保障能力C，反映湖南省的農村水利工程對于農村經濟社會可持續發展的維持能力，通過二級指標農村水利投資占水利投資和節水灌溉工程控制面積比例進行說明。

方案層指標說明：①農村居民人均純收入C11，體現湖南省區域范圍內農村居民收入的平均水平和農村經濟發展的總體狀況，農民純收入(萬元)/農村居民家庭常住人口(萬人)。②水利投資系數C12，體現湖南省對農村水利工程在經濟上的重視程度以及投資力度，水利總投資(億元)/地區生產總值(億元)。③旱澇保收系數C21，體現湖南省農村水利對農業生產的支撐力度，旱澇保收面積(103hm2)/耕地總面積(103hm2)。④有效灌溉系數C22，體現湖南省農村水利對農業生產效率的支持力度，有效灌溉面積(103hm2)/耕地總面積(103hm2)。⑤農村生活用水供給率C31，體現湖南省水利工程對農村的供水占全省總水利工程的比例，水利工程對農村生活供水量(108m3)/水利工程總供水量(108m3)。⑥飲水安全率C32，體現農村水利工程，對湖南省農村人口的飲水質量和生活質量總體情況影響的總體情況，飲水安全人數(萬人)/總人數(萬人)。⑦除澇面積系數C41，反映農村水利設施對農田除澇的貢獻，除澇面積(103hm2)/耕地總面積(103hm2)。⑧水土流失治理系數C42，反映湖南省區域范圍內農村的生態環境情況，水土流失治理面積(103hm2)/耕地總面積(103hm2)。⑨節水灌溉工程控制面積比例C51，反映湖南省區域范圍內節水灌溉技術的推廣情況，節水灌溉工程控制面積(103hm2)/耕地總面積(103hm2)。⑩農村水利投資占水利投資比重C52，反映湖南省農村水利在水利建設中所受的重視程度，農村水利建設資金和管理資金的總和(億元)/水利總投資(億元)。

表1 湖南省農村水利保障能力評價指標體系Tab.1 The evaluation index system of Hunan rural water conservancy safeguard ability

1.2 標準值的確立

通過廣泛收集國內外相關文獻和研究成果，借鑒國內外農村水利評價研究的相關標準，參考《水利標準化工作管理辦法》、《水利技術標準編寫規定》、《節水灌溉工程技術規范》[4]等，結合本文研究問題的需要，在分析比較的基礎上，將湖南省農村水利保障能力不同等級的劃分標準列于表2。

表2 湖南省農村水利保障能力等級劃分標準Tab.2 The level standard of Hunan province in rural water conservancy

將二級指標中數據進行標準化評分處理，對方案層的二級指標進行設定最優值與最差值的臨界值。所設定臨界值是根據湖南省農村社會發展結合農村水利工程建設現狀的平均水平而確定。方案層的10個二級指標的最優值與最差值見表3，其中農民人均純收入最差值設為3 000元，最優值設為15 000元。水利投資系數參照我國農村水利相關標準，統一將水利投資系數最優值設定為2%。根據農村生活占水資源供水比例將農村生活用水供給系數最優值設定為8%。參照我國水利工程建設、水利科研技術的推廣與應用的實際情況，得出理論上的除澇面積系數最優值為10%、節水灌溉工程控制面積比例最優值為85%、農村水利投資/水利投資最優值為97%。其余指標最優值均為100%，最差值0%。

表3 二級評價指標的最優值與最差值Tab.3 The optimal value and worst value of the second index

1.3 AHP法和熵值法組合確定權重

AHP法是將一個復雜的多方案決策問題作為一個系統，將總目標分解為多準則的若干層析，通過定性指標模糊量化的方法算出層析單排序和總排序，其優點是所需的定量數據信息少，簡潔實用，可以將專家的思維過程數學化。研究選取以上5個領域層的二級指標，運用層次分析法，主要考慮到該領域的指標多為定性指標，采用AHP法可以考慮到同行參照，專家意見評價[4]，也為評價標準的確立提供前提條件。

熵值法考慮到方案層多為定量反映領域層各種表的量，且有具體量化數值，而層次分析法所需定量數據少，定性成分多，而熵值法相對主觀賦值法具有客觀性。

目前國內外研究中，對水利的評價方法多用層次分析法(AHP)，但AHP法受主觀因素影響較大；而熵值法以大數據為基礎，運用熵值法計算權重可以一定程度上消除AHP法的不足之處，故采用AHP法結合熵值法確定指標權重，使指標權重更準確。

為使評價更加具有說服性和準確性，本文采用主觀和客觀相結合的方法來確定指標權重。

首先采用層次分析法AHP法確定領域層各子系統(一級指標)的權重Wi，再采用熵值法確定指標層中不同評價指標(二級指標)相對領域層指標的權重Wj，最后將二者相乘Wi*Wj，得到各二級評價指標對于目標層農村水利承載力的權重[5]。權重越大，說明該指標相對于目標層的重要性越大，其變化對目標值的影響越大。

2 數據收集與計算

2.1 數據來源

數據主要來源于2010～2014年湖南省水利廳和湖南省統計局發布的《統計年鑒》、《湖南省水資源公報》、《湖南省水利統計年鑒》，基本原始數據見表4。

表4 湖南省農村水利發展基本情況Tab.4 The basic developed situation of Hunan rural water conservancy

2.2 數據標準化換算

由原始數據計算二級指標值，運用極差變換法對原始指標數據進行標準化處理[6]，以統一量綱，確保數據的適用性和可比性。經標準化處理，所有二級指標的數據都將處于[0，1]這一區間范圍之內，計算結果見表5。

表5 湖南省農村水利保障能力評價指標標準數據Tab.5 The standard data of evaluation index

2.3 AHP法計算領域層指標權重

根據1～9標度法[7]，將領域層B中各行指標與其對應的列指標進行標度，構造判斷矩陣，見表6。然后利用MATLAB軟件計算A-Bi判斷矩陣的最大特征值λmax和歸一化特征向量W，同時求得CI[8]，查表得RI=1.12。通過計算W1=0.418，W2=0.262 5，W3=0.159 9，W4=0.097 3，W5=0.061 8；一致性檢驗中λmax=5.068 1，CI=0.017，RI=1.12，CR=0.015 2<0.1。通過檢驗，計算結果滿足一致性檢驗標準。

表6 湖南省農村水利承載力5個子系統的判斷矩陣Tab.6 The judgment matrix of five subsystems

2.4 熵值法計算指標層各指標權重

通過計算反映樣本數據變化速率的信息熵，根據各指標所含信息的有序程度確定權重。信息熵越高，系統越均衡，指標變化越慢；反之，則變化越快，所以此方法可以根據各指標的變異程度確定權重[9]。將湖南省地區2010～2014共5年的農村水利承載力數據，每年共10個指標，構建R=Xij(i=1,2,3,4,5;j=1,2…10)的判斷矩陣，運用MATLAB軟件進行歸一化處理，得到歸一化判斷矩陣B，進一步計算出各指標熵權值。

W1=(0.483，0.517)；W2=(0.478，0.522)；W3=(0.322，0.678)；W4=(0.246，0.754)；W5=(0.253，0.747)

由湖南省農村水利承載力5個子系統的領域層權重與其對應的指標層不同指標的權重相乘，得到各評價指標對于農村水利承載力目標層的權重，見表7。

表7 基于AHP和熵值法組合測算權重值Tab.7 The index weights based on AHP and entropy value method

2.5 線性評價模型綜合評價

本文旨在評價湖南省農村水利保障能力，保障能力數值越大，說明保障程度越高，因此運用線性評價模型計算農村水利保障能力的評分值。

S=Gk1+Fk2+Dk3+Ek4+Ck5

(1)

基于層次分析法(AHP)和熵值法所確定的各指標權重系數以及極差變換法所得到的已標準化數據，利用式(1)式線性評價模型對湖南省農村水利的保障能力進行綜合評價。在計算出綜合評分后，確定各年度具體所屬的評價等級，見表8。

表8 湖南省農村水利保障能力綜合評價得分與等級Tab.8 The comprehensive evaluation score and level

3 結果與分析

根據上述綜合評價結果，繪制湖南省農村水利保障能力變化趨勢圖。從圖1中可以看出，湖南省農村水利保障能力在2010～2014年的整體程度處于中等水平，這5年期間有緩慢提高，但增長緩慢幅度不大；在前4年2010～2013年一直處于中等水平發展階段，在2014年得到相對較大幅度的增長，綜合保障能力開始邁入良等發展水平，但仍處于良等偏底水平。

圖1 綜合保障能力得分(S)變化趨勢圖Fig.1 The trend chart of Comprehensive security ability

從圖2中可知，湖南省2010～2014年農村水利建設綜合評價情況：①工程建設保障能力(G)：總體呈上升趨勢，特別是近兩年來有比較明顯的改善，從低水平的發展階段邁入中等發展水平。這不僅得益于湖南省地區國民生產總值穩步增長，還得益于湖南省農村居民人均純收入逐年都有顯著的增長；在2010～2014年間，雖然湖南省的水利投資系數增幅不明顯，但水利總投資額卻逐年在增加，水利總投資在2014年達到統計時間的最大值207.08億元，水利投資系數也達到最高值0.998%，使得湖南省水利工程建設保障能力得到顯著提高，邁入中等水平。②農田生產保障能力(F)：在2010～2014年間呈穩步增長趨勢，在2014年達到增幅的最大值。這主要歸因于旱澇保收系數和有效灌概系數一直處于增長趨勢中，且總體水平較高，在2010年已達到近60%和70%以上的水平，旱澇保收系數在2014年達到70%以上。③飲水保障能力(D)：湖南省農村水利飲水安全保障能力總體呈逐年增長趨勢，總體處于中上水平，2014年達到優等。這主要是因為農村飲水供給率和飲水安全率在2010～2014年間均處于顯著增長階段。農村飲用水供給率從2010年的2.81%上升至2014年的6.54%，飲用水安全率從2010年的58.74%急劇上升至2014年的99.76%，年平均增長近10個百分點。④生態環境保障能力(E)：在2010～2013年呈下降趨勢，在2014年些許緩和，總體都處于良等級，呈現先下降后上升的波動狀態。一方面雖然水土流失治理面積有所增長，但增長幅度不及耕地面積增長，除澇面積系數增長緩慢；另一方面，水土流失系數一直處于下降狀態，到2014年才得以緩和。⑤可持續發展保障能力(C)：呈現出先上升后下降的波動狀態，在2010～2014年間整體處于中等偏上水平。其原因在于：一方面農村水利投資占水利總投資比重從2010年的86.9%上升至2012年的最大值93.09%，節水灌溉工程控制面積比例從2010年的45%顯著上升至2011年的88.4%，成為農村水利可持續發展保障能力提高的重要原因；而另一方面，由于農村水利投資在2012～2014年間，從2012年的93.09%下降至2014年的75.5%，3年來農村水利投資占水利總投資比重顯著下降；而對于節水灌溉工程控制面積雖然在2011～2014年每年度都有增長，但不及耕地面積增長速度，所以相對所占比例有所下降。

圖2 領域層各保障能力變化趨勢圖Fig.2 The trend chart of different index in B layer

4 結 論

綜合上述分析，對提高湖南省農村保障能力,促進湖南省經濟社會生態可持續發展，提出建議如下：①提高對農村水利現代化功能的認識，加大對貧困地區水利項目的支持力度，全面推進“五小水利”建設，加快解決直接關系民生的水利問題。②由權重分析研究可知，工程建設保障能力和農田生產保障能力對農村水利保障能力所占權重近0.5,而湖南省工程建設保障能力相對不足。因此，需要加大對農村水利的投資力度，可通過政府政策支持，財政補助，民間融資，引導社會資本參與水利建設。③創新科學技術，協調發展。政府需要加大對農村水利工程的科技與人才投入，加大對新技術、新設備的研發與利用，用科技促進農業生產，改革創新，適應新型城鎮化和農業現代化新要求。④注重民生水利，注重農村水資源的民生發展，統籌解決好水短缺、水災害、水生態、水安全、水環境問題，促進“三農”建設，夯實農業發展基礎，助推農業現代化和美麗鄉村建設，提高農民生活水平，促進農村經濟與生態環境的可持續發展。⑤加強水利管理機制，深化水利建設管理體制改革，嚴格規范市場管理，創新水利工程管護機制，確保水利工程“建得起、管得好、長受益”，切實激發水利發展內生動力，圍繞水生態、水安全、水資源、水文化、水管理五大功能建設。