基于綜合分析法的水生態文明城市評價

蔡保國

(山東省防汛抗旱物資儲備中心，濟南 250013)

0 引 言

近年來，以水污染、水資源短缺、水生態退化為代表的水生態環境問題逐步凸顯，對國民經濟生活與社會經濟發展造成嚴重的影響。為此，我國提出“五位一體”為總布局的生態文明發展要求。2013年，國家水利部確定部分城市為生態文明建設試點城市[1]。與之相應地出現了大量的水生態文明城市評價方法。然而，這些方法大都以某一角度作為評價的主題，很少著眼于整體性，導致評價指標缺失的問題。

因各省市城市地理位置與發展情況不同，因此形成不同的水生態文明評估標準。如文獻[2]以廣東省為例，構建城市規模擴張的水生態文明與經濟環境容量層次分析方法(AHP)評價體系。利用水生態文明-經濟環境綜合的容量協調度模型，探討城市規模擴張過程中水生態文明與經濟環境綜合容量的水平及二者的協調關系。結果表明，廣東省水生態文明水平總體上呈現逐年上升的趨勢，水處理率和水利用率的增長是廣東省水生態文明建設的主要形式；而水擁有量和水使用量對于水生態文明建設影響相對較小。經濟環境綜合容量的變化波動性較弱，但總體呈上升狀態；經濟環境與水生態文明系統的協調度先上升后下降，水生態文明與經濟環境綜合容量系統的矛盾日益突出。該水生態文明評價方法能有效對城市進行評估，但評價指標比較單一。文獻[3]以重慶為例，分析水生態系統服務價值的時序變化特征及其影響因素，在重慶市水生態系統服務價值演變特征的基礎上，利用Person相關性分析得出主要影響因子，對重慶市2001-2015年水生態系統服務價值的主要影響因子進行回歸分析。結果表明，各回歸模型的擬合度較高，各因子對水生態系統服務的影響顯著。該方法為水生態系統服務價值的影響機制分析奠定了基礎，也為區域性水生態系統規劃、開發利用與保護提供了決策參考，但也存在評價指標單一的問題。

針對上述傳統方法存在的問題，需要設計一種新型的水生態文明城市評價方法，即基于綜合分析法的水生態文明城市評價方法。綜合分析法是一種運用多種綜合指標反映和研究社會經濟現象總體的一般特征和數量關系的研究方法[4-5]。就本文研究內容而言，采用相關分析法獲取評價指標權重，根據權重得到城市評價值，并對其賦予分值，完成對水生態文明城市的評價，并通過實驗驗證此次設計成果的有效性與可行性。

1 基于綜合分析法的水生態文明城市評價方法設計

1.1 評價指標選取

以原有水生態文明城市評價方法中的指標體系為基礎，結合現有水生態文明建設內容。經過篩選與補充，確定新評價指標體系。具體內容見表1。

表1 水生態文明建設評價指標體系

設定本方法研究對象為指標體系的目標層，以此評價城市的水生態文明發展狀態。根據其他方向的水生態相關內容作為指標來源之一，設定指標體系內容為六模塊，以此作為全面評價城市狀態的基礎。

1.2 引用綜合分析計算指標權重

使用上文指標，計算指標權重。采用綜合分析法中的模糊分析[6]完成權重計算工作。設定影響評價結果的因素為A={a1,a2,…,an}，指標集合為B={b1,b2,…,bn}。設定引用A到B中的關聯性為L,得出第n單因素評價集為Ln=(Ln1,Ln2,…,Lnn)，以此完成城市評價，將其設定為矩陣，則有：

(1)

式中：Ln為因素A對評價指標B的隸屬程度。

設定其中模糊評價子集[7-8]為C={c1,c2,…,cn}。將其與式(1)聯立，則有:

C=A·L

={b1,b2,…,bn}

(2)

采用此公式完成評價子集矩陣，將其標準化處理，設定比重為D,得出評價指標比重公式如下：

(3)

通過上述運算過程得出指標體系中指標比重，具體比重以實際指標計算結果為準。在實際評價中，影響因素[9]眾多，將指標劃分為多層問題，低層次指標作為子評價問題，逐級向上計算，最終得出比重計算結果。在運算中，注重小數點保留位數，提高評價精度。

1.3 確定評價等級

依照指標體系與指標權重，對城市的水生態文明建設展開評價。采用統一的統計方法[10-12]結合指標計算結果，確定指標評價城市的最終評價值。將評價擬定為4個等級，對應的評語分別為：

E={E1,E2,E3,E4}={優，良，中，差}

(4)

擬定百分數將4個等級進行量化，則有：

E={R1,R2,R3,R4}={95，85，75，65}

(5)

采用上述設定，得出評價等級，見表2。

表2 評價等級劃分表

根據上述評價等級劃分結果，得出城市水生態文明建設的等級與分值，并以此為依據對城市的水生態文明建設情況進行整合，促進未來的發展。至此，基于綜合分析法的水生態文明城市評價方法設計完成。

2 實驗論證分析

為驗證本文設計的基于綜合分析法的水生態文明城市評價方法的有效性，設計仿真對比實驗。具體實驗內容如下。

2.1 實驗設備

在此次實驗中，涉及到大量的運算過程與數據，設計實驗設備見表3。

表3 實驗設備參數

采用以上參數組裝實驗設備，并以上述實驗設備完成對比實驗過程。

2.2 實驗樣本

實驗樣本為評價體系中評價指標，通過原有方法與本文設計的評價方法中涵蓋的指標作為此次實驗對比的對象。實驗樣本設計見表4。

表4 實驗樣本

運用上述樣本，結合實驗設備，完成實驗過程，獲取實驗結果。

2.3 實驗結果

完成實驗過程后，所得實驗結果見圖1。

圖1 實驗結果對比圖

在上述實驗結果中，采用空白的部分表示指標范圍中缺失的部分。在原有方法的圖像中，缺失的部分較多。本文設計的指標方法與選定指標一致，未造成指標缺失問題。通過上述結果可知，原有方法中的指標無法對水生態文明城市展開完整的評價，難以獲取精準的評價結果。采用本文設計方法可對城市作出精準的評價。綜上所述，本文設計方法的評價效果優于原有方法。

3 結 語

水生態文明建設還處于起步階段，其評價方法的設計是一項復雜且繁瑣的工作。就目前而言，本文設計的評價方法可獲得精準的評價結果。隨著水生態文明建設的發展，其指標的選取也會隨之增加。基于各地實際情況的差異，指標選取會更加的細致。在此次設計中，除對指標選取的設計，還包含相應關聯度的計算，在計算過程中涉及大量的數據與指標。在技術過程中，采用高精度的計算設備完成此項工作。將此次設計成果應用于日常生活中，將不符合實際的部分加以技術更新，以保證評價結果的有效性。在今后的研究中，將以得出的評價為導向，對水生態文明城市存在的問題進行對策分析研究，進一步豐富此次研究成果。