基于AHP和模糊綜合評價模型的滇中地區節水評價

唐 怡 譚程亮

(云南省水利水電勘測設計研究院，云南 昆明 650000)

滇中地區主要指昆明市、玉溪市、楚雄彝族自治州、大理白族自治州、曲靖市、紅河哈尼族彝族自治州及麗江市7個州(市)中的49個縣(市、區)。滇中地區是云南省的中心腹地，是全省政治、經濟、文化、教育、科技中心，面積僅占云南省總面積的1/4，集中了約全省1/2的人口、2/3的國內生產總值、4/5的工業總產值和近1/2的農業總產值。由于地理位置和自然資源的限制，滇中地區水資源短缺問題日益突出，已成為制約區域經濟發展的重要因素之一。節水是解決滇中地區水資源供需矛盾的基本出發點，也是向外流域尋求調水的基礎和前提，而節水評價是衡量地區節水成效，指引節水工作開展的重要手段。因此，開展節水評價對于促進滇中地區節水水平提升，緩解水資源供需矛盾具有重要意義。

目前，國內對區域節水評價的研究主要集中于節水評價指標體系的構建和評價方法的探討。2006年，高鵬[1]利用層次模糊綜合評價模型，對石家莊市節水情況作出實證研究。2016年，周振民等[2]基于AHP和改進熵權法對鄭州市城市節水狀況進行綜合研究。2018年，鄭玉萍等[3]分別采用用層次分析法(AHP)和模糊綜合評價法對天津市節水水平進行了分類評價。2019年，李嘉第等[4]利用基于AHP的模糊綜合評價法對海口市節水型社會建設試點進行后評價。可見，AHP和模糊綜合評價法在節水評價中發展較為穩定，應用效果良好，得到眾多學者的認可。本文采用AHP和模糊綜合評價法對滇中地區7州(市)節水水平進行評價，分析各州市節水工作中的薄弱環節，以期為滇中地區開展節水工作提供參考。

1 AHP-模糊綜合評價模型

1.1 層次分析法

層次分析法(AHP)是一種確定權系數的有效方法，特別適用于那些難以用定量指標進行分析的復雜問題。它將一個復雜的多目標決策問題作為一個系統，將目標分解為多個目標或準則，進而分解為多指標(或準則)的若干層次，然后根據對客觀實際的模糊判斷，就每一層次的相對重要性給出定量的表示，再利用數學方法確定全部元素相對重要性次序的權系數。層次分析法大致分為4個步驟：?建立層次結構模型；?構造判斷矩陣；?層次單排序及其一致性檢驗；?層次總排序及其一致性檢驗。

1.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價方法是一種采用模糊數學原理，分析和評價具有“模糊性”事物的系統分析方法。它根據模糊數學的隸屬度理論把定性評價轉化為定量評價，具有結果清晰、系統性強的特點。其主要步驟[5]如下：

a.建立因素集u={u1,u2,……,up}，即有p個評價指標。

b.確定評語集v={v1,v2,……,vp}，即等級集合。每一個等級可對應一個模糊子集。

c.建立隸屬函數，構造模糊關系矩陣R。在構造等級模糊子集后，逐個對被評事物從每個因素ui(i=1,2,……,p)上進行量化，即確定從單因素來看被評事物對等級模糊子集的隸屬度(R|ui)，進而得到模糊關系矩陣：

矩陣R中第i行第j列元素rij，表示某個被評事物從因素ui來看對vj等級模糊子集的隸屬度。

d.確定評價因素的權向量:A=(a1,a2,……,ap)。使用層次分析法來確定評價指標間的相對重要性次序。從而確定權系數，并且在合成之前歸一化。即

e.合成模糊綜合評價結果向量。利用合適的算子將A與各被評事物的R進行合成，得到各被評事物的模糊綜合評價結果向量B。即

其中b1是由A與R的第j列運算得到的，它表示被評事物從整體上看對vj等級模糊子集的隸屬程度。

f.對模糊綜合評價結果向量進行分析。

2 滇中地區節水評價

2.1 評價指標體系構建

2.1.1 指標體系構建原則

評價指標體系建立時綜合考慮了如下原則：?科學性原則；?系統性原則；?數據可獲得性原則；?動態性原則；?相對獨立性原則；?可操作性原則。

2.1.2 評價指標體系和分級標準

參考《節水型社會評價指標體系和評價方法》《實行最嚴格水資源管理制度考核辦法》《國家節水型城市考核標準》等規范、文件中涉及的節水指標，結合滇中地區的水資源稟賦、用水水平等實際情況，選取綜合性指標、生活用水指標、工業用水指標、農業用水指標、生態指標5大類共11個指標，具體指標見表1。從國內有關研究文獻來看，不同地區由于水資源條件、經濟發展不同，節水水平差異大[6-8]，因此，本文僅與同類型地區的節水水平做比較。參考我國西南地區各指標的平均值和先進值，將節水評價指標劃分為3個等級，分別為V1、V2、V3。其中V1級表示節水水平較高，V3級表示節水水平較低，V2級介于兩者之間，各指標的分級范圍見表1。滇中地區各節水指標數據來源于《2017年云南省水資源公報》《2017年云南省統計年鑒》《2017年度云南省水資源管理年報》等資料。

表1 節水評價指標及分級標準

2.2 評價指標權重確定

對評價指標體系采用層次分析法確定權重，本文采用yaahp軟件進行權重分析，確定各評價指標權重，見表2。

表2 節水指標權重

2.3 模糊綜合評判矩陣構建

本文把評價集分為3類，較高V1，中等V2，較低V3。對于V2級，令其落在區間中點的隸屬度為1，兩側邊緣點的隸屬度為0.5，中間向兩側按線性遞減處理。對于V1和V3兩側區間，則令距臨界值越遠，兩側區間的隸屬度越大，在臨界值上則屬于兩側等級的隸屬度各為0.5，按照上述設定構造各評價等級相對隸屬度的計算式[9]。V1和V2級的臨界值為K1，V2和V3級的臨界值為K3，V2等級中間值為K2，K2=(K1+K3)/2。隸屬函數公式為

(1)

(2)

(3)

2.4 評判因素的等級劃分及評分

為更直觀反映各等級節水水平高低，對各州(市)V1、V2、V3進行0～100之間的評分，即0～40為較低，40～70為中等，70～100為較高，評語集對應數值取N={20，55，85}。

2.5 滇中地區節水評價結果

將各州(市)節水指標帶入隸屬函數，計算得到模糊綜合判斷矩陣R，將指標權重A與R合成，得到綜合評判向量B，最后與評語集N合成綜合評分值，各地州節水評價綜合評分值見表3。若不考慮合成指標權重，可求得分類指標評分表和單項指標評分結果，見表4、表5。

表3 2017年滇中地區綜合節水評價結果

表4 2017年滇中地區分類指標節水評分結果

表5 2017年滇中地區單項節水指標評分結果

2.6 結果分析

經分析表3～表5內容，可得到以下結果：

a.滇中7個州(市)評價等級均為V2級，節水水平在我國西南地區均屬于中等水平。

b.對各州市綜合評分值進行比較，昆明評分最高，其次為玉溪，之后分別是曲靖、楚雄、大理、紅河和麗江。昆明、玉溪屬于云南省經濟最為發達，但水資源較為緊缺地區，2017年昆明人均水資源量為1134m3，玉溪為2025m3。而麗江人均水資源量為4842m3，紅河為4917m3。由于水資源稟賦不同，各州(市)節水力度不一，長期以來昆明、玉溪在節水方面的投入較大，因而，相對其他州(市)節水水平較高，評價結果基本符合實際情況。

c.從表4可以看出生活節水方面，楚雄、曲靖、紅河有待加強；工業節水方面，麗江、曲靖、大理有較大節水潛力；農業節水方面，紅河、大理、昆明仍有提升空間；生態方面，玉溪、紅河需進一步改善。

d.從表5可以看出各州(市)單項指標評分的差異。橫向來看，除非常規水利用水平7個州(市)均處于較低水平，農田灌溉水利用系數7個州(市)均處于較高水平外，其他指標不同州(市)差異明顯。萬元GDP用水量昆明已達到較高的節水水平，而楚雄、紅河、大理、麗江仍處于較低水平，應進一步加強節水工作，縮短州(市)間的差距。縱向來看，以昆明為例，11個指標中70分以上有4個，分別是萬元GDP用水量、生活節水器具普及率、農田灌溉水有效利用系數和城市生活污水集中處理率，說明在這些方面昆明已達到較高的節水水平；但40～70分的有5個，低于40分的有2個，64%的指標處于中、低水平，建議昆明加強這些方面的工作，以促進節水工作的協調發展。

3 結 語

本文采用AHP-模糊綜合評價模型對滇中地區進行節水評價，得出滇中地區節水水平在西南地區為中等水平的結論，與實際情況基本相符。各州(市)可以從指標低分項分析出節水工作中的薄弱環節，從而為進一步開展節水工作提供參考。

本文由于獲取數據有限，僅選取了11個評價指標構建評價體系，實際應用中可視情況增補指標，使評價更為全面。另外，隨著經濟的發展和節水水平的提高，評價指標分級標準應不斷更新完善，以適應節水評價要求。