基于AHP-CRITIC-模糊綜合評(píng)價(jià)的農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估

李 樹，龍 巖，馮孟娟，張浩森，李有明，馬芳平，陳江海

(1.通遼市水利事業(yè)發(fā)展中心,內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.河北工程大學(xué)水利水電學(xué)院，河北 邯鄲 056038；3.河北工程大學(xué)河北省智慧水利重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 邯鄲 056038；4.北京市勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100038；5.國能大渡河流域水電開發(fā)有限公司，江蘇 蘇州 215000;6.上海勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434；7.中國長江三峽集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430010)

近些年來，隨著國家水價(jià)改革力度的不斷加大，農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)價(jià)的相關(guān)研究逐漸興起。孫建光等[1]構(gòu)建了塔里木河流域的農(nóng)業(yè)水價(jià)需求模型并分析了農(nóng)業(yè)水價(jià)的節(jié)水改革效益。康穎等[2]運(yùn)用改進(jìn)的模糊層次分析法進(jìn)行賦權(quán)，對(duì)水價(jià)改革績效進(jìn)行多級(jí)模糊評(píng)價(jià)。楊洪等[3]以中國北方部分灌區(qū)為例，探討了在中國現(xiàn)行水資源管理體制下，基于價(jià)格的水資源政策在應(yīng)對(duì)灌溉農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)方面的有效性。謝家裴等[4]測算了區(qū)域內(nèi)灌區(qū)的農(nóng)業(yè)成本、水價(jià)和農(nóng)戶水價(jià)承受能力，建立相關(guān)的獎(jiǎng)懲制度并健全農(nóng)業(yè)用水管理制度。程坤等[5]在黑龍江灌區(qū)建立兩階段隨機(jī)模型，有效增加了灌溉農(nóng)業(yè)總收入，保護(hù)農(nóng)民的收入和糧食安全。慕蘭等[6]采用雙邊二分界選擇條件價(jià)值法評(píng)估了農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革對(duì)西北地區(qū)農(nóng)民對(duì)灌溉用水支付的意愿。馬九杰等[7]運(yùn)用雙重差分與三重差分模型，分析了水資源使用權(quán)確權(quán)登記及交易與取用水許可管理兩項(xiàng)政策對(duì)農(nóng)戶節(jié)水灌溉行為的影響。伊熱鼓等[8]以內(nèi)蒙古黃河南岸灌區(qū)為研究區(qū)域，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)農(nóng)業(yè)水價(jià)改革績效評(píng)估，結(jié)果表明改革效益增加一個(gè)等級(jí)，評(píng)價(jià)趨于優(yōu)勢發(fā)展。可見，農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革相關(guān)研究正逐漸增加，但是水價(jià)改革效益評(píng)價(jià)方面的研究較少；同時(shí)由于改革區(qū)域不同，農(nóng)業(yè)水價(jià)改革效益評(píng)估體系各有千秋，因而，農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估的研究仍需進(jìn)一步豐富與發(fā)展。

農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估過程包括指標(biāo)體系構(gòu)建、指標(biāo)權(quán)重計(jì)算、評(píng)估結(jié)果確定及分析等。其中指標(biāo)體系構(gòu)建，需要從實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研、社會(huì)輿情和政策文件，構(gòu)建水價(jià)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；指標(biāo)權(quán)重確定的方法主要有主觀權(quán)重的AHP、專家調(diào)查法等，這些方法主要是根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)進(jìn)行賦權(quán)，主觀性比較大，一般情況下是符合常識(shí)的[9-10]；客觀權(quán)重的CRITIC(Criteria Importance Though Intercriteria)權(quán)重、熵權(quán)法、網(wǎng)絡(luò)分析法、典型相關(guān)分析法、主成分分析等，這些方法需要有一定數(shù)量的樣本數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)結(jié)果具有客觀性[10]。

本文以內(nèi)蒙古磴口縣為典型研究區(qū)域，在闡明農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，構(gòu)建涵蓋節(jié)水效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益等4個(gè)準(zhǔn)則層，采用層次分析法賦權(quán)分析主觀權(quán)重，使用CRITIC計(jì)算客觀權(quán)重，計(jì)算出綜合權(quán)重，用模糊評(píng)價(jià)的方法對(duì)內(nèi)蒙古磴口縣2017—2020四年的農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，為農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估提供科學(xué)支撐。

1 農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

基于對(duì)中國農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的主要內(nèi)容和目標(biāo)的理解，構(gòu)建農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益綜合評(píng)估體系[11]。本文從節(jié)水效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益等4個(gè)維度出發(fā)，篩選出14項(xiàng)適合內(nèi)蒙古磴口縣地區(qū)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估指標(biāo)。

節(jié)水效益主要包括兩方面：①改革區(qū)的末級(jí)渠系的改造完善，減少了滲漏損失，補(bǔ)充了灌溉用水，增加了灌溉面積；②實(shí)施階梯水價(jià)，發(fā)揮農(nóng)業(yè)水價(jià)的價(jià)格杠桿作用，促進(jìn)節(jié)約用水。該項(xiàng)準(zhǔn)則層指標(biāo)[12-16]主要考慮農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)、畝均灌溉水量、畝均節(jié)水量三方面。

經(jīng)濟(jì)效益指改革政策實(shí)施后，造成資金占用、成本支出與產(chǎn)出之問的比較。農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革政策的實(shí)施，改善農(nóng)民生產(chǎn)條件，節(jié)約了勞動(dòng)力，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入，經(jīng)濟(jì)效益顯著。該項(xiàng)準(zhǔn)則層指標(biāo)[13]主要考慮畝均產(chǎn)量變化量、農(nóng)村人均可支配收入、畝均節(jié)約水費(fèi)、田間投勞程度。

社會(huì)效益指項(xiàng)目實(shí)施對(duì)組成社會(huì)的人或整體從所產(chǎn)生的利益。農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革實(shí)施，促進(jìn)農(nóng)業(yè)用水合作組織建立完善，提高水費(fèi)實(shí)收率，保障灌區(qū)工程維護(hù)運(yùn)營，提升農(nóng)民節(jié)水意識(shí)，有效提升農(nóng)民生產(chǎn)生活水平。該項(xiàng)準(zhǔn)則層指標(biāo)[11]主要考慮工程設(shè)備完好率、節(jié)水灌溉率、水費(fèi)實(shí)收率、農(nóng)戶參與用水管理程度。

生態(tài)效益指人們的實(shí)踐對(duì)生態(tài)和環(huán)境的影響。農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的實(shí)施，促進(jìn)農(nóng)業(yè)水資源的合理配置，實(shí)現(xiàn)水資源的持續(xù)利用，改善了水體質(zhì)量和農(nóng)田小氣候，節(jié)約的水資源用于生態(tài)環(huán)境建設(shè)，提升植被覆蓋率，減少了化肥、農(nóng)藥的使用和排放，降低面源污染。該項(xiàng)準(zhǔn)則層指標(biāo)[13-17]主要考慮植被覆蓋率、地下水位變化、水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。

基于上述指標(biāo)構(gòu)建了農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估指標(biāo)體系，并闡述指標(biāo)的含義及計(jì)算方法，見表1。

表1 農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估指標(biāo)體系

2 評(píng)估模型構(gòu)建

考慮到農(nóng)業(yè)水價(jià)改革效益評(píng)估的各因素之間具有一定的相對(duì)性和不確定性[19]，綜合考慮因素特征，本文使用了一種綜合集成賦權(quán)法[20-22]，將主觀法與客觀法得到的權(quán)重向量進(jìn)行對(duì)比，極小化某一具體指標(biāo)的偏差，以此達(dá)到優(yōu)點(diǎn)結(jié)合的目的。根據(jù)專家意見采用AHP并結(jié)合CRITIC法，進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重賦值，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)改革效益進(jìn)行評(píng)估，全面系統(tǒng)地評(píng)估磴口縣農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益。

2.1 評(píng)估指標(biāo)閾值確定

根據(jù)表1構(gòu)建農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估指標(biāo)體系，參考《中國水資源公報(bào)》《巴彥淖爾市水資源公報(bào)》《內(nèi)蒙古自治區(qū)水資源公報(bào)》《磴口縣2020年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》等[18]相關(guān)文獻(xiàn)資料，確定農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估指標(biāo)閾值，指標(biāo)具體分級(jí)情況見表2。為綜合評(píng)價(jià)磴口縣水價(jià)改革效益狀況，將效益評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分為好、較好、一般、較差、差等5個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)效益評(píng)分分別為0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8、0.8～1.0。不同指標(biāo)的歸一化方法見2.3節(jié)。

表2 農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估指標(biāo)閾值

續(xù)表2 農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益評(píng)估指標(biāo)閾值

2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

2.2.1主觀權(quán)重計(jì)算

采用AHP計(jì)算主觀權(quán)重[23]，計(jì)為w(1)。

2.2.2客觀權(quán)重計(jì)算

CRITIC方法以標(biāo)準(zhǔn)差的形式來表現(xiàn)，即標(biāo)準(zhǔn)化差的大小表明了在同一指標(biāo)內(nèi)各方案的取值差距的大小，標(biāo)準(zhǔn)差越大各方案的取值差距越大[24]。

標(biāo)準(zhǔn)差σ計(jì)算公式：

(1)

(2)

不同指標(biāo)之間的沖突性用相關(guān)系數(shù)進(jìn)行表示，計(jì)算見式(3)：

(3)

第j個(gè)指標(biāo)所包含的信息量Cj為：

(4)

第j個(gè)指標(biāo)的客觀權(quán)重Wj為：

(5)

2.2.3最終權(quán)重計(jì)算

主客觀權(quán)重線性加權(quán)得最終權(quán)重，計(jì)算公式如下：

(6)

式中W——最終權(quán)重；w(k)——不同方法計(jì)算所得指標(biāo)權(quán)重；ak——線性組合系數(shù)。

對(duì)式(6)中2個(gè)線性組合系數(shù)ak進(jìn)行優(yōu)化，使綜合賦權(quán)權(quán)重向量集合w與各個(gè)wk的離差極小化。由此得出：

(7)

通過式(7)計(jì)算得出a1、a2。

2.3 模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)法能夠進(jìn)行多種指標(biāo)因素的綜合分析，在處理模糊信息方面具有顯著優(yōu)勢。具體的評(píng)價(jià)過程[24-27]如下。

構(gòu)建效益評(píng)估指標(biāo)體系U、指標(biāo)閾值V，計(jì)算評(píng)價(jià)因素所占權(quán)重W。

U={u1，u2，......，up}

(8)

V={v1，v2，......，vp}

(9)

W=(w1，w2，......，wpi)

(10)

計(jì)算指標(biāo)隸屬度，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣R。

首先進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化，進(jìn)而構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣。

正向指標(biāo)隸屬度：

(11)

逆向指標(biāo)隸屬度：

(12)

式中xij——在第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目下第j個(gè)指標(biāo)的值；ximax——第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的最大值；ximin——第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的最小值。

模糊關(guān)系矩陣R：

(13)

計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)總隸屬度:

B=W×R

(14)

進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的綜合分析。利用模糊評(píng)價(jià)方法[24]和專家咨詢等方式，在結(jié)合內(nèi)蒙古磴口縣農(nóng)業(yè)水價(jià)改革實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，將農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革國民經(jīng)濟(jì)效益劃分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)等5個(gè)等級(jí)，不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)分別對(duì)應(yīng)不同的改革效益狀況和不同的評(píng)級(jí)指標(biāo)分值，見表3。根據(jù)結(jié)果，通過分析被評(píng)對(duì)象對(duì)應(yīng)等級(jí)，即可得出相應(yīng)結(jié)論。

表3 農(nóng)業(yè)水價(jià)改革績效成果分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 磴口縣農(nóng)業(yè)水價(jià)改革效益評(píng)估分析

3.1 各指標(biāo)權(quán)重分析

根據(jù)評(píng)估模型，對(duì)磴口縣農(nóng)業(yè)水價(jià)改革效益進(jìn)行評(píng)估，收集原始數(shù)據(jù)并邀請(qǐng)專家進(jìn)行打分，通過兩兩比較，求得重要性判斷矩陣；節(jié)水效益中3項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建的判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)公式CR=0.0152<0.1，經(jīng)濟(jì)效益中4項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建的判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)公式CR=0.0132<0.1，社會(huì)效益中4項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建的判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)公式CR=0.0097<0.1，生態(tài)效益中3項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建的判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)公式CR=0.0174<0.1，構(gòu)建的判斷矩陣具有良好的一致性。最終計(jì)算出主觀權(quán)重w(1)、客觀權(quán)重w(2)和綜合權(quán)重w，見表4。

表4 不同計(jì)算方法下的指標(biāo)權(quán)重對(duì)比

磴口縣各評(píng)價(jià)指標(biāo)和準(zhǔn)則層權(quán)重見圖1。由圖1a可知，磴口縣各指標(biāo)中，A1(農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù))、A2(畝均灌溉水量)、A3(畝均節(jié)水量)、B3(畝均節(jié)約水費(fèi))對(duì)應(yīng)的權(quán)重分別為0.118 1、0.111 7、0.159 6、0.099 1，4項(xiàng)指標(biāo)共占比49%，表明水價(jià)改革效益評(píng)估主要體現(xiàn)在提高灌溉用水效率、降低農(nóng)業(yè)水費(fèi)支出兩個(gè)方面，因此農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革應(yīng)更加注重提高灌溉效率的經(jīng)濟(jì)效益和降低水費(fèi)支出的經(jīng)濟(jì)效益兩方面。由圖1b可知，水價(jià)改革項(xiàng)目對(duì)節(jié)水、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)三方面產(chǎn)生的效益比較顯著，對(duì)生態(tài)效益帶來的影響并不明顯。

3.2 模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

內(nèi)蒙古磴口縣于2018年開展農(nóng)業(yè)水價(jià)改革，本文選擇2017—2020年作為評(píng)估年，各指標(biāo)量化分值及指標(biāo)級(jí)別見表5。準(zhǔn)則層各指標(biāo)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估得分見表6。由表5、6可知，2017—2020年內(nèi)蒙古磴口縣農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革在經(jīng)濟(jì)、節(jié)水、社會(huì)、生態(tài)四項(xiàng)準(zhǔn)則層方面產(chǎn)生了較好效益，綜合評(píng)估等級(jí)整體增加兩級(jí)，評(píng)估結(jié)果由較差發(fā)展為較好。

a)指標(biāo)雷達(dá)圖

表5 磴口縣農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

表6 效益評(píng)估得分

3.3 結(jié)果分析與討論

2017—2020年，磴口縣農(nóng)業(yè)水價(jià)改革績效狀況見圖2a，在節(jié)水、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)四項(xiàng)準(zhǔn)則層及綜合評(píng)估量化分值情況見圖2b。

a)改革績效狀況

由圖2a可知：磴口縣評(píng)價(jià)指標(biāo)B2(農(nóng)村人均可支配收入)、C1(工程完好率)、C3(水費(fèi)實(shí)收率)、C4(農(nóng)戶參與用水管理程度)水價(jià)改革績效成果最好，表明農(nóng)業(yè)水價(jià)改革的進(jìn)行，改善了磴口縣灌溉工程設(shè)施，促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的收入水平，水價(jià)改革的各項(xiàng)措施在磴口縣得到了很好的落實(shí)，并取得了顯著的成效；評(píng)價(jià)指標(biāo)A2(畝均灌溉水量)、A3(畝均節(jié)水量)、B1(畝均產(chǎn)量)、C2(節(jié)水灌溉率)、D1(植被覆蓋率)對(duì)應(yīng)的水價(jià)改革績效成果為較好，說明磴口縣的灌溉技術(shù)等到了改善，使得水價(jià)改革在降低畝均灌溉水量和提高畝均節(jié)水量和畝均作物產(chǎn)量等畝均效益方面取得了實(shí)質(zhì)性成效；評(píng)價(jià)指標(biāo)A1(農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù))、B3(畝均節(jié)約水費(fèi))對(duì)應(yīng)的水價(jià)改革績效成果為一般，說明磴口縣灌溉技術(shù)的改善在提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)和降低水費(fèi)支出方面取得了一定成效，但仍存在有巨大的改善空間，是后續(xù)水價(jià)改革工作仍需重視的指標(biāo)。

由圖2b可知，2017—2020年，磴口縣農(nóng)業(yè)水價(jià)改革總體效益狀況逐漸好轉(zhuǎn)，效益評(píng)估得分呈上升趨勢。評(píng)估等級(jí)由2017年的第Ⅱ等級(jí)增長到2020年的第Ⅳ等級(jí)，效益評(píng)估結(jié)果由2017年的較差狀況上升為2020年的較好狀況；四項(xiàng)準(zhǔn)則層中生態(tài)效益量化分值最高，經(jīng)濟(jì)效益量化分值最低，經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)水效益增幅明顯，社會(huì)效益和生態(tài)效益增幅不大。

就經(jīng)濟(jì)效益而言，效益評(píng)估由較差變?yōu)橐话悖畠r(jià)改革在改善磴口縣灌溉技術(shù)環(huán)境，增加農(nóng)戶收支水平，提高作物畝均產(chǎn)量等方面成效顯著。其原因包含以下兩個(gè)方面：一方面，經(jīng)濟(jì)效益準(zhǔn)則層權(quán)重占比高，僅次于節(jié)水效益；另一方面，隨水價(jià)改革措施的施行，經(jīng)濟(jì)效益可在短期內(nèi)通過畝均產(chǎn)量和農(nóng)村人均可支配收入、畝均節(jié)約水費(fèi)等方面顯現(xiàn)出來。就節(jié)水效益而言，效益評(píng)估由較差變?yōu)檩^好，水價(jià)改革在提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)和降低畝均灌溉水量，提高畝均節(jié)水量等方面取得顯著成效。其原因是：在水價(jià)改革初期，磴口縣的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉基礎(chǔ)薄弱，灌溉技術(shù)背景差，水價(jià)改革有巨大的發(fā)展空間。就社會(huì)效益而言，效益評(píng)估保持為最高等級(jí)，磴口縣的社會(huì)效益以平緩趨勢增長，曲線增幅不大，表明改革在保證灌溉工程完好率，改善灌溉工程條件，提升磴口縣節(jié)水灌溉率和農(nóng)戶水費(fèi)實(shí)收率等方面已基本達(dá)到改革預(yù)期目標(biāo)。就生態(tài)效益而言，2017—2020年磴口縣生態(tài)效益評(píng)估結(jié)果保持為較差等級(jí)，生態(tài)效益曲線以平緩趨勢增長，曲線增幅不顯著。其原因是生態(tài)效益的體現(xiàn)需要長期觀察，緩慢增長表明生態(tài)效益有利好趨勢。

4 結(jié)論

a)2017—2020年磴口縣農(nóng)業(yè)水價(jià)改革效益呈逐年好轉(zhuǎn)趨勢，其中社會(huì)效益的量化分值增幅最大，為0.903，節(jié)水效益的量化分值僅次于屬社會(huì)效益，為0.665，經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益量化分值分別增幅0.421和0.051。經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)水效益增幅顯著，但經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)水效益的評(píng)價(jià)等級(jí)為一般和較好，表明磴口縣在提高畝均節(jié)約水費(fèi)和提升畝均產(chǎn)量方面及降低畝均灌溉水量等方面仍有巨大上升空間；社會(huì)效益長期保持在最高評(píng)價(jià)等級(jí)，表明水價(jià)改革在社會(huì)效益方面已基本達(dá)到改革目的；生態(tài)效益由于觀察年限較短，改革成效滯后性等原因，未觀察到較好的改革效果。

b)磴口縣效益評(píng)估指標(biāo)體系中權(quán)重較高的指標(biāo)為畝均節(jié)水量(0.159 6)、畝均灌溉水量(0.111 7)、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)(0.118 1)和畝均節(jié)約水費(fèi)(0.099 1)，由此可見，提高農(nóng)業(yè)用水效率、降低農(nóng)業(yè)水費(fèi)支出是農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革效益的主要影響因素。