用灰色关联度法评价区域水资源保护状况

刘颖秋

（国家发展和改革委员会宏观经济研究院，100038，北京）

水资源事关国计民生，是基础性自然资源，是支撑经济社会可持续发展的战略性经济资源。面对我国水资源约束趋紧、水污染严重和生态退化的严峻形势，亟须加大水资源保护力度，处理好人与水的关系。水资源保护的本质要求是要尊重水资源自然循环再生规律，以资源承载力为基础对水资源开发利用，实现以水资源可持续利用支撑经济社会可持续发展的目标。强化水资源保护需要建立健全相应的法律法规和制度体系，建立省区水资源保护的目标责任制、考核和问责制。本文对区域水资源保护评价指标体系和评价方法进行讨论，用灰色关联度法对省区水资源保护状况进行试评价，目的是为水资源管理部门进一步强化区域水资源保护管理工作提供参考。

一、评价指标与评价指标体系

1.评价指标选择

根据我国水资源和水生态环境保护现状，筛选具有代表性的水资源保护评价指标，构建区域水资源保护评价指标体系是对省区水资源保护状况进行评价的前提条件。评价指标的选择通常都是遵循具有代表性、可比性、易获得性（有官方统计数据）的基本原则，但由于受多种因素的影响和对评价内容的侧重点不同，评价指标选择的结果可有多种，各有特点的方案。本文主要从以下3个方面考虑筛选了8项评价指标。

（1）区域水资源、水生态的基本状况及其脆弱性评价

区域水资源、水生态的基本状况及其脆弱性是进行区域水资源保护的出发点和基础。经比较选择了3个评价指标：①区域单位面积水资源量（产水模数）指标，反映区域水资源的自然条件。②地下水未利用率指标，反映区域水资源的脆弱性。地下水未利用率=1-地下水已利用量/浅层地下水可开采量。因为地下水是区域最可靠的水源，如地下水未利用率偏低或已处于超采状态，表明区域水安全性较差。③区域湿地面积占区域总面积比例指标，反映区域水生态的健康程度。因为湿地对维护水生态健康发展具有重要作用，且有官方统计数据。

（2）区域水资源利用的节约保护状况评价

经比较选择：①单位用水量支撑的地区生产值（万元地区生产值用水量的倒数）指标，反映用水综合效益。②农田灌溉水利用系数指标，反映区域农田用水效率。通过这两个用水效益和效率的指标综合反映区域在水资源利用方面的节约保护状况，且有统计数据可用。

表1 区域水资源保护状况评价指标体系

（3）区域水资源、水生态保护工作的成效状况评价

经比较选用：①水功能区水质达标率；②城市污水处理率；③水土流失治理率。通过这3项指标反映区域对水质、水生态保护和修复方面所取得的成效。

2.评价指标体系

利用上述筛选确定的8个评价指标，组成3个子系统，构建层次分明、简明实用的区域水资源保护状况评价指标体系（见表1）。

二、利用灰色关联度法评价区域水资源保护状况

1.灰色关联度分析方法

灰色系统理论提出对各系统进行灰色关联度分析的概念，灰色关联度是以因素之间发展趋势的相似或相异程度作为衡量各系统因素关联程度的一种方法。通过灰色关联度分析，认为两个系统因素变化的态势是一致的，即同步变化程度较高，则两者关联度较大；反之，则两者关联度较小。分析步骤如下：

①确定系统的参考数列和比较数列。反映系统行为特征的数据序列，称为参考数列。由影响系统因素组成的数据序列，称为比较数列。

②由于系统中各因素的数据量纲不尽相同，不能进行比较，故进行灰色关联度分析首先要进行无量纲化的数据处理。

③计算灰色关联系数 ξ（Xi）。

式中 ρ∈（0，1），一般取 ρ=0.5。

④计算关联度ri

如第i个被评价对象的关联度ri最大，说明{C}与最优指标{C*}最接近，即第i个被评价对象优于其他被评价对象，据此可以排出各被评价对象的优劣次序。

2.利用灰色关联度分析评价区域水资源保护状况

为了验证利用灰色关联度法对区域水资源保护状况评价，并对多个区域进行比较是否可行。下边采用上述选用的8项评价指标，将我国31个省（自治区、直辖市）作为参评区域进行试评价，并进行排序。

第一步：通过查阅有关统计资料和相关研究成果，列出31个省（自治区、直辖市）参评区域的2010年8项评价指标数据。

第二步：将31个省（自治区、直辖市）的8项评价指标数据进行无量纲化处理。数据无量纲化有多种方法，本文利用公式（3）进行无量纲化处理。

式中，Xij为指标xij无量纲化的数值，xij为 j列 xi指标原值，xj·min为 j列中指标原值的最小值，xj·max为 j列中指标原值的最大值。

无量纲化处理后的数据表（略）。

第三步：利用公式（1）计算灰色关联系数，计算结果的数据表（略）。

第四步：利用公式（2）计算31个参评区域的灰色关联度。先分别计算3个子系统的灰色关联度，即区域水资源、水生态状况及脆弱性评价（A）的灰色关联度；区域水资源利用的节约保护状况评价（B）的灰色关联度和区域水资源、水生态保护的成效评价（C）的灰色关联度。然后再对3个子系统按等权重，或分别赋予权重计算各参评区域的灰色综合关联度。该综合关联度即是各参评区域水资源保护状况评价的综合得分，见表2。

表2 2010年各省（自治区、直辖市）水资源保护状况评价得分

第五步：利用各省（自治区、直辖市）水资源保护状况评价的综合得分进行排序，见图1。子系统A、B和C的排序，见图2、图3和图4。

三、试评价成果分析

图1 省（自治区、直辖市）水资源保护现状综合评价得分排序情况（等权重）

图2 子系统A评价得分排序情况（等权重）

图3 子系统B评价得分排序情况（等权重）

图4 子系统C评价得分排序情况（等权重）

从上述利用灰色关联度法对省区水资源保护状况分析评价和排序的结果看，取得了预期成果。认为利用灰色关联度法，以初步选定的评价指标体系对区域水资源保护状况进行评价和排序，基本可行，但评价指标和指标体系还需进一步斟酌和优化。

1.评价成果分析

从31个省（自治区、直辖市）评价得分的排序看，一是综合评价得分排序进入前10位的，除北京市外，均是南方省区，表明区域水资源、水生态的自然赋存条件，对水资源保护有重要影响。二是比较图1、图2和图4，不难发现上海、江西、海南、浙江、福建、重庆、湖南等7个省、直辖市进入前10位，只是位次有所不同。这表明评价指标子系统（A）和（C）的评价得分，对区域综合评价得分有重要影响。三是从图3可见评价指标子系统（B）排序，居前10位的均是经济发达、经济实力较强的，产业结构较合理，注重节约用水，且用水效益和效率较高。但与图1对比，前10位中只有上海和浙江是相同的，可见在等权重条件下，子系统（B）的得分，对对区域综合评价得分影响较弱。

2.分析结论与建议

对31个省（自治区、直辖市）水资源保护状况试评价的结果表明，应用灰色关联度法对多个区域水资源保护状况进行分析评价和排序，是一种比较简便可用的方法。

从试评价结果的分析看，一是选用的8项评价指标还值得进一步斟酌和优化。因为我国幅员辽阔，各省区的自然地理条件，生态环境差异较大，有的指标可能对一些省区欠公平。二是对子系统（A）、（B）、（C）应赋予合适的权重，弱化子系统（A）得分对区域水资源综合评价得分的影响。

[1]刘思峰，党耀国，等.灰色系统理论及其应用（第5版）[M].北京：科学出版社，2010.

[2]曹明霞，党耀国，等.对灰色关联度计算方法的改进[J].统计与决策，2007（7）.