基于层次分析法的徐州市节水型社会评价研究

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基于层次分析法的徐州市节水型社会评价研究

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一、概述

徐州市地处沂沭泗流域下游，境内河流纵横，湖沼棋布，黄河故道斜穿东西，京杭运河纵贯南北，气候适中，四季分明，山水特色明显。在节水型社会建设方面起步早、措施实，效果明显，主要表现在建立健全了用水总量控制和定额管理制度，加快推进水权制度建设；重视运用经济杠杆，加快推进水价改革；加强节水立法，夯实节水型社会建设制度基础；加强组织领导，为节水型社会建设提供了体系保障；建设水资源实时监控与管理系统，为节水型社会提供了技术平台，加强水资源合理配置和联合运用，尽快完善总量控制与定额管理相结合的用水管理制度体系，建立健全水法规，完善节水技术标准，加快水生态环境保护与修复，带动区域节水型社会建设的发展。

二、节水型社会评价方法的基本原理

由于节水型社会建设涉及工程、制度、体制和机制等多项内容,近年来对节水型社会建设试点后评价的研究主要集中在如何综合评价其建设成效。综合评价是对多属性体系结构描述的对象进行系统性、全局性和整体性的评价。

层 次 分 析 法 （The Analytic Hierarchy Process，简称AHP）从本质上讲是一种思维方式，把复杂问题分解成各个组成要素，又将这些要素按支配关系分组形成递阶层次结构。通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，然后综合决策者的判断，确定决策方案相对重要性的总的排序。整个过程体现了人的决策思维的基本特征，即分解、判断、综合。AHP是一种定量与定性相结合的、系统化的、层次化的分析方法，将人的主观判断用数量形式表达和处理的方法，逐步应用于计划制定、资源分配、方案排序、政策分析、冲突求解及决策预报等相当广泛的领域中。

三、层析分析法在徐州市节水型社会评价中的研究应用

1.建立层次结构模型

节水型社会作为一个复杂系统进行评价，首先要把复杂的问题分解为不同的层次。同一层次要素作为准则，对下一层的某些要素起支配作用，同时又受上一层要素的支配。处于最上面一层成为目标层，这个最高层次通常只有一个要素，是分析问题的目标；中间层次称为准则层，准则层的下一层次是子准则层；最低一层的层次成为方案层，这层是解决问题的预选方案。

根据节水型社会综合评价指标体系的建立原则：科学性、代表性、完备性、动态性与静态性相结合、可比性、可操作性、系统性等，参考已有研究成果，经理论分析和专家咨询，将徐州市节水型社会综合评价指标体系分为目标层A、准则层B和指标层C共3个层次（图1）。选取5个一级指标，17个二级指标，8个三级指标。对于每一层次的相对重要性给与定量表示，利用数学方法确定表达每一层次的全部元素相对重要性次序的权值，并通过排序结果分析节水型社会建设的程度。

图1 节水型社会评价指标结构模型

2.构造判断矩阵

判断矩阵元素的值反映了人们对各元素相对重要性的认识，一般采用数字1～9及其倒数的标度方法。1，3，5，7，9的含义是：1表示Ci和Cj由同样重要；3表示Ci比Cj于稍微重要；5表示Ci比Cj明显重要；7表示Ci比Cj强烈重要；9表示Ci比Cj极端重要。2，4，6，8则表示上述相邻判断的中值。反之，Cj比Ci的判断数为Ci比Cj的判断数的倒数。用相互比较因素的重要性具有实际意义的比值说明时，判断矩阵相应元素的值则取这个比值，即得到判断矩阵A=（aij）n×n。

利用数学方法综合调查访问所得各

方面的意见，给出各要素的相对重要性权重。根据专家咨询结果，整理得到徐州市节水型社会系统中目前考虑的25个因素的 Z-B，R-C，S-C，M-C，H-C，E-C等判断矩阵（表1～表6）。

表1 准则层权重判断矩阵及权重计算

表2 水资源紧缺程度指标判断矩阵及权重计算

表3 节水效率指标判断矩阵及权重计算

表4 节水管理水平指标判断矩阵及权重计算

表5 环境保护水平指标判断矩阵及权重计算

表6 社会经济影响指标指标判断矩阵及权重计算

表7 节水型社会建设评价因素指标的总排序

3.层次单排序及其一致性检验

在准则B下，n个元素C1，C2，C3，…，Cn排序权重计算，可以求解判断矩阵C的最大特征根λmax，并满足关系式CW=λmaxW，其中W为对应λmax特征向量，其分量Wi，i=1，2，3，…，n为对应元素C1，C2，C3，…，Cn在准则Bk下单排序的权值。对于n阶判断矩阵，其最大特征值为单根，且λmax≥n。当λmax=n，其余特征根均为0时，则B具有完全一致性。如果λmax稍大于n，而其特征根接近于零时，则A具有满意的一致性。检验判断矩阵的一致性，需计算一致性指标：CI=，当CI=0时，判断矩阵具有完全一致性。RI为判断矩阵的平均随机一致性指标，对1～9阶矩阵值分别为：0.00，0.00，0.58，0.90，1.12，1.24，1.32，1.41，1.45。

本文选用和法计算，步骤如下：（1）将判断矩阵按列正规化；（2）每一列正规化后的判断矩阵按行加总；（3）对加总后得到的向量正规化，所得结果即为所求权重向量；（4）计算判断矩阵的最大特征值；（5）对判断矩阵进行一致性和随机性检验。经检验，所构造的6个判断矩阵均具有满意的一致性，说明权数分配是合理的。

4.层次总排序及其一致性检验

所谓层次总排序就是针对目标层A而言的，方案层C的次序排列。总排序是在单排序基础上从上到下逐层进行的。准则层各要素b1，b2，b3，…，bn对于目标层A的单排序与方案层各要素C1，C2，C3，…，Cn对准则层B的层次单排已经完成，其数值分别为对应λmax的特征向量W的分量；层次总排序为层次单排序的加权组合，同时通过计算可知层次总排序一致性检验指标，C层C.R..=0.01＜0.1，D层C. R..=0.004＜0.1，均具有满意的一致性。层次总排序的计算结果见表7。

表8 徐州市现状年节水型社会建设的评价系数

四、结论

评价节水型社会的建设程度分为起步、初级、中等、良好、优良五个等级，用隶属度（0.1，0.3，0.5，0.7，0.9）来表示各个指标属于节水型社会建设程度的阶段。确定评价等级隶属度即优先等级，根据徐州市2012年实际情况，按照相应的计算公式分别进行计算（本文中农业用水量选取来水保证率是75%的数据资料）。总优先系数等于各指标权重与评价指标隶属度的乘积。

根据评级系数K的大小划分为优良（K≥0.90），良好（0.70≤K＜0.90），中等（0.50≤K＜0.70），初级（0.30≤K＜0.50），起步（K＜0.30）五级。

由表中可以看出，徐州市属于水资源不足，节水水平较高，节水型社会建设情况良好的城市■

（作者单位：1.徐州市水利科学研究所 221018 2.徐州市云龙湖水库管理处 221000 3.江苏省水文水资源勘测局徐州分局 221000）

（专栏编辑：张 婷）