基于AHP法的灌区综合效益影响评价

苏晟霖

(大石桥市金桥水利服务站，辽宁 营口 115100)

灌区效益综合评价以灌区水资源高效利用为核心内容，通过合理的方法，选择合适的指标，构建多层次目标评价体系，从而综合评价灌区效益及运行水平[1]。因此，找出合适的评价方法，选择合适的评价指标构建评价体系，是灌区综合效益评价的主要工作。合理评价灌区的综合效益可为灌区水资源管理及优化配置提供理论依据[2]。

关于灌区综合效益评价方法国内已有了部分研究。周维博和李佩成[3]等在干旱和半干旱地区构建了灌区综合效益指标评价体系，并采用AHP法对灌区综合效益进行了评价，评价结果与实际情况基本一致；冯峰[4]等在陕西省构建了半结构性水资源综合效益评价体系，运用多层次多目标模糊优选理论对灌区的水资源效益进行了评价。

现如今评价灌区综合效益的方法多采用AHP法或模糊评价理论，这种方法主要根据相关专家对指标的认识来制定权重，忽略了指标本身存在的客观联系，因此，结论主观性较强。为避免这一现象的发生，本文在采用AHP法的基础上，采用灰色关联度分析法计算指标之间的灰色关联度系数，综合考虑指标的主观性和客观性，从而保证了评价方法的公正性、全面性和科学性。

1 评价方法与评价指标体系构建

1.1 层次分析法(AHP法)

层次分析法可根据不同指标的影响程度，决定不同指标的权重依照层次分析法提出的比例标度(见表1)以及研究者对各品质指标重要性的定性评价，建立判断矩阵。

表1 元素重要程度比例标度

为了检验由上述判断矩阵所得各指标权重是否合理，需要进行一致性检验，计算公式如式(1)、式(2)：

(1)

(2)

式中：CR为随机一致性比率；CI为一致性指标；RI为随机一致性标准值；λmax为判断矩阵特征值；n为判断矩阵阶数。若求得的CR值小于1，则证明判断矩阵是合理的。

1.2 灰色关联度分析法

灰色关联度分析法是近代新型综合评价方法。由于其对样本量的要求较低，计算简单，通俗易懂，结果可较强反映样本之间的客观关系等优点，已逐渐被广泛应用。其具体步骤如下：

对于一个最优数列x0有若干个比较数列x1,x2,…,xn，关联系数ξ(xi)：

(3)

式中:ρ为分辨系数，一般在0～1之间，通常取0.5；Δmin为两级最小差；Δmax为两级最大差；Δ0i(k)为各值与最优值之差。

由计算得到的关联系数，计算关联度，并以关联度的大小排序。

2 工程实例分析

沟沿灌区位于辽宁省营口市大石桥市西沟沿镇，大辽河下游左岸，地处东经122°14′35.61"北纬40°49′04.82″，东与大石桥市高坎镇交界，南西与大石桥市水源镇相邻，西北隔大辽河与大洼县相望，北与大石桥市石佛镇相接壤，总土地面积87.7 km2。灌区辖区人口总计36 159人，饮水井19处，管道设施陈旧，现由于部分机井和管道运行多年之久，已是超限运行，维修养护费用高，缺少资金，饮水不安全隐患较大，本研究以沟沿灌区为例，对沟沿灌区不同年份的综合效益进行了评价，找出合理方法，以期为当地水资源优化配置提供参考。

2.1 评价指标体系构建

由于灌区综合效益存在经济、社会和生态3个属性，因此对灌区综合效益的评价主要从经济效益、社会效益和生态效益3个层面考虑。本文基于AHP法和灰色关联度分析法，从经济效益、社会效益和生态效益3个方面，分别选取18项指标，综合判定区域水资源综合效益。

图1 水资源综合效益评价指标体系构建

2.2 不同年份灌区综合效益评价结果

分析2004年、2009年、2012年和2016年4 a的数据，首先利用AHP法的原理，根据第一次指标的重要性，构建判断矩阵，结果见表2。表2中计算了第二层指标所占的权重， 计算结果中的一致性指数CR为0.03，因此，该矩阵具有一定的合理性。根据第三层指标的重要性，分别计算第二层指标的权重，以经济效益指标为例，其判断矩阵见表3，可算出经济效益各指标的权重，以此类推，可算出社会效益和生态效益指标的最终权重，结果见表4。

表2 第二层指标相对隶属度矩阵

表3 经济效益指标判断矩阵

根据表2和表4中的数据，综合得出第二层指标计算综合权重，其中经济效益指标的权重为0.635，生态效益指标的权重为0.260，社会效益的指标权重为0.105。根据第二层指标权重与第三层指标的初始综合权重，求得第三层指标的最终权重，结果见表5。

表4 第三层指标权重

表5 第三层指标最终综合权重

根据式(3)计算第三层指标的关联系数，结果见表6。根据表5中的最终综合权重，对表6中的数据进行综合加权，得出每一年不同指标的综合加权关联系数，结果见表7。

表6 第三层指标灰色关联系数

表7 不同年份灌区综合效益排名

根据表7中的结果可知，将不同年份的水资源综合效益按从大到小排列依次为：2016年0.974、2012年0.569、2009年0.230、2004年0.175，表明灌区水资源效益情况呈逐年上升趋势，尤其是2012年之后，上升显著，符合水资源优化配置的要求，同时与灌区实际情况相符，因此计算过程正确，该方法具有一定的科学性。

3 结 语

本文基于AHP法与灰色关联度法，构建了灌区效益综合评价的基本方法，并以沟沿灌区为例，对该灌区综合效益进行了评价，并建立了涵盖经济效益、社会效益和生态效益共18项指标的评价指标体系。通过计算不同指标的综合权重和灰色关联系数，得出综合关联系数，该方法引进指标之间的客观灰色关联度，最大程度上消除了AHP法的主观性。同时对2004年、2009年、2012年和2016年的水资源综合效益进行了评价，指出2016年的灌区水资源综合效益最高，符合实际要求，证明了该方法的准确性。

[1] 冯峰，许士国. 灌区水资源综合效益的改进多级模糊优选评价[J]. 农业工程学报，2009， 25(7)：56-61.

[2] 田浪，刘永强，王珍，等. 基于物元可拓模型的灌区水资源综合效益评价[J]. 排灌机械工程学报，2016，34(4)：351-356.

[3] 周维博，李佩成．干旱半干旱地域灌区水资源综合效益评价体系研究[J]. 自然资源学报， 2003，18(5)：288-293.

[4] 冯峰，许士国．基于模糊优选理论的水资源效益评价体系研究[J]．水利水电科技进展， 2008，28 (2)：35-38.