湖南省2010～2014年农村水利保障能力研究

唐 宁，黄理军

(湖南农业大学 工学院，长沙 410128)

0 引 言

湖南省自古以来就是农业大省，同时也是水利大省，有湘资沅澧四大水系，水资源拥有量丰富。但因降雨的时空分布不均，旱涝频发，农业生产受到巨大影响，农村水利工程对湖南省的农业生产和经济发展具有举足轻重的作用。“十二五”水利发展为全省经济社会平稳快速发展发挥了积极作用，但面对全省经济社会发展的新要求和新挑战，湖南省水利建设、水利管理和水利改革发展仍面临一系列问题和困难：包括防洪抗旱能力薄弱、农业灌溉用水效率不高、饮水安全保障能力不够、水资源水生态问题突出等。因此，对湖南省农村水利承载力进行分析评价与建议具有重大现实意义。

1 研究方法

1.1 指标体系构建

本文从湖南省水利普查数据中选取，在比较分析数据收集难易程度的基础上，尽可能考虑指标的代表性、全面性和科学性。农村水利作为农业生产生活的基础设施，其基本功能是保障农田生产的经济功能，保障农村安全饮水的生活服务功能，保障生态环境稳定、防洪排涝环境保护功能，农村水利的保障作用必然和社会经济发展、人口数量、生态环境等诸多因素密切相关。随着“十三五”对农村水利的投入与推进，农村水利依从传统的农村水利向民生水利发展，向和谐水利和可持续发展的生态水利方向发展，故评价需要考虑到农村水利工程保障能力的可持续性。但由于经济水平发展的不同，不同地区不同时期的农村水利的基础设施建设、管理和农村水利保障能力以及如何提高该地区农村水利保障能力也有差异。因此，在评价农村水利保障能力时需考虑到地区社会经济和人民生活水平。

本研究旨在为我国“十三五”规划期间农业现代化和社会主义新农村建设起到重要的支撑作用，从农村水利的基本功能出发，以工程建设、农业生产、农村供水、生态保护、可持续发展5个方面做为领域层，对湖南省农村水利保障能力进行定性分析。通过总指标反映水利保障能力的整体水平，各综合指标反映水利保障能力各组成部分的发展状况[1-2]，二级指标的选取覆盖全面，且具有代表性、可获取性。10个方案层二级评价指标上都是农村水利质量评价指标或者是相对评价指标，没有如工程建设资金、水利工程管理投入、已建和再建大小型农村水利工程数等，但这些都是以上10个指标的不同表现形式，选择相对指标能够更加综合反映农村水利能力的整体情况。以此建立的3个递阶层次结构、5个方面、10个评价指标的湖南省农村水利保障能力评价指标体系[3]见表1。

领域层指标说明：①工程建设保障能力G，表示湖南省区域内国民经济对农村水利建设投入的支持力度，通过二级指标农民人均纯收入和农村水利投资系数进行说明和评价。②农田生产保障能力F，反映湖南省农村水利工程对农业生产的保障能力，通过二级指标旱涝保收系数和有效灌溉系数进行说明。③饮水保障能力D，反映湖南省农村水利工程对农村居民饮水供给数量和质量的调节与保障能力，通过农村生活用水供给率和饮水安全率这两个二级指标进行说明。④生态环境保障能力E，反映湖南省农村水利维护农业生产和生态和谐发展的能力，通过二级指标除涝面积系数和水土流失治理系数进行说明。⑤可持续发展保障能力C，反映湖南省的农村水利工程对于农村经济社会可持续发展的维持能力，通过二级指标农村水利投资占水利投资和节水灌溉工程控制面积比例进行说明。

方案层指标说明：①农村居民人均纯收入C11，体现湖南省区域范围内农村居民收入的平均水平和农村经济发展的总体状况，农民纯收入(万元)/农村居民家庭常住人口(万人)。②水利投资系数C12，体现湖南省对农村水利工程在经济上的重视程度以及投资力度，水利总投资(亿元)/地区生产总值(亿元)。③旱涝保收系数C21，体现湖南省农村水利对农业生产的支撑力度，旱涝保收面积(103hm2)/耕地总面积(103hm2)。④有效灌溉系数C22，体现湖南省农村水利对农业生产效率的支持力度，有效灌溉面积(103hm2)/耕地总面积(103hm2)。⑤农村生活用水供给率C31，体现湖南省水利工程对农村的供水占全省总水利工程的比例，水利工程对农村生活供水量(108m3)/水利工程总供水量(108m3)。⑥饮水安全率C32，体现农村水利工程，对湖南省农村人口的饮水质量和生活质量总体情况影响的总体情况，饮水安全人数(万人)/总人数(万人)。⑦除涝面积系数C41，反映农村水利设施对农田除涝的贡献，除涝面积(103hm2)/耕地总面积(103hm2)。⑧水土流失治理系数C42，反映湖南省区域范围内农村的生态环境情况，水土流失治理面积(103hm2)/耕地总面积(103hm2)。⑨节水灌溉工程控制面积比例C51，反映湖南省区域范围内节水灌溉技术的推广情况，节水灌溉工程控制面积(103hm2)/耕地总面积(103hm2)。⑩农村水利投资占水利投资比重C52，反映湖南省农村水利在水利建设中所受的重视程度，农村水利建设资金和管理资金的总和(亿元)/水利总投资(亿元)。

表1 湖南省农村水利保障能力评价指标体系Tab.1 The evaluation index system of Hunan rural water conservancy safeguard ability

1.2 标准值的确立

通过广泛收集国内外相关文献和研究成果，借鉴国内外农村水利评价研究的相关标准，参考《水利标准化工作管理办法》、《水利技术标准编写规定》、《节水灌溉工程技术规范》[4]等，结合本文研究问题的需要，在分析比较的基础上，将湖南省农村水利保障能力不同等级的划分标准列于表2。

表2 湖南省农村水利保障能力等级划分标准Tab.2 The level standard of Hunan province in rural water conservancy

将二级指标中数据进行标准化评分处理，对方案层的二级指标进行设定最优值与最差值的临界值。所设定临界值是根据湖南省农村社会发展结合农村水利工程建设现状的平均水平而确定。方案层的10个二级指标的最优值与最差值见表3，其中农民人均纯收入最差值设为3 000元，最优值设为15 000元。水利投资系数参照我国农村水利相关标准，统一将水利投资系数最优值设定为2%。根据农村生活占水资源供水比例将农村生活用水供给系数最优值设定为8%。参照我国水利工程建设、水利科研技术的推广与应用的实际情况，得出理论上的除涝面积系数最优值为10%、节水灌溉工程控制面积比例最优值为85%、农村水利投资/水利投资最优值为97%。其余指标最优值均为100%，最差值0%。

表3 二级评价指标的最优值与最差值Tab.3 The optimal value and worst value of the second index

1.3 AHP法和熵值法组合确定权重

AHP法是将一个复杂的多方案决策问题作为一个系统，将总目标分解为多准则的若干层析，通过定性指标模糊量化的方法算出层析单排序和总排序，其优点是所需的定量数据信息少，简洁实用，可以将专家的思维过程数学化。研究选取以上5个领域层的二级指标，运用层次分析法，主要考虑到该领域的指标多为定性指标，采用AHP法可以考虑到同行参照，专家意见评价[4]，也为评价标准的确立提供前提条件。

熵值法考虑到方案层多为定量反映领域层各种表的量，且有具体量化数值，而层次分析法所需定量数据少，定性成分多，而熵值法相对主观赋值法具有客观性。

目前国内外研究中，对水利的评价方法多用层次分析法(AHP)，但AHP法受主观因素影响较大；而熵值法以大数据为基础，运用熵值法计算权重可以一定程度上消除AHP法的不足之处，故采用AHP法结合熵值法确定指标权重，使指标权重更准确。

为使评价更加具有说服性和准确性，本文采用主观和客观相结合的方法来确定指标权重。

首先采用层次分析法AHP法确定领域层各子系统(一级指标)的权重Wi，再采用熵值法确定指标层中不同评价指标(二级指标)相对领域层指标的权重Wj，最后将二者相乘Wi*Wj，得到各二级评价指标对于目标层农村水利承载力的权重[5]。权重越大，说明该指标相对于目标层的重要性越大，其变化对目标值的影响越大。

2 数据收集与计算

2.1 数据来源

数据主要来源于2010～2014年湖南省水利厅和湖南省统计局发布的《统计年鉴》、《湖南省水资源公报》、《湖南省水利统计年鉴》，基本原始数据见表4。

表4 湖南省农村水利发展基本情况Tab.4 The basic developed situation of Hunan rural water conservancy

2.2 数据标准化换算

由原始数据计算二级指标值，运用极差变换法对原始指标数据进行标准化处理[6]，以统一量纲，确保数据的适用性和可比性。经标准化处理，所有二级指标的数据都将处于[0，1]这一区间范围之内，计算结果见表5。

表5 湖南省农村水利保障能力评价指标标准数据Tab.5 The standard data of evaluation index

2.3 AHP法计算领域层指标权重

根据1～9标度法[7]，将领域层B中各行指标与其对应的列指标进行标度，构造判断矩阵，见表6。然后利用MATLAB软件计算A-Bi判断矩阵的最大特征值λmax和归一化特征向量W，同时求得CI[8]，查表得RI=1.12。通过计算W1=0.418，W2=0.262 5，W3=0.159 9，W4=0.097 3，W5=0.061 8；一致性检验中λmax=5.068 1，CI=0.017，RI=1.12，CR=0.015 2<0.1。通过检验，计算结果满足一致性检验标准。

表6 湖南省农村水利承载力5个子系统的判断矩阵Tab.6 The judgment matrix of five subsystems

2.4 熵值法计算指标层各指标权重

通过计算反映样本数据变化速率的信息熵，根据各指标所含信息的有序程度确定权重。信息熵越高，系统越均衡，指标变化越慢；反之，则变化越快，所以此方法可以根据各指标的变异程度确定权重[9]。将湖南省地区2010～2014共5年的农村水利承载力数据，每年共10个指标，构建R=Xij(i=1,2,3,4,5;j=1,2…10)的判断矩阵，运用MATLAB软件进行归一化处理，得到归一化判断矩阵B，进一步计算出各指标熵权值。

W1=(0.483，0.517)；W2=(0.478，0.522)；W3=(0.322，0.678)；W4=(0.246，0.754)；W5=(0.253，0.747)

由湖南省农村水利承载力5个子系统的领域层权重与其对应的指标层不同指标的权重相乘，得到各评价指标对于农村水利承载力目标层的权重，见表7。

表7 基于AHP和熵值法组合测算权重值Tab.7 The index weights based on AHP and entropy value method

2.5 线性评价模型综合评价

本文旨在评价湖南省农村水利保障能力，保障能力数值越大，说明保障程度越高，因此运用线性评价模型计算农村水利保障能力的评分值。

S=Gk1+Fk2+Dk3+Ek4+Ck5

(1)

基于层次分析法(AHP)和熵值法所确定的各指标权重系数以及极差变换法所得到的已标准化数据，利用式(1)式线性评价模型对湖南省农村水利的保障能力进行综合评价。在计算出综合评分后，确定各年度具体所属的评价等级，见表8。

表8 湖南省农村水利保障能力综合评价得分与等级Tab.8 The comprehensive evaluation score and level

3 结果与分析

根据上述综合评价结果，绘制湖南省农村水利保障能力变化趋势图。从图1中可以看出，湖南省农村水利保障能力在2010～2014年的整体程度处于中等水平，这5年期间有缓慢提高，但增长缓慢幅度不大；在前4年2010～2013年一直处于中等水平发展阶段，在2014年得到相对较大幅度的增长，综合保障能力开始迈入良等发展水平，但仍处于良等偏底水平。

图1 综合保障能力得分(S)变化趋势图Fig.1 The trend chart of Comprehensive security ability

从图2中可知，湖南省2010～2014年农村水利建设综合评价情况：①工程建设保障能力(G)：总体呈上升趋势，特别是近两年来有比较明显的改善，从低水平的发展阶段迈入中等发展水平。这不仅得益于湖南省地区国民生产总值稳步增长，还得益于湖南省农村居民人均纯收入逐年都有显著的增长；在2010～2014年间，虽然湖南省的水利投资系数增幅不明显，但水利总投资额却逐年在增加，水利总投资在2014年达到统计时间的最大值207.08亿元，水利投资系数也达到最高值0.998%，使得湖南省水利工程建设保障能力得到显著提高，迈入中等水平。②农田生产保障能力(F)：在2010～2014年间呈稳步增长趋势，在2014年达到增幅的最大值。这主要归因于旱涝保收系数和有效灌概系数一直处于增长趋势中，且总体水平较高，在2010年已达到近60%和70%以上的水平，旱涝保收系数在2014年达到70%以上。③饮水保障能力(D)：湖南省农村水利饮水安全保障能力总体呈逐年增长趋势，总体处于中上水平，2014年达到优等。这主要是因为农村饮水供给率和饮水安全率在2010～2014年间均处于显著增长阶段。农村饮用水供给率从2010年的2.81%上升至2014年的6.54%，饮用水安全率从2010年的58.74%急剧上升至2014年的99.76%，年平均增长近10个百分点。④生态环境保障能力(E)：在2010～2013年呈下降趋势，在2014年些许缓和，总体都处于良等级，呈现先下降后上升的波动状态。一方面虽然水土流失治理面积有所增长，但增长幅度不及耕地面积增长，除涝面积系数增长缓慢；另一方面，水土流失系数一直处于下降状态，到2014年才得以缓和。⑤可持续发展保障能力(C)：呈现出先上升后下降的波动状态，在2010～2014年间整体处于中等偏上水平。其原因在于：一方面农村水利投资占水利总投资比重从2010年的86.9%上升至2012年的最大值93.09%，节水灌溉工程控制面积比例从2010年的45%显著上升至2011年的88.4%，成为农村水利可持续发展保障能力提高的重要原因；而另一方面，由于农村水利投资在2012～2014年间，从2012年的93.09%下降至2014年的75.5%，3年来农村水利投资占水利总投资比重显著下降；而对于节水灌溉工程控制面积虽然在2011～2014年每年度都有增长，但不及耕地面积增长速度，所以相对所占比例有所下降。

图2 领域层各保障能力变化趋势图Fig.2 The trend chart of different index in B layer

4 结 论

综合上述分析，对提高湖南省农村保障能力,促进湖南省经济社会生态可持续发展，提出建议如下：①提高对农村水利现代化功能的认识，加大对贫困地区水利项目的支持力度，全面推进“五小水利”建设，加快解决直接关系民生的水利问题。②由权重分析研究可知，工程建设保障能力和农田生产保障能力对农村水利保障能力所占权重近0.5,而湖南省工程建设保障能力相对不足。因此，需要加大对农村水利的投资力度，可通过政府政策支持，财政补助，民间融资，引导社会资本参与水利建设。③创新科学技术，协调发展。政府需要加大对农村水利工程的科技与人才投入，加大对新技术、新设备的研发与利用，用科技促进农业生产，改革创新，适应新型城镇化和农业现代化新要求。④注重民生水利，注重农村水资源的民生发展，统筹解决好水短缺、水灾害、水生态、水安全、水环境问题，促进“三农”建设，夯实农业发展基础，助推农业现代化和美丽乡村建设，提高农民生活水平，促进农村经济与生态环境的可持续发展。⑤加强水利管理机制，深化水利建设管理体制改革，严格规范市场管理，创新水利工程管护机制，确保水利工程“建得起、管得好、长受益”，切实激发水利发展内生动力，围绕水生态、水安全、水资源、水文化、水管理五大功能建设。