基于AHP-CRITIC-模糊综合评价的农业水价综合改革效益评估

李 树，龙 岩，冯孟娟，张浩森，李有明，马芳平，陈江海

(1.通辽市水利事业发展中心,内蒙古 通辽 028000；2.河北工程大学水利水电学院，河北 邯郸 056038；3.河北工程大学河北省智慧水利重点实验室，河北 邯郸 056038；4.北京市勘察设计研究院有限公司，北京 100038；5.国能大渡河流域水电开发有限公司，江苏 苏州 215000;6.上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434；7.中国长江三峡集团有限公司，湖北 武汉 430010)

近些年来，随着国家水价改革力度的不断加大，农业水价综合改革效益评价的相关研究逐渐兴起。孙建光等[1]构建了塔里木河流域的农业水价需求模型并分析了农业水价的节水改革效益。康颖等[2]运用改进的模糊层次分析法进行赋权，对水价改革绩效进行多级模糊评价。杨洪等[3]以中国北方部分灌区为例，探讨了在中国现行水资源管理体制下，基于价格的水资源政策在应对灌溉农业面临的挑战方面的有效性。谢家裴等[4]测算了区域内灌区的农业成本、水价和农户水价承受能力，建立相关的奖惩制度并健全农业用水管理制度。程坤等[5]在黑龙江灌区建立两阶段随机模型，有效增加了灌溉农业总收入，保护农民的收入和粮食安全。慕兰等[6]采用双边二分界选择条件价值法评估了农业水价综合改革对西北地区农民对灌溉用水支付的意愿。马九杰等[7]运用双重差分与三重差分模型，分析了水资源使用权确权登记及交易与取用水许可管理两项政策对农户节水灌溉行为的影响。伊热鼓等[8]以内蒙古黄河南岸灌区为研究区域，采用模糊综合评价法对农业水价改革绩效评估，结果表明改革效益增加一个等级，评价趋于优势发展。可见，农业水价综合改革相关研究正逐渐增加，但是水价改革效益评价方面的研究较少；同时由于改革区域不同，农业水价改革效益评估体系各有千秋，因而，农业水价综合改革效益评估的研究仍需进一步丰富与发展。

农业水价综合改革效益评估过程包括指标体系构建、指标权重计算、评估结果确定及分析等。其中指标体系构建，需要从实际情况出发，结合文献调研、社会舆情和政策文件，构建水价效益评价指标体系；指标权重确定的方法主要有主观权重的AHP、专家调查法等，这些方法主要是根据专家经验和知识进行赋权，主观性比较大，一般情况下是符合常识的[9-10]；客观权重的CRITIC(Criteria Importance Though Intercriteria)权重、熵权法、网络分析法、典型相关分析法、主成分分析等，这些方法需要有一定数量的样本数据，评价结果具有客观性[10]。

本文以内蒙古磴口县为典型研究区域，在阐明农业水价综合改革内涵的基础上，构建涵盖节水效益、经济效益、社会效益、生态效益等4个准则层，采用层次分析法赋权分析主观权重，使用CRITIC计算客观权重，计算出综合权重，用模糊评价的方法对内蒙古磴口县2017—2020四年的农业水价综合改革效益进行评价，为农业水价综合改革效益评估提供科学支撑。

1 农业水价综合改革效益评估指标体系构建

基于对中国农业水价综合改革的主要内容和目标的理解，构建农业水价综合改革效益综合评估体系[11]。本文从节水效益、经济效益、社会效益和生态效益等4个维度出发，筛选出14项适合内蒙古磴口县地区农业水价综合改革效益评估指标。

节水效益主要包括两方面：①改革区的末级渠系的改造完善，减少了渗漏损失，补充了灌溉用水，增加了灌溉面积；②实施阶梯水价，发挥农业水价的价格杠杆作用，促进节约用水。该项准则层指标[12-16]主要考虑农田灌溉水有效利用系数、亩均灌溉水量、亩均节水量三方面。

经济效益指改革政策实施后，造成资金占用、成本支出与产出之问的比较。农业水价综合改革政策的实施，改善农民生产条件，节约了劳动力，增加农作物产量，增加农民收入，经济效益显著。该项准则层指标[13]主要考虑亩均产量变化量、农村人均可支配收入、亩均节约水费、田间投劳程度。

社会效益指项目实施对组成社会的人或整体从所产生的利益。农业水价综合改革实施，促进农业用水合作组织建立完善，提高水费实收率，保障灌区工程维护运营，提升农民节水意识，有效提升农民生产生活水平。该项准则层指标[11]主要考虑工程设备完好率、节水灌溉率、水费实收率、农户参与用水管理程度。

生态效益指人们的实践对生态和环境的影响。农业水价综合改革的实施，促进农业水资源的合理配置，实现水资源的持续利用，改善了水体质量和农田小气候，节约的水资源用于生态环境建设，提升植被覆盖率，减少了化肥、农药的使用和排放，降低面源污染。该项准则层指标[13-17]主要考虑植被覆盖率、地下水位变化、水功能区水质达标率。

基于上述指标构建了农业水价综合改革效益评估指标体系，并阐述指标的含义及计算方法，见表1。

表1 农业水价综合改革效益评估指标体系

2 评估模型构建

考虑到农业水价改革效益评估的各因素之间具有一定的相对性和不确定性[19]，综合考虑因素特征，本文使用了一种综合集成赋权法[20-22]，将主观法与客观法得到的权重向量进行对比，极小化某一具体指标的偏差，以此达到优点结合的目的。根据专家意见采用AHP并结合CRITIC法，进行指标权重赋值，运用模糊综合评价法对改革效益进行评估，全面系统地评估磴口县农业水价综合改革效益。

2.1 评估指标阈值确定

根据表1构建农业水价综合改革效益评估指标体系，参考《中国水资源公报》《巴彦淖尔市水资源公报》《内蒙古自治区水资源公报》《磴口县2020年国民经济和社会发展统计公报》等[18]相关文献资料，确定农业水价综合改革效益评估指标阈值，指标具体分级情况见表2。为综合评价磴口县水价改革效益状况，将效益评价标准划分为好、较好、一般、较差、差等5个等级，对应效益评分分别为0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8、0.8～1.0。不同指标的归一化方法见2.3节。

表2 农业水价综合改革效益评估指标阈值

续表2 农业水价综合改革效益评估指标阈值

2.2 指标权重的确定

2.2.1主观权重计算

采用AHP计算主观权重[23]，计为w(1)。

2.2.2客观权重计算

CRITIC方法以标准差的形式来表现，即标准化差的大小表明了在同一指标内各方案的取值差距的大小，标准差越大各方案的取值差距越大[24]。

标准差σ计算公式：

(1)

(2)

不同指标之间的冲突性用相关系数进行表示，计算见式(3)：

(3)

第j个指标所包含的信息量Cj为：

(4)

第j个指标的客观权重Wj为：

(5)

2.2.3最终权重计算

主客观权重线性加权得最终权重，计算公式如下：

(6)

式中W——最终权重；w(k)——不同方法计算所得指标权重；ak——线性组合系数。

对式(6)中2个线性组合系数ak进行优化，使综合赋权权重向量集合w与各个wk的离差极小化。由此得出：

(7)

通过式(7)计算得出a1、a2。

2.3 模糊综合评价法

模糊综合评价法能够进行多种指标因素的综合分析，在处理模糊信息方面具有显著优势。具体的评价过程[24-27]如下。

构建效益评估指标体系U、指标阈值V，计算评价因素所占权重W。

U={u1，u2，......，up}

(8)

V={v1，v2，......，vp}

(9)

W=(w1，w2，......，wpi)

(10)

计算指标隶属度，构建模糊关系矩阵R。

首先进行数据归一化，进而构建模糊关系矩阵。

正向指标隶属度：

(11)

逆向指标隶属度：

(12)

式中xij——在第i个评价项目下第j个指标的值；ximax——第i个评价项目的最大值；ximin——第i个评价项目的最小值。

模糊关系矩阵R：

(13)

计算评价指标总隶属度:

B=W×R

(14)

进行模糊综合评价结果的综合分析。利用模糊评价方法[24]和专家咨询等方式，在结合内蒙古磴口县农业水价改革实际情况的基础上，将农业水价综合改革国民经济效益划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级等5个等级，不同的评价指标等级分别对应不同的改革效益状况和不同的评级指标分值，见表3。根据结果，通过分析被评对象对应等级，即可得出相应结论。

表3 农业水价改革绩效成果分级标准

3 磴口县农业水价改革效益评估分析

3.1 各指标权重分析

根据评估模型，对磴口县农业水价改革效益进行评估，收集原始数据并邀请专家进行打分，通过两两比较，求得重要性判断矩阵；节水效益中3项指标构建的判断矩阵的一致性检验公式CR=0.0152<0.1，经济效益中4项指标构建的判断矩阵的一致性检验公式CR=0.0132<0.1，社会效益中4项指标构建的判断矩阵的一致性检验公式CR=0.0097<0.1，生态效益中3项指标构建的判断矩阵的一致性检验公式CR=0.0174<0.1，构建的判断矩阵具有良好的一致性。最终计算出主观权重w(1)、客观权重w(2)和综合权重w，见表4。

表4 不同计算方法下的指标权重对比

磴口县各评价指标和准则层权重见图1。由图1a可知，磴口县各指标中，A1(农田灌溉水有效利用系数)、A2(亩均灌溉水量)、A3(亩均节水量)、B3(亩均节约水费)对应的权重分别为0.118 1、0.111 7、0.159 6、0.099 1，4项指标共占比49%，表明水价改革效益评估主要体现在提高灌溉用水效率、降低农业水费支出两个方面，因此农业水价综合改革应更加注重提高灌溉效率的经济效益和降低水费支出的经济效益两方面。由图1b可知，水价改革项目对节水、经济和社会三方面产生的效益比较显著，对生态效益带来的影响并不明显。

3.2 模糊综合评价结果

内蒙古磴口县于2018年开展农业水价改革，本文选择2017—2020年作为评估年，各指标量化分值及指标级别见表5。准则层各指标经济效益评估得分见表6。由表5、6可知，2017—2020年内蒙古磴口县农业水价综合改革在经济、节水、社会、生态四项准则层方面产生了较好效益，综合评估等级整体增加两级，评估结果由较差发展为较好。

a)指标雷达图

表5 磴口县农业水价综合改革指标评价结果

表6 效益评估得分

3.3 结果分析与讨论

2017—2020年，磴口县农业水价改革绩效状况见图2a，在节水、经济、社会、生态四项准则层及综合评估量化分值情况见图2b。

a)改革绩效状况

由图2a可知：磴口县评价指标B2(农村人均可支配收入)、C1(工程完好率)、C3(水费实收率)、C4(农户参与用水管理程度)水价改革绩效成果最好，表明农业水价改革的进行，改善了磴口县灌溉工程设施，促进了当地农户的收入水平，水价改革的各项措施在磴口县得到了很好的落实，并取得了显著的成效；评价指标A2(亩均灌溉水量)、A3(亩均节水量)、B1(亩均产量)、C2(节水灌溉率)、D1(植被覆盖率)对应的水价改革绩效成果为较好，说明磴口县的灌溉技术等到了改善，使得水价改革在降低亩均灌溉水量和提高亩均节水量和亩均作物产量等亩均效益方面取得了实质性成效；评价指标A1(农田灌溉水有效利用系数)、B3(亩均节约水费)对应的水价改革绩效成果为一般，说明磴口县灌溉技术的改善在提高农田灌溉水有效利用系数和降低水费支出方面取得了一定成效，但仍存在有巨大的改善空间，是后续水价改革工作仍需重视的指标。

由图2b可知，2017—2020年，磴口县农业水价改革总体效益状况逐渐好转，效益评估得分呈上升趋势。评估等级由2017年的第Ⅱ等级增长到2020年的第Ⅳ等级，效益评估结果由2017年的较差状况上升为2020年的较好状况；四项准则层中生态效益量化分值最高，经济效益量化分值最低，经济效益和节水效益增幅明显，社会效益和生态效益增幅不大。

就经济效益而言，效益评估由较差变为一般，水价改革在改善磴口县灌溉技术环境，增加农户收支水平，提高作物亩均产量等方面成效显著。其原因包含以下两个方面：一方面，经济效益准则层权重占比高，仅次于节水效益；另一方面，随水价改革措施的施行，经济效益可在短期内通过亩均产量和农村人均可支配收入、亩均节约水费等方面显现出来。就节水效益而言，效益评估由较差变为较好，水价改革在提高农田灌溉水有效利用系数和降低亩均灌溉水量，提高亩均节水量等方面取得显著成效。其原因是：在水价改革初期，磴口县的农业节水灌溉基础薄弱，灌溉技术背景差，水价改革有巨大的发展空间。就社会效益而言，效益评估保持为最高等级，磴口县的社会效益以平缓趋势增长，曲线增幅不大，表明改革在保证灌溉工程完好率，改善灌溉工程条件，提升磴口县节水灌溉率和农户水费实收率等方面已基本达到改革预期目标。就生态效益而言，2017—2020年磴口县生态效益评估结果保持为较差等级，生态效益曲线以平缓趋势增长，曲线增幅不显著。其原因是生态效益的体现需要长期观察，缓慢增长表明生态效益有利好趋势。

4 结论

a)2017—2020年磴口县农业水价改革效益呈逐年好转趋势，其中社会效益的量化分值增幅最大，为0.903，节水效益的量化分值仅次于属社会效益，为0.665，经济效益和生态效益量化分值分别增幅0.421和0.051。经济效益和节水效益增幅显著，但经济效益和节水效益的评价等级为一般和较好，表明磴口县在提高亩均节约水费和提升亩均产量方面及降低亩均灌溉水量等方面仍有巨大上升空间；社会效益长期保持在最高评价等级，表明水价改革在社会效益方面已基本达到改革目的；生态效益由于观察年限较短，改革成效滞后性等原因，未观察到较好的改革效果。

b)磴口县效益评估指标体系中权重较高的指标为亩均节水量(0.159 6)、亩均灌溉水量(0.111 7)、农田灌溉水有效利用系数(0.118 1)和亩均节约水费(0.099 1)，由此可见，提高农业用水效率、降低农业水费支出是农业水价综合改革效益的主要影响因素。