劉洪超,楊路華,陳 凱,曹 穎

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院,河北保定 071000)

我國農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)體系與評價模型

劉洪超,楊路華,陳 凱,曹 穎

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院,河北保定 071000)

根據(jù)農(nóng)村水利現(xiàn)代化的內(nèi)涵,建立一個2層6類共26個指標(biāo)的農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)體系,調(diào)查獲得評價指標(biāo)初始值,再將各個指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化并確定各指標(biāo)的閾值。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用層次分析法獲得初始權(quán)重,進(jìn)一步得出組合權(quán)重,最后利用組合賦權(quán)的綜合評價方法對河北省博興縣進(jìn)行評價,評價結(jié)果為0.743,說明目前博興縣農(nóng)村水利建設(shè)處于現(xiàn)代化中等水平,與博興縣實(shí)際發(fā)展情況相符。

農(nóng)村水利現(xiàn)代化;評價指標(biāo);分層法;組合賦權(quán)

我國農(nóng)村水利建設(shè)基礎(chǔ)薄弱,防洪除澇能力較低,農(nóng)村安全飲用水問題得不到有效解決。農(nóng)村水利現(xiàn)代化旨在滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民生活、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境等多方面需求,提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力,促進(jìn)社會發(fā)展,這是21世紀(jì)我國農(nóng)村水利所面臨的重要任務(wù)之一。

我國農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價研究起步較晚,一些理論和方法研究還不太成熟。歐建鋒等[1]利用AHP和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),結(jié)合江蘇農(nóng)村水利的實(shí)際情況,構(gòu)建了農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價模型;朱成立等[2]基于投影尋蹤模型和粒子群算法建立了投影尋蹤等級評價模型,對江蘇省9個典型縣進(jìn)行了評價;尹豪[3]利用多元統(tǒng)計法構(gòu)建了評價模型,對浙江省農(nóng)村現(xiàn)代化進(jìn)行評價;趙然杭等[4]利用模糊可變評價模型對山東省農(nóng)村水利現(xiàn)代化進(jìn)行了評價;張穎等[5]采用基于變異系數(shù)權(quán)重的TOPSIS法計算現(xiàn)狀評價指標(biāo)權(quán)重,并對蘇北地區(qū)典型縣的水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)進(jìn)行了研究。在對農(nóng)村水利現(xiàn)代化進(jìn)行評價時,重點(diǎn)是將多個指標(biāo)轉(zhuǎn)化為一個能夠反映評價對象綜合情況的指標(biāo)來進(jìn)行評價,因此也就要求評價方法能夠?qū)⒏髟u價指標(biāo)轉(zhuǎn)化為一個綜合指標(biāo)來反映農(nóng)村水利現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)程度。而權(quán)重的確定是綜合評價方法的主要內(nèi)容,關(guān)系到多指標(biāo)評價值向綜合評價值的轉(zhuǎn)變。本文采用組合賦權(quán)的綜合評價方法對農(nóng)村水利現(xiàn)代化進(jìn)行評價。

1 農(nóng)村水利現(xiàn)代化內(nèi)涵、評價指標(biāo)及等級劃分

1.1 農(nóng)村水利現(xiàn)代化內(nèi)涵

農(nóng)村水利現(xiàn)代化是一個相對概念,是一個動態(tài)發(fā)展的過程,隨著科學(xué)技術(shù)的提高及社會發(fā)展,其內(nèi)涵也在不斷變化。倪文進(jìn)[6]認(rèn)為,狹義的農(nóng)村水利可以簡單概括為灌溉排水和農(nóng)村供水,而廣義的農(nóng)村水利還應(yīng)包括農(nóng)村水電、水土保持等內(nèi)容。蘇照福[7]將農(nóng)村水利的內(nèi)涵分為農(nóng)田水利、農(nóng)村水利和農(nóng)村水利基本建設(shè)3個層次,認(rèn)為隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,農(nóng)村水利應(yīng)由農(nóng)田水利發(fā)展為包括農(nóng)田水利、城鎮(zhèn)防洪、農(nóng)村飲用水安全、農(nóng)田新技術(shù)推廣、農(nóng)村水環(huán)境建設(shè)在內(nèi)的現(xiàn)代農(nóng)村水利。

目前我國農(nóng)村水利現(xiàn)代化可以概括為以提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、改善農(nóng)民生活條件、提高農(nóng)民生活水平、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和保護(hù)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境為目的而建的水利設(shè)施[8]。農(nóng)村水利現(xiàn)代化應(yīng)以全面發(fā)展為理念,注重以人為本,用現(xiàn)代的工業(yè)設(shè)備裝備農(nóng)村水利,用現(xiàn)代化管理方法武裝農(nóng)村水利,用現(xiàn)代化思維指導(dǎo)農(nóng)村水利,最終實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和社會的可持續(xù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處。

1.2 評價指標(biāo)分析

筆者認(rèn)為,有必要建立一個指標(biāo)體系科學(xué)合理地評價農(nóng)村水利現(xiàn)代化發(fā)展水平,該指標(biāo)體系必須能夠客觀體現(xiàn)農(nóng)村水利現(xiàn)代化建設(shè)水平。結(jié)合我國目前的發(fā)展情況,同時考慮到各地區(qū)間經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的現(xiàn)狀,農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)應(yīng)包括農(nóng)村防災(zāi)減災(zāi)、水資源開發(fā)利用、村鎮(zhèn)給排水工程、農(nóng)田灌溉排水工程、農(nóng)村水環(huán)境保護(hù)以及農(nóng)村水利管理6個相互聯(lián)系、相互作用的建設(shè)內(nèi)容,這六方面反映了經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)環(huán)境、政策法律以及技術(shù)各個領(lǐng)域?qū)r(nóng)村水利現(xiàn)代化建設(shè)的要求[9]。在此基礎(chǔ)上,借鑒國際上發(fā)達(dá)國家以及我國沿海發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)村水利現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn),參考相關(guān)研究[10],建立農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)體系。

1.3 評價指標(biāo)閾值分析及等級劃分

農(nóng)村水利現(xiàn)代化水平是農(nóng)村水利建設(shè)發(fā)展所達(dá)到水平或者所處階段,農(nóng)村水利建設(shè)屬于社會建設(shè)的范疇。農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)閾值是對農(nóng)村水利建設(shè)發(fā)展水平的預(yù)測,預(yù)測的基礎(chǔ)是農(nóng)村水利建設(shè)現(xiàn)狀。農(nóng)村水利建設(shè)發(fā)展水平是地域自然環(huán)境因素和經(jīng)濟(jì)環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果。因此,農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)閾值是判斷農(nóng)村水利建設(shè)是否達(dá)到現(xiàn)代化水平的標(biāo)準(zhǔn)。閾值應(yīng)當(dāng)符合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求,體現(xiàn)農(nóng)村水利建設(shè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,目標(biāo)設(shè)置既要體現(xiàn)合理性,同時也要考慮先進(jìn)性和可行性[11]。閾值的確定方法主要采用定性預(yù)測法和定量預(yù)測法。定性預(yù)測法是針對缺乏歷史資料的調(diào)查對象通過咨詢專家,根據(jù)專家意見確定的,定量預(yù)測法分為參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范法、對比分析法和趨勢外推法。本文確定的閾值是農(nóng)村水利現(xiàn)代化到2020年所能達(dá)到水平的預(yù)測。農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)及相應(yīng)閾值分別為:①蓄水工程達(dá)標(biāo)率80%,②堤防工程達(dá)標(biāo)率100%;③應(yīng)急通訊設(shè)備、物資、設(shè)施保障水平 90%;④應(yīng)急預(yù)案完善度100%;⑤供水保障能力80%;⑥萬元農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值用水量370 m3/萬元;⑦萬元工業(yè)增加值取水量27m3/萬元;⑧灌溉水有效利用系數(shù)0.6;⑨農(nóng)村飲水安全達(dá)標(biāo)率100%;⑩村鎮(zhèn)排水達(dá)標(biāo)率70%;○11村鎮(zhèn)污水處理率60%;○12旱澇保收面積比例70%;○13節(jié)水灌溉工程面積比例60%;○14除澇達(dá)標(biāo)率90%;○15鹽漬化面積比例10%;○16溝渠工程設(shè)施配套率80%;○17溝渠建筑物工程設(shè)施配套率90%;○18河道水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率90%;○19湖泊水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率90%;○20地下水超采面積比例2%;○21水土流失面積比例5%;○22大專以上技術(shù)人員比例90%;○23基層水利服務(wù)機(jī)構(gòu)配置比例90%;○24群眾管理組織覆蓋率90%;○25信息技術(shù)實(shí)用度85%;○26工程管理維護(hù)費(fèi)用滿足度80%。

利用評價指標(biāo)獲得的評價結(jié)果,是一個沒有量綱、沒有物理意義的介于0～1之間的數(shù)值,因此,需要對該數(shù)值進(jìn)行評價等級劃分,賦予其物理意義,反映評價結(jié)果所屬發(fā)展等級,衡量地區(qū)的農(nóng)村水利現(xiàn)代化水平程度。評價標(biāo)準(zhǔn)是評價等級分割點(diǎn)的值,合理確定評價標(biāo)準(zhǔn)對農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價至關(guān)重要。根據(jù)農(nóng)村水利建設(shè)現(xiàn)狀、發(fā)展規(guī)律,并經(jīng)區(qū)間數(shù)學(xué)卡方檢驗(yàn)(Chi-square test),將評價等級分為4類,如表1所示。

表1 農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價等級劃分

2 基于組合賦權(quán)的綜合評價法

2.1 組合賦權(quán)法原理

基于組合賦權(quán)的綜合評價方法是利用層次分析法獲得初始權(quán)重,對于特殊原因造成的缺項(xiàng)情況,采用分權(quán)法對初始權(quán)重進(jìn)行調(diào)整得到組合權(quán)重,然后對評價指標(biāo)值加權(quán)合成綜合評價值。該方法的關(guān)鍵是組合權(quán)重的獲得。

層次分析法是一種常見的權(quán)重確定方法,適合評價指標(biāo)具有層次結(jié)構(gòu)的評價問題。按照該方法確定的層次單排序是指標(biāo)體系各層內(nèi)的相對權(quán)重,確定的層次總排序是指標(biāo)的綜合相對權(quán)重。農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)體系具有層次結(jié)構(gòu),自上而下分為兩層,下層指標(biāo)從屬于上層指標(biāo),符合層次分析法的層次結(jié)構(gòu)模型,因此可以通過層次分析法獲得權(quán)重。當(dāng)樣本指標(biāo)存在缺項(xiàng)情況時,需要重新分配權(quán)重。經(jīng)分配調(diào)整后獲得的權(quán)重就是組合權(quán)重。

2.2 評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

由于農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)較多,且各個評價指標(biāo)的量綱不同,無法簡單地進(jìn)行加權(quán)合并,需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,然后再采用相對比值數(shù)據(jù)克服量綱差異的問題。

農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價指標(biāo)中有2個定性指標(biāo):應(yīng)急預(yù)案完善度和信息技術(shù)實(shí)用度。由于評價方法要求評價指標(biāo)都是定量數(shù)據(jù),因此,需要尋找一種定性變量(x)和定量變量(y)間的映射,將定性數(shù)據(jù)量化為某一定量數(shù)據(jù)。該映射需要滿足以下要求:①當(dāng)x=0時,y=0;當(dāng)x取最大值時,y=1。②y(x=0)與y(x=1)間的差距需要相對大一點(diǎn),以反映“沒有”與“有”的差距。③映射需要滿足邊際效應(yīng)遞增規(guī)律,即定性指標(biāo)越大時,定量指標(biāo)間的差距也越大。

根據(jù)農(nóng)村水利建設(shè)定性指標(biāo)量化要求,建立的映射函數(shù)為

式中:k為指標(biāo)的最大值。

2.2.2 定量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

a.正向評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。其處理方式為

b.逆向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。對于逆向指標(biāo),直接采用正向指標(biāo)的比值法處理沒有現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)實(shí)中,更多關(guān)注現(xiàn)實(shí)值與目標(biāo)值的差距。逆向指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)為

2.3 組合賦權(quán)法的數(shù)學(xué)模型

基于組合賦權(quán)的綜合評價方法是利用組合權(quán)重對評價指標(biāo)值線性加權(quán)得到綜合評價值。假設(shè)農(nóng)村水利建設(shè)的組合權(quán)重為

7.2.2.1 從業(yè)人員進(jìn)入專間應(yīng)穿戴清潔的工作服、工作帽、口罩，有下列情形時應(yīng)用清洗和消毒雙手：a）開始工作前；b）處理食物前；c）上廁所后；d）處理生食物后；e）處理弄污的設(shè)備或飲食用具后；f）咳嗽、打噴嚏、或擤鼻子后；g）處理動物或廢物后；h）觸摸耳朵、鼻子、頭發(fā)、口腔或身體其他部位后。

所評價縣指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值記為U=(u(1),u(2),…,u(26))。

考慮使用改進(jìn)層次分析法確定權(quán)重w。在AHP的同層次求權(quán)重時,采用的方法不是最大特征值法,而是對數(shù)最小二乘法,權(quán)重優(yōu)化模型為

約束條件為

式中:n為該層評價指標(biāo)個數(shù);h為評價值個數(shù);wi為評價指標(biāo)i的權(quán)重;wj為評價指標(biāo)j的權(quán)重;aijk為第k個評價者作出的指標(biāo)相對重要程度評價值。

該模型的輸出結(jié)果就是同層次各指標(biāo)的權(quán)重,該方法可以省略各判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)工作。則該縣綜合評價值F為

2.4 模型的求解

農(nóng)村水利建設(shè)評價指標(biāo)具有結(jié)構(gòu)層次性,本評價體系共分為2個層次,6個一級指標(biāo),26個二級指標(biāo)。對每一個一級指標(biāo)均設(shè)計了相對重要性調(diào)查表,面向水利行業(yè)的專家發(fā)放,得出一級指標(biāo)相對重要程度如表2所示。表2中數(shù)值代表本指標(biāo)相對前一個指標(biāo)的重要性程度;1表示兩者同等重要;2表示前者比后者稍重要;3表示前者比后者重要。

表2 一級指標(biāo)各指標(biāo)相對重要性比值

為了更好地利用各個專家的知識和經(jīng)驗(yàn),采用改進(jìn)的層次分析法獲得各個評價指標(biāo)權(quán)重,選用MATLAB遺傳算法工具箱求解,得到的層次單排序結(jié)果見表3。

表3 層次單排序

在農(nóng)村水利建設(shè)評價過程中,可能會出現(xiàn)某項(xiàng)評價指標(biāo)在該地區(qū)缺失的問題,這并不代表該項(xiàng)指標(biāo)值為零,也不能認(rèn)為其已達(dá)到閾值,常用方法就是將其權(quán)重分?jǐn)偟狡渌u價指標(biāo)上。分?jǐn)偤蟮臋?quán)重只適用于該地區(qū)綜合評價。

采用層次內(nèi)權(quán)重按原比例分?jǐn)偟姆椒▽θ表?xiàng)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分?jǐn)?。假設(shè)某地區(qū)缺失蓄水工程達(dá)標(biāo)率,則其層內(nèi)權(quán)重0.38按0.62∶0.57∶0.43的比例分?jǐn)偟降谭拦こ踢_(dá)標(biāo)率,應(yīng)急通訊設(shè)備、物資、設(shè)施保障水平和應(yīng)急預(yù)案完善度上;當(dāng)蓄水工程達(dá)標(biāo)率,堤防工程達(dá)標(biāo)率,應(yīng)急通訊設(shè)備、物資、設(shè)施保障水平和應(yīng)急預(yù)案完善度指標(biāo)都缺失時,農(nóng)村減災(zāi)防災(zāi)權(quán)重調(diào)整為0,其權(quán)重0.23按0.17∶0.15∶0.15∶0.12∶0.18的比例分?jǐn)偟狡渌?個一級指標(biāo)上。根據(jù)樣本數(shù)據(jù)特征對層次單排序調(diào)整,按照層次總排序獲得的綜合權(quán)重就是組合權(quán)重。

利用式(6),將26個指標(biāo)值線性加權(quán)得到一個綜合評價值。綜合評價值反映農(nóng)村水利現(xiàn)代化的綜合發(fā)展水平,取值在0～1之間。

3 實(shí)例應(yīng)用

3.1 典型地區(qū)基本情況

以河北省博興縣為例,利用基于組合賦權(quán)的綜合評價方法對其進(jìn)行現(xiàn)代化水平評價。博興縣地處魯北平原,黃河下游南岸,在環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈、黃河三角洲腹地,總面積900.7 km2,人口47.8萬。博興縣位于118°4憶E～118°22憶E、36°58憶N～37°27憶N之間,屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,四季分明,氣候宜人,光照充足,水源豐盈,年平均氣溫12.5℃,全年日照時數(shù)2595 h,年降水量601mm,無霜期180 d。博興縣境內(nèi)土地肥沃、資源豐富,盛產(chǎn)小麥、棉花、大豆、玉米以及林果、蔬菜等多種農(nóng)副產(chǎn)品,是山東省重要的糧棉生產(chǎn)基地和無公害蔬菜生產(chǎn)基地。

3.2 綜合評價指標(biāo)得分計算

通過發(fā)放調(diào)查問卷并參照該地區(qū)公開發(fā)行的統(tǒng)計年鑒、政府文件等相關(guān)研究成果獲得初始資料,首先將初始資料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,得到標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)值集。山東省博興縣沒有指標(biāo)缺失的情況,因此不需對權(quán)重進(jìn)行重新調(diào)整,可以直接按照上述權(quán)重進(jìn)行計算,然后采用組合賦權(quán)綜合評價法進(jìn)行評價,計算出農(nóng)村水利建設(shè)評價綜合得分表,見表4。

表4 博興縣農(nóng)村水利建設(shè)綜合評價計算

3.3 評價結(jié)果分析

對評價指標(biāo)中的一級指標(biāo)得分情況進(jìn)行分析,計算各一級指標(biāo)得分率,計算結(jié)果圖1。

圖1 博興縣各一級指標(biāo)得分率

由圖1可以看出,一級指標(biāo)中水資源開發(fā)利用得分率最高,達(dá)100%,說明博興縣水源保障能力、水的利用效率達(dá)到農(nóng)村水利現(xiàn)代化的要求;農(nóng)田灌排工程得分率超過90%,說明該縣農(nóng)田灌溉水平、農(nóng)田排水與改良能力、工程設(shè)施配套水平接近農(nóng)村水利現(xiàn)代化的要求;農(nóng)村防災(zāi)減災(zāi)得分率接近80%,說明該地區(qū)農(nóng)村防洪能力、防洪應(yīng)急能力中等;村鎮(zhèn)給排水工程、農(nóng)村水環(huán)境和農(nóng)村水利管理得分率不足60%,說明該地區(qū)農(nóng)村供水能力、排水能力與污水處理能力、地表水環(huán)境、地下水環(huán)境、水土流失治理水平、農(nóng)村水利管理水平均與農(nóng)村水利現(xiàn)代化要求的水平相差較大。進(jìn)一步分析二級指標(biāo)得分情況可知,堤防工程達(dá)標(biāo)率、村鎮(zhèn)污水處理率、河道水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、大專以上技術(shù)人員比例、群眾管理組織覆蓋率等指標(biāo)得分均較低。因此,該地區(qū)的農(nóng)村水利建設(shè)的指導(dǎo)性建議就是在保障農(nóng)村水利建設(shè)全面均衡推進(jìn)的同時,加大對村鎮(zhèn)給排水工程的建設(shè)力度、農(nóng)村水環(huán)境的重視程度與農(nóng)村水利的管理力度。

4 結(jié) 論

通過分析農(nóng)村水利現(xiàn)代化內(nèi)涵,建立農(nóng)村水利現(xiàn)代化評價綜合體系和模型。通過分層求解各指標(biāo)的權(quán)重得出綜合評價值,對山東省博興縣進(jìn)行評價,評價結(jié)果為0.743,表明博興縣處于農(nóng)村現(xiàn)代化中等偏上水平,這一點(diǎn)與水利行業(yè)專家對該地區(qū)的預(yù)測是相一致的。

本文采用的綜合評價法不僅充分吸收了專家知識和經(jīng)驗(yàn),還利用自身特點(diǎn)對主觀權(quán)重進(jìn)行了修正,不僅適用于地區(qū)間樣本的綜合評價,還適用于評價對象的自我評價,可以作為評價農(nóng)村水利現(xiàn)代化的一種手段推廣使用。

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S277.7

A

1003 -9511(2015)04 -0015 -04

2015-04 -05 編輯:胡新宇)

10.3880/j.issn.1003 -9511.2015.04.005

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)青年科學(xué)基金(QN201324)

劉洪超(1988—),男,河北邯鄲人,碩士研究生,主要從事灌溉節(jié)水理論與新技術(shù)研究。E-mail:liuhongchao1314@126.com

楊路華(1970—),男,河北邢臺人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究。E-mail:yangluhua@hebu.cn