張 艷

(鐵嶺市鐵嶺縣水利局，遼寧 鐵嶺 112600)

選擇科學(xué)合理的評(píng)價(jià)方法以及指標(biāo)是決定農(nóng)村飲水安全評(píng)價(jià)結(jié)果真實(shí)性與可靠性的關(guān)鍵性因素，當(dāng)前模糊物元法、信息熵權(quán)法、層次分析法、變異系數(shù)法等為目前應(yīng)用較多且較為成熟的評(píng)價(jià)方法，上述各方法主要是針對(duì)某方面內(nèi)容或采用相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)其系統(tǒng)綜合的評(píng)價(jià)研究相對(duì)較少，而考慮了評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊性及隨機(jī)性的綜合評(píng)價(jià)法相關(guān)研究更少[1]。據(jù)此，本文分別就供水、水量和水質(zhì)3個(gè)主要方面的內(nèi)容結(jié)合遼寧省農(nóng)村飲水實(shí)際狀況選取了具有代表性的12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)傳統(tǒng)的熵權(quán)法進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)行客觀權(quán)重計(jì)算，然后利用主觀性較強(qiáng)的層次分析法構(gòu)造判斷矩陣并對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行主觀權(quán)重計(jì)算，在構(gòu)建了模糊綜合評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)上對(duì)遼寧省及其14個(gè)地級(jí)市行政區(qū)的農(nóng)村飲水安全現(xiàn)狀進(jìn)行了更加科學(xué)、合理的綜合評(píng)價(jià)與分析，以期為提高農(nóng)村飲水安全評(píng)價(jià)的客觀性、全面性及準(zhǔn)確性提供一定的理論支持和依據(jù)[2]。

1 構(gòu)建模糊綜合評(píng)價(jià)模型

1.1 層次分析法

層次分析法首先將評(píng)價(jià)對(duì)象按照一定的規(guī)則和方法進(jìn)行若干層級(jí)的分解，并將定量與定性指標(biāo)相結(jié)合對(duì)各指標(biāo)之間的作用關(guān)系、內(nèi)在關(guān)聯(lián)以及影響因素進(jìn)行詳細(xì)分析的方法。該方法對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象可利用層次結(jié)構(gòu)理論進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，可簡單、有效解決無結(jié)構(gòu)特性多準(zhǔn)則復(fù)雜決策問題。

1.2 改進(jìn)熵權(quán)法

首先假設(shè)評(píng)價(jià)事物對(duì)象有m個(gè)，評(píng)價(jià)體系中共有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，所建立的判別矩陣為X=(xij)m×n(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)。因不同評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的量綱和單位存在一定的差異性，需對(duì)判斷矩陣進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范化處理，并得到歸一化判斷矩陣：

R=(rij)m×n(i=1，2，…，m;n=1，2，…，n)

(1)

結(jié)合各指標(biāo)的具體內(nèi)涵可將其分為效益型和成本型指標(biāo)，其中計(jì)算結(jié)果越大則評(píng)價(jià)越優(yōu)指標(biāo)的相對(duì)隸屬度可采用下式進(jìn)行計(jì)算：

(2)

成本型評(píng)價(jià)指標(biāo)其評(píng)價(jià)值越小則評(píng)價(jià)越優(yōu)，此類評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)隸屬度可采用下式進(jìn)行計(jì)算：

(3)

式中，rij—第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)在第j個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象中的相對(duì)隸屬度；(xij)max、(xij)min—不同對(duì)象中同一評(píng)價(jià)指標(biāo)xij的最大值和最小值。

結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)熵值的具體含義，各評(píng)價(jià)指標(biāo)熵的確定可按下式進(jìn)行計(jì)算：

(4)

(5)

式中，Hi—評(píng)價(jià)對(duì)象中第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值；fij—初始權(quán)重。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)W進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

W=(ωi)1×m

(6)

(7)

式中，ωi—各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)，其取值范圍為0～1，所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)之和為1；W—熵權(quán)特征向量。

依據(jù)上述方法求得的相互獨(dú)立熵權(quán)結(jié)果未能體現(xiàn)各指標(biāo)初步熵權(quán)一致性關(guān)系，因此可建立模糊互補(bǔ)判斷矩陣對(duì)上述熵權(quán)法進(jìn)行改進(jìn)即構(gòu)造矩陣D，其表達(dá)式如下：

D=(dij)n×n

(8)

式中，dij—評(píng)價(jià)指標(biāo)i對(duì)應(yīng)于j的相對(duì)優(yōu)先關(guān)系系數(shù)，取值范圍為0～1，并符合dij+dji=1。dij值為0.5則表示二者等優(yōu)；dij值大于0.5則表示指標(biāo)i優(yōu)于j；dij值小于0.5則表示指標(biāo)i劣于j。

需對(duì)上述公式進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

(9)

當(dāng)ρ值為0時(shí)則代表D為完全一致性?？紤]到評(píng)價(jià)體系的模糊性與復(fù)雜性，對(duì)D值一致性檢驗(yàn)達(dá)到滿意值即可，設(shè)定邊界值ε，當(dāng)ρ值小于ε時(shí)則代表D符合一致性要求，反之則不符合一致性要求；當(dāng)D檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)不到要求時(shí)需對(duì)其進(jìn)行修正并最終達(dá)到滿意要求。

1.3 權(quán)重的最終確定

層次分析法是以專家學(xué)者的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)構(gòu)造判斷矩陣并對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行賦值，該方法具有一定直觀判斷性，受個(gè)人影響較大具有較強(qiáng)的主觀性；而改進(jìn)熵權(quán)法是利用評(píng)價(jià)指標(biāo)值所構(gòu)建的判斷矩陣確定各指標(biāo)權(quán)重的，具有較強(qiáng)的客觀性；據(jù)此，本研究在考慮了評(píng)價(jià)對(duì)象客觀性的基礎(chǔ)上結(jié)合評(píng)價(jià)專家的主觀判斷，通過將上述2種方法有效結(jié)合更加科學(xué)、合理的確定權(quán)重[3]。利用上述各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果金額對(duì)其進(jìn)行最終的權(quán)重確定，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后各指標(biāo)權(quán)重為W=(wi)1×n。

1.4 模糊綜合評(píng)價(jià)模型

對(duì)各指標(biāo)數(shù)據(jù)值利用半梯形分布函數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，依據(jù)處理后的數(shù)據(jù)可建立模糊評(píng)價(jià)矩陣，其表達(dá)式如下：

X=(xij)n×g

(10)

式中，n、g—指標(biāo)個(gè)數(shù)和各指標(biāo)等級(jí)數(shù)。

利用下述公式可對(duì)綜合指標(biāo)值進(jìn)行求解，計(jì)算公式如下：

CV=(wi)1×n(xij)n×g(Gj)g×1

(11)

式中，Gj—定量化評(píng)語集，可依據(jù)評(píng)語集進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 區(qū)域概況

遼寧省不僅是我國東北部地區(qū)重要的農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)中心，而且位于我國重工業(yè)和文化發(fā)展的核心區(qū)域，其地理位置處于東經(jīng)118°53′～125°46′，北緯38°43′～43°26′之間，南臨黃海、渤海，東近朝鮮，全省共有14個(gè)地級(jí)市占地面積14.8萬km2；遼寧省地勢由東南向西北呈逐漸降低趨勢，并以低山地丘陵區(qū)為主。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，遼寧省約26%的農(nóng)村人數(shù)處于飲水不安全水平，所以利用科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)方法對(duì)該區(qū)域農(nóng)村飲水安全現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)分析具有重要意義[4]。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

本文結(jié)合遼寧省及其各區(qū)域?qū)嶋H狀況和飲水安全衛(wèi)生評(píng)價(jià)相關(guān)報(bào)告，在遵循層次性、代表性、科學(xué)性、可行性的基礎(chǔ)上篩選了具有代表性的12個(gè)指標(biāo)并建立農(nóng)村飲水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[5]。依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和資料所建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系目標(biāo)層為遼寧省農(nóng)村飲水安全現(xiàn)狀，區(qū)域供水現(xiàn)狀、飲用水量和水質(zhì)狀況的3方面內(nèi)容，見表1。其中水質(zhì)準(zhǔn)則層中p1～p4指標(biāo)分別代表飲用氟超標(biāo)、苦咸水、地表污染水、地下污染水人口占總?cè)丝诘谋壤?；水量?zhǔn)則層中p5～p7指標(biāo)分別代表水量不達(dá)標(biāo)人口比重、水源保證率不達(dá)標(biāo)人口比重和人均供水量；供水準(zhǔn)則層中p8～p11分別代表飲水方便程度不達(dá)標(biāo)、供水受益、供水到戶、引用地下水人口比例；p12為集中供水工程通村率。

表1 遼寧省農(nóng)村飲水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

結(jié)合農(nóng)村飲水安全水平等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)數(shù)據(jù)可將飲水安全劃分為5個(gè)等級(jí)即Ⅰ～Ⅴ級(jí)分別為安全、較安全、基本安全、較不安全和不安全，各級(jí)別所對(duì)應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)取值區(qū)間為90～100、80～90、60～80、40～60、0～40。

2.3 層次分析法確定權(quán)重

層次分析法的主要內(nèi)容為構(gòu)造判斷矩陣，本文結(jié)合專家意見和相關(guān)資料的對(duì)各元素重要性程度采用1～9標(biāo)度法進(jìn)行兩兩對(duì)比分析，并建立評(píng)價(jià)指標(biāo)各層級(jí)的判斷矩陣[6- 9]。層級(jí)結(jié)構(gòu)中準(zhǔn)則層與目標(biāo)層、各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)于相應(yīng)準(zhǔn)則層之間的判別矩陣計(jì)算結(jié)果分別如下所示：

依據(jù)上述各層級(jí)判斷矩陣計(jì)算結(jié)果可對(duì)各層級(jí)之間的權(quán)重進(jìn)行求解，計(jì)算結(jié)果分別如下所示：

WCT=(0.32,0.20,0.48);WPC1=(0.35,0.31,0.21,0.13);WPC2=(0.32,0.20,0.48);WPC3=(0.15,0.18,0.22,0.12,0.33)。

考慮到不同專家意見對(duì)判斷矩陣的作用影響并因此造成評(píng)價(jià)結(jié)果存在顯著差異，需對(duì)各判斷矩陣按照文中所述相關(guān)公式進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，上述各矩陣隨機(jī)一致性比率計(jì)算結(jié)果為0.045、0.021、0.048、0.043，各比率值均低于0.1，由此表明各判斷矩陣的一致性均符合相關(guān)要求。據(jù)此可對(duì)目標(biāo)層與指標(biāo)層的權(quán)重進(jìn)行求解，結(jié)果如下：

W=(0.08,0.08,0.05,0.06,0.08,0.04,0.10,0.06,0.08,0.12,0.07,0.18)。

對(duì)總排序的隨機(jī)一致性比率進(jìn)行求解和計(jì)算，結(jié)果為0.036，小于0.1，由此可知本文對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算結(jié)果符合相關(guān)要求并可用于農(nóng)村飲水安全評(píng)價(jià)。

2.4 改進(jìn)熵權(quán)法的客觀權(quán)重

本文農(nóng)村飲水安全評(píng)價(jià)對(duì)象為遼寧省及其14個(gè)地級(jí)市，因此可構(gòu)建判斷矩陣R15×12，共包含12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)和15個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)判斷矩陣R15×12利用文中歸一化處理公式可得歸一化判斷矩陣B15×12。然后對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重利用文中所述公式進(jìn)行求解，結(jié)果如下：W=(0.08,0.07,0.08,0.07,0.11,0.03,0.05,0.05,0.17,0.10,0.09)，對(duì)客觀權(quán)重可進(jìn)行一致性檢驗(yàn)并判別其是否符合模型計(jì)算要求?；パa(bǔ)判斷矩陣?yán)霉?8)進(jìn)行求解，其表達(dá)式如下所示：

對(duì)D的一致性指標(biāo)ρ利用公式(6)進(jìn)行計(jì)算，ρ值為0.005并明顯小于邊界值0.1，由此表明D具有理想的一致性檢驗(yàn)結(jié)果，各指標(biāo)權(quán)重W符合相關(guān)要求。

2.5 最終權(quán)重

按照標(biāo)準(zhǔn)化處理公式最終可得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重：

WF=(0.12,0.05,0.06,0.04,0.06,0.03,0.05,0.06,0.14,0.16,0.07,0.15)。

同理，可對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各其他各層級(jí)最終權(quán)重求解，結(jié)果分別為：

W1=(0.38,0.26,0.25,0.11);W2=(0.46,0.12,0.42);W3=(0.07,0.26,0.32,0.08,0.26)。

2.6 模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

對(duì)模糊評(píng)價(jià)矩陣以及評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合指標(biāo)值分別采用公式(10)、(11)進(jìn)行求解計(jì)算，最終可對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)依據(jù)評(píng)語集所處的范圍進(jìn)行確定。遼寧省及其14個(gè)地級(jí)市農(nóng)村飲水安全評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。

表2 農(nóng)村飲水安全評(píng)價(jià)結(jié)果

由表2評(píng)價(jià)結(jié)果可知，遼寧省農(nóng)村飲水安全綜合水平處于不安全等級(jí)，該區(qū)域飲水安全綜合和供水、水量、水質(zhì)分別處于基本安全、安全和不安全水平；在水質(zhì)準(zhǔn)則層中評(píng)價(jià)結(jié)果最差和第二差的指標(biāo)分別為p1、p2；而在水量準(zhǔn)則中評(píng)價(jià)結(jié)果最差的指標(biāo)為p5；供水準(zhǔn)則層最差和次差的評(píng)價(jià)指標(biāo)分別為p8、p10。結(jié)合該區(qū)域?qū)嶋H狀況可知，該區(qū)域大工業(yè)基地對(duì)地下水的污染程度相對(duì)較低，其地下水水源保護(hù)較為合理、水體污染較輕，但是對(duì)于苦咸水、高鹽水以及高氟水等原生性水質(zhì)問題相對(duì)嚴(yán)重；飲用水水質(zhì)由于處理方式不達(dá)標(biāo)、取水方式之后等因素處于較差水平；淺層井在遼寧省分布較為廣泛，因此對(duì)淺層埋藏水源的取水較為容易，地下水具有較大的開發(fā)利用空間[10]。綜上所述，遼寧省農(nóng)村飲水安全實(shí)際狀況基本與本研究評(píng)價(jià)模型分析結(jié)果保持一致。在不同區(qū)域的農(nóng)村飲水安全影響因素存在較大差異，在各影響因素中供水、水質(zhì)以及水量對(duì)農(nóng)村飲水安全影響存在顯著差異，其中水量在不同區(qū)域的差異性相對(duì)較低，而供水和水質(zhì)狀況的差異性較為明顯[11]。

3 結(jié)論

本文以遼寧省為例綜合考慮了人的主觀判斷性和客觀性作用影響對(duì)各權(quán)重進(jìn)行了更加科學(xué)、合理的計(jì)算確定，并構(gòu)建了農(nóng)村飲水安全綜合評(píng)價(jià)模型。

利用模型對(duì)遼寧省及其14個(gè)地級(jí)市農(nóng)村飲水安全現(xiàn)狀利用模型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。研究表明：遼寧省實(shí)際狀況基本與本研究評(píng)價(jià)模型分析結(jié)果保持一致；在不同區(qū)域的農(nóng)村飲水安全影響因素存在較大差異，在各影響因素中供水、水質(zhì)以及水量對(duì)農(nóng)村飲水安全影響存在顯著差異，其中水量在不同區(qū)域的差異性相對(duì)較低，而供水和水質(zhì)狀況的差異性較為明顯。