凌佳楠，張婷婷，于榮科

(1.上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200050；2. 上海栩胤實(shí)業(yè)有限公司，上海 201600；3. 泰州市河海勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，江蘇 泰州 214500)

最嚴(yán)格水資源管理制度，作為中國新時(shí)期一種新型水資源管理制度，該制度實(shí)施效果的評(píng)價(jià)必須要有一套科學(xué)合理而又簡單易行的評(píng)價(jià)體系作支撐。中國每年都很重視最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)，國內(nèi)諸多學(xué)者也對(duì)如何科學(xué)有效地評(píng)價(jià)最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果進(jìn)行相關(guān)研究：管桂玲等[1]采用量化管理方法，對(duì)最嚴(yán)格水資源管理水平進(jìn)行評(píng)價(jià);彭文啟[2]主要從功能區(qū)限制納污紅線管理必要性方面入手進(jìn)行實(shí)施效果評(píng)價(jià)；吳書悅等[3]基于水資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境4個(gè)角度，構(gòu)建區(qū)域用水總量控制的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)行實(shí)施效果評(píng)價(jià)；雷德義等[4]建立基于得分的評(píng)價(jià)方法和等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，采用層次分析法確定了各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，以此進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。

然而，由于該制度提出時(shí)間尚不長久，對(duì)該制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)的研究更是不夠深入。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，目前最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)方法比較單一和缺乏，且主觀性較強(qiáng)的評(píng)價(jià)方法居多，評(píng)價(jià)結(jié)果缺乏科學(xué)客觀性。本文擬將投影尋蹤法和模糊綜合評(píng)價(jià)法相互結(jié)合，構(gòu)建出PP-FCE評(píng)價(jià)模型，對(duì)最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以此增強(qiáng)評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)客觀性。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域，指標(biāo)體系的設(shè)置應(yīng)力求全面考慮最嚴(yán)格水資源管理制度的各類要素，所選指標(biāo)能充分反映最嚴(yán)格水資源管理制度的實(shí)際和特點(diǎn)，為最嚴(yán)格水資源管理制度落實(shí)提供科學(xué)依據(jù)。中國目前推行《實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法》[5]中的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系雖然能較為全面地考核最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果，但所選指標(biāo)大多過于宏觀，且大多為定性指標(biāo)，無法測(cè)得具體數(shù)值進(jìn)而更科學(xué)地評(píng)判指標(biāo)落實(shí)狀況，故本文擬在原考核指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，盡可能以定量指標(biāo)替代定性指標(biāo)構(gòu)建更為具體細(xì)化的最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。本文遵循全面整體、科學(xué)務(wù)實(shí)、定量定性相結(jié)合的原則，參照已有評(píng)價(jià)指標(biāo)[5- 8]，并結(jié)合寶應(yīng)縣的特點(diǎn)，采用Delphi法[9]進(jìn)行指標(biāo)篩選，共選擇用水總量控制率等24個(gè)指標(biāo)，并采用系統(tǒng)層次法[10]構(gòu)建最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

效仿《實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法》分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)結(jié)果等級(jí)分為：優(yōu)秀[90,100]、良好[80,90)、合格[60,80)、不合格[0,60)4個(gè)等級(jí)[5]。而對(duì)于各指標(biāo)等級(jí)劃分，則根據(jù)各指標(biāo)相關(guān)規(guī)范、規(guī)劃及文獻(xiàn)資料等劃分依據(jù)，建立最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

表1 最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

注：1畝約等于666.67 m2。

2 PP-FCE評(píng)價(jià)模型

2.1 投影尋蹤法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

投影尋蹤(Projection Pursuit,PP)是一種客觀性較強(qiáng)的評(píng)價(jià)方法，該方法既可以作探索性分析，也可以作確定性分析。該方法的計(jì)算原理主要是將高維數(shù)據(jù)作低維化處理，用投影尋蹤法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，可在很大程度上避免主觀臆斷性對(duì)于計(jì)算結(jié)果的偏差影響，使指標(biāo)權(quán)重更為客觀。投影尋蹤法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重步驟如下[11-13]。

Step1評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)處理

設(shè)研究指標(biāo)集為：

f(x)={x(i,j)=1,2,…n;j=1,2,…，m}

(1)

式中x(i,j)——第i個(gè)樣本或方案的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值；n——樣本或方案的個(gè)數(shù)；m——評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

進(jìn)行指標(biāo)歸一化處理：

對(duì)于指標(biāo)值越小評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別越高(成本型)的指標(biāo)：

(2)

對(duì)于指標(biāo)值越大評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別越高(效益型)的指標(biāo)：

(3)

Step2構(gòu)建投影指標(biāo)函數(shù)Q(a)

將m維數(shù)據(jù)按下式簡化為一維投影值z(mì)(i)：

f(x)={x(i,j)|j=1,2,…,m}

(4)

a={a(1),a(2),…,a(m)}

(5)

(6)

式中z(i)——i樣本投影特征值向量；a——投影方向。

投影指標(biāo)函數(shù)為：

Q(a)=SzDz

(7)

(8)

(9)

式中rij=|z(i)-z(j)|;Sz——z(i)在一維空間散布的類間距離，可用投影特征值的標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算；Dz——z(i)的局部密度；R——窗口半徑長度值，一般可取值為aSz(a=0.1,0.01,…)；rij——兩投影特征值間的間距；u——單位階躍函數(shù)，只有當(dāng)R≥rij時(shí)u=1，其他情況下u=0。

Step3求出最佳投影方向

一般是利用求解投影指標(biāo)Q(a)的最大值Qmax，Qmax的方向向量即為最佳投影方向a，按下式計(jì)算：

最大目標(biāo)函數(shù)：Qmax(a)=Sz×Dz

(10)

(11)

{a(j)|j=1,2,…，m}為優(yōu)化變量的復(fù)雜非線性優(yōu)化問題，目前計(jì)算最佳投影方向主要采用加速遺傳算法求解[15]。

Step4計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

將每個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的最佳投影方向平方作為該指標(biāo)的權(quán)重值：ωj=a2(j)

(12)

2.2 模糊綜合評(píng)價(jià)法指標(biāo)評(píng)價(jià)

模糊綜合評(píng)價(jià)法(fuzzy comprehensive evaluation)是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，并結(jié)合模糊關(guān)系合成原理，形成目前常用的一種綜合評(píng)價(jià)方法。該方法可以有效進(jìn)行指標(biāo)定量評(píng)價(jià)，使評(píng)價(jià)結(jié)果更為科學(xué)客觀，評(píng)價(jià)計(jì)算步驟如下[11 -16]。

Step1因素集U及評(píng)價(jià)集V的確定

U={u1,u2,…,un}，V={v1,v2,…,vm}

其中ui(i=1,2,…,n)——第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)；vj(j=1,2,…,m)——影響事物評(píng)價(jià)值的第j個(gè)等級(jí)。

Step2計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)因素對(duì)相應(yīng)等級(jí)的隸屬度

隸屬度值大于等于0且小于等于1，越接近于1，說明隸屬程度越好，計(jì)算方法如下。

當(dāng)ui大于第1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，其對(duì)各等級(jí)隸屬度為：

ri1=1,ri2=ri3=ri4=0

(13)

當(dāng)ui屬于第j級(jí)和第j+1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值Vi,j、Vi,j+1之間，它的隸屬度為：

(14)

而對(duì)其他級(jí)別的隸屬度為0；

當(dāng)ui小于第4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，其對(duì)各等級(jí)的隸屬度為：

ri4=1,ri1=ri2=ri3=0

(15)

Step3確定評(píng)判矩陣R

R=(R1,R2,…，Rn)T=(rij)n×m=

(16)

Step4確定各因素的權(quán)重W

采用式(12)進(jìn)行權(quán)重值計(jì)算：W=(ω1,ω2,ω3)

(17)

Step5綜合評(píng)判

Bi=WiδRi=

(18)

式中δ——模糊合成算子，表示模糊矩陣的合成運(yùn)算。

Step6求出最大隸屬度B*

B*=max{b1,b2,b3,b4}

(19)

則B*對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)即是系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)。

2.3 “三條紅線”評(píng)價(jià)指標(biāo)一票否決制

考慮到 “三條紅線”評(píng)價(jià)指標(biāo)在最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)中的核心地位，故采取該系列指標(biāo)(C1—C6)不合格則評(píng)價(jià)結(jié)果即為不合格的一票否決制。

2.4 分值換算

將計(jì)算得到的最大隸屬度值根據(jù)下式換算成最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)最終得分值：

A=B*×100

(20)

3 實(shí)例分析

3.1 基本資料

寶應(yīng)縣從2012年開始實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度以來，當(dāng)?shù)卣种匾曋贫葘?shí)施效果評(píng)價(jià)工作，從水資源規(guī)劃、調(diào)度、管理等多方面進(jìn)行系統(tǒng)管理，在最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施上取得了不俗進(jìn)展。通過對(duì)寶應(yīng)縣最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果調(diào)查評(píng)價(jià)和查閱當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計(jì)年鑒及水資源公報(bào)[17-18]，搜集到2012—2016年間寶應(yīng)縣最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)見表2。

表2 2012—2016年寶應(yīng)縣最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際值

3.2 數(shù)據(jù)處理

采用式(2)、(3)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際值及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，結(jié)果見表3、4。

表3 歸一化后實(shí)際值

表4 歸一化后評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值

3.3 模型計(jì)算

利用上述PP-FCE模型對(duì)2016年寶應(yīng)縣最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以2012—2016年間寶應(yīng)縣最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)作為研究集，利用式(1)～(11)，并根據(jù)MATLAB編程算得各指標(biāo)的最佳投影方向?yàn)椋?/p>

根據(jù)式(12)計(jì)算得到各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重值，見表5。

表5 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值

根據(jù)式(17)得：

并根據(jù)式(18)、(19)計(jì)算得到最大隸屬度B*=max{0.877,0.123,0.000}=0.877，且C1—C6指標(biāo)均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，故再根據(jù)式(20)得到寶應(yīng)縣2016年最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果評(píng)價(jià)最終分值為：A=87.7。

4 結(jié)論

a) 本文通過PP-FCE評(píng)價(jià)模型對(duì)寶應(yīng)縣2016年最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施管理效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終得分值為87.7分，對(duì)應(yīng)等級(jí)為優(yōu)秀，說明寶應(yīng)縣2016年最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施效果很好，需繼續(xù)保持。

b) 根據(jù)寶應(yīng)縣水務(wù)局提供的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示[19]，寶應(yīng)縣2016年最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)施管理效果顯示為優(yōu)秀，與PP-FCE模型評(píng)價(jià)結(jié)果相一致，故該評(píng)價(jià)方法切實(shí)可行。

c) PP-FCE評(píng)價(jià)模型采用較為客觀的投影尋蹤法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重值的計(jì)算，減小了原評(píng)價(jià)方法的主觀性，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更為科學(xué)客觀。