薛 昱 杜紅艷
水資源是生命之源,是保障區(qū)域人民生活的基礎(chǔ)性資源,是區(qū)域可持續(xù)可展的戰(zhàn)略性資源。水資源是國家和地區(qū)的重要戰(zhàn)略資源,支撐區(qū)域和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與繁榮,水資源也決定著人們的生產(chǎn)和生活方式,關(guān)系著國家和區(qū)域的未來與發(fā)展。
近年來隨著人口的急劇增加,經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程加快,水資源水質(zhì)下降,環(huán)境和社會(huì)問題日益增加,氣候變化使洪澇和干旱威脅日益嚴(yán)重,各國均面臨嚴(yán)峻的水資源問題的挑戰(zhàn)。水安全綜合評(píng)價(jià)是制定區(qū)域水安全戰(zhàn)略、規(guī)劃和做出水安全決策的前提和基礎(chǔ)。目前,區(qū)域水安全綜合評(píng)價(jià)的研究處于起步階段,對(duì)定性概念、內(nèi)涵和對(duì)策的探討較多,定量研究和分析較少。因此,討論城市水安全綜合評(píng)價(jià)的基本理論,構(gòu)建城市水安全綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,選擇適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)方法對(duì)城市水安全進(jìn)行評(píng)價(jià),預(yù)測(cè)并分析影響水資源系統(tǒng)的主要因素,找出影響城市水安全的關(guān)鍵指標(biāo),并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整,以分析城市水安全水平的狀況,對(duì)實(shí)現(xiàn)直觀、動(dòng)態(tài)、可視的決策,促進(jìn)水資源的可持續(xù)開發(fā)利用,確保地區(qū)的水安全具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值(李奕霖等 2019[1];田濤和薛惠鋒 2019[2])。
水安全是涉及到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等多個(gè)方面的復(fù)雜系統(tǒng),水安全的評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)從系統(tǒng)各個(gè)角度出發(fā),對(duì)系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)綜合分析進(jìn)行評(píng)價(jià)。美國學(xué)者Anoop(2016)[3]利用藍(lán)色和綠色水足跡的概念對(duì)水安全進(jìn)行定量評(píng)估。新加坡學(xué)者Olivia Jesnen(2018)[4]使用聯(lián)合生產(chǎn)方法,從水資源現(xiàn)狀、消費(fèi)、水資源質(zhì)量、水資源支撐能力、大眾健康風(fēng)險(xiǎn)、洪水風(fēng)險(xiǎn)等方面闡述城市水安全水平。在水安全綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建方面,徐弘達(dá)等(2018)[5]從環(huán)境、能力、利用、途徑和資源5個(gè)因素入手,通過水匱乏指數(shù)模型評(píng)價(jià)水安全情況,確保朝陽市水安全評(píng)估更加科學(xué)準(zhǔn)確。蔣汝成等(2018)[6]基于水貧困指數(shù)構(gòu)建區(qū)域水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)云南省的水安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。
在水安全評(píng)價(jià)方法方面,一般采取綜合評(píng)價(jià)的方式,包括層次分析法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。胡昌軍等(2013)[7]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和方法,構(gòu)建雙隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)水安全評(píng)價(jià)模型,對(duì)文山州的水安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。澳大利亞學(xué)者Oz.Sahin(2017)[8]利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型結(jié)合澳大利亞現(xiàn)實(shí)的問題,對(duì)反滲透海水系統(tǒng)在城市系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)城市水安全的影響進(jìn)行了系統(tǒng)分析,為海洋環(huán)境下的城市水安全防控提供了解決方案。由于水資源系統(tǒng)自身具有隨機(jī)性、模糊性、灰色性等多種不確定性,并且由于人類的影響,進(jìn)一步加大了水資源系統(tǒng)的模糊性和不確定性。用常規(guī)的經(jīng)典數(shù)學(xué)方法對(duì)這類系統(tǒng)進(jìn)行描述往往難以取得較好的效果,而不確定性分析方法卻能彌補(bǔ)這一缺陷,如灰色系統(tǒng)、模糊數(shù)學(xué)等理論(韓宇平等 2003[9];閔慶文等 2004[10];孫才志等 2004[11];張中旺等 2012[12])。段新光等(2014)[13]將水資源開發(fā)率水資源利用率、人均供水量、生活需水定額等影響區(qū)域水資源承載力的因素作為評(píng)價(jià)因子,在模糊綜合評(píng)價(jià)模型下得出了新疆水資源承載力結(jié)果。沈俊源等(2016)[14]提出基于信息熵的水安全模糊集對(duì)評(píng)價(jià)模型,通過模糊聯(lián)系度的計(jì)算和置信度準(zhǔn)則確定水安全評(píng)價(jià)等級(jí),并針對(duì)青海省8個(gè)行政分區(qū)進(jìn)行水安全評(píng)價(jià)。張志君等(2020)[15]構(gòu)建了包括水資源、經(jīng)濟(jì)社會(huì)、生態(tài)環(huán)境、供需4個(gè)準(zhǔn)則層的區(qū)域水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,采用基于模糊集對(duì)分析的水資源安全評(píng)價(jià)方法,對(duì)2016年新疆水資源安全狀況評(píng)價(jià),驗(yàn)證了評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性。以上利用系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法對(duì)區(qū)域水安全問題進(jìn)行研究時(shí)往往得到區(qū)域水安全程度的一個(gè)相對(duì)指標(biāo),盡管這類指標(biāo)的綜合程度較高,能夠反映出社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、水資源、水環(huán)境等各個(gè)方面的綜合情況,但往往難以將水安全當(dāng)中最為重要的水資源供需平衡關(guān)系客觀地反映出來。
根據(jù)已有研究,在水安全評(píng)價(jià)方面暫未形成廣泛認(rèn)同的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和模型,缺乏同時(shí)能夠體現(xiàn)區(qū)域水安全模糊性、隨機(jī)性、客觀性,科學(xué)、系統(tǒng)的指標(biāo)體系和綜合評(píng)價(jià)模型。因此,本文針對(duì)水安全評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)不容易準(zhǔn)確地獲取,具有模糊性和隨機(jī)性等問題,引入可拓云模型,該模型具有可拓學(xué)中物元理論可融合定量與定性分析的特點(diǎn),又有云模型能夠處理雙重不確定性的優(yōu)勢(shì)。首先,構(gòu)建了基于驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)(Drive force-Pressure-State-Impact-Response,DPSIR)模型構(gòu)建了水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,綜合考慮水資源、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等影響因素進(jìn)行水安全評(píng)價(jià)分析。并采用主觀和客觀組合法的指標(biāo)權(quán)重選擇機(jī)制,基于層次分析和熵權(quán)組合法確定指標(biāo)權(quán)重。建立區(qū)域水安全評(píng)價(jià)的可拓云模型,并計(jì)算分析待評(píng)物元與所建立的可拓云模型的關(guān)聯(lián)度,確定水安全評(píng)價(jià)等級(jí)。以廣東省為例基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析,根據(jù)結(jié)果廣東省水安全水平逐漸轉(zhuǎn)好,基于可拓云模型的水安全評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際狀況一致。以下首先介紹水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇方法,再詳細(xì)介紹本文構(gòu)建的基于可拓云模型的水安全評(píng)價(jià)方法。之后,以廣東省為例進(jìn)行水安全評(píng)價(jià)方法實(shí)證分析,最后,總結(jié)全文。
對(duì)于區(qū)域水安全分析,水安全的變化主要是驅(qū)動(dòng)力(Driving Force)、壓力(Pressure)、狀態(tài)(State)、影響(Impact)、響應(yīng)(Response)5個(gè)因子相互作用的過程。以區(qū)域的經(jīng)濟(jì)、人口發(fā)展及城鎮(zhèn)化率為驅(qū)動(dòng)力(D)導(dǎo)致對(duì)城市水安全負(fù)擔(dān)增加,產(chǎn)生壓力(P)迫使城市水安全系統(tǒng)狀態(tài)(S)發(fā)生改變,水安全系統(tǒng)狀態(tài)的改變反過來對(duì)城市的生產(chǎn)、生活已經(jīng)城鎮(zhèn)化發(fā)展產(chǎn)生影響(I),為了實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展,這種影響促使人類做出直接或間接響應(yīng)(R),響應(yīng)反作用于驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)或直接作用于影響,以保持城市水安全系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡,最終保證城市水安全水平提高和城市的可持續(xù)發(fā)展。
圖1 DPSIR分析模型
2.1.1 驅(qū)動(dòng)力分析
在區(qū)域水安全評(píng)價(jià)中“驅(qū)動(dòng)力”(Driving Force)是指造成水安全水平變化的潛在原因,是水安全系統(tǒng)發(fā)生演化的動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)力包括了水資源水平、人口增長(zhǎng),以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平三方面的因素。驅(qū)動(dòng)力對(duì)城市水資源系統(tǒng)的變化作用方式是間接的或者是“隱性”的。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展尤其是工業(yè)發(fā)展必然造成水資源系統(tǒng)污染,使城市水安全水平降低,此外,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,城市具有越來越強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)能力治理城市水資源污染,以使城市水安全水平升高。在有限的區(qū)域水資源總量前提下,人口增長(zhǎng)將使人均水資源量降低,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平的提高會(huì)使區(qū)域用水量增加,導(dǎo)致水安全水平降低。因此,在驅(qū)動(dòng)力子系統(tǒng)下主要選取水資源總量、人口密度、人口自然增長(zhǎng)率、地區(qū)生產(chǎn)總值等作為分析指標(biāo)。
2.1.2 壓力分析
壓力是指人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響,是產(chǎn)生水安全問題的直接作用的因子。壓力子系統(tǒng)指標(biāo)是指在驅(qū)動(dòng)力因素直接或間接推動(dòng)下,由自然條件、人類活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等直接引起的區(qū)域水安全問題。與驅(qū)動(dòng)力類似,壓力也是對(duì)水資源系統(tǒng)的變化產(chǎn)生作用的“外力”,是直接的或是“顯性”的。對(duì)于區(qū)域水安全來說主要是區(qū)域的需水壓力和水環(huán)境壓力。壓力選取的指標(biāo)有人均用水量,工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水量,萬元工業(yè)增加值用水量,生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水量,廢水排放量,COD排放量,氨氮排放量等。
2.1.3 狀態(tài)分析
狀態(tài)是指在上述壓力的作用下,區(qū)域水資源、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面所處的水安全的實(shí)際狀態(tài)。水量消耗及水循環(huán)狀況是水資源狀態(tài)的主要反映內(nèi)容;水環(huán)境狀態(tài)則是通過水體質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果來反映;人們的生活水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平可以用來反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。因此,有關(guān)水安全產(chǎn)生的狀態(tài)可通過以下指標(biāo)反映,包括:人均水資源總量,工業(yè)廢水排放量,森林植被覆蓋率,工業(yè)廢氣排放總量,人均GDP,居民人均消費(fèi)水平等。
2.1.4 影響分析
影響是指當(dāng)前的水資源、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的狀態(tài)所產(chǎn)生的影響,包括系統(tǒng)所處狀態(tài)對(duì)人們的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、社會(huì)生活等方面的影響。因此,可以選取工業(yè)生產(chǎn)總值,農(nóng)、林、牧、漁業(yè)總產(chǎn)值,建成區(qū)綠化覆蓋率,城市用水普及率,農(nóng)村自來水普及率等指標(biāo)。
2.1.5 響應(yīng)分析
響應(yīng)為人類在促進(jìn)水安全與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中所采取的對(duì)策和制定的積極政策。響應(yīng)程度的大小能夠反映城市對(duì)水資源保護(hù)投入的程度以及管理保護(hù)政策的制定與實(shí)施力度。響應(yīng)與壓力構(gòu)成了因果關(guān)系,通過響應(yīng)手段來減輕壓力對(duì)水安全造成的影響,進(jìn)而改善區(qū)域水資源系統(tǒng)狀況提升區(qū)域水安全水平。針對(duì)區(qū)域水安全的響應(yīng)包括環(huán)境響應(yīng)、供水響應(yīng)和污水處理響應(yīng)。選取以下指標(biāo):環(huán)境投入占GDP比重,環(huán)境污染治理投資總額,累計(jì)水土流失治理面積,城鎮(zhèn)生活污水處理率,城市生活垃圾無害化處理率等。
根據(jù)上述DPSIR模型以及水安全影響因素分析,進(jìn)行廣東省水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建,如表1所示,整體目標(biāo)為廣東省水安全等級(jí)為最高層,即目標(biāo)層,這里采用O表示,準(zhǔn)則層用A表示,一級(jí)指標(biāo)為定性的描述用B表示,二級(jí)指標(biāo)層為定量的評(píng)價(jià)指標(biāo),用C表示。
表1 區(qū)域水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
續(xù)表
根據(jù)層次分析法的特點(diǎn),其在確定指標(biāo)權(quán)重中,通過專家經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),進(jìn)行全面的考慮,指標(biāo)的重要性受決策者的偏好影響,因此,導(dǎo)致本方法主觀性擴(kuò)大。而熵權(quán)法,主要依據(jù)原始數(shù)據(jù)、信息計(jì)算得到指標(biāo)權(quán)重,因此權(quán)重的確定相對(duì)客觀,忽視了專家經(jīng)驗(yàn)、知識(shí),以及決策者自身的偏好。這兩種方法相結(jié)合可以相互補(bǔ)充,得到兼顧主觀客觀的指標(biāo)權(quán)重。設(shè)組合權(quán)重為ωi,ω1i和ω2i分別為層次分析法和熵權(quán)法計(jì)算得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重,a為層次分析法占的比重,則ωi可以表示為
熵在信息論中是對(duì)系統(tǒng)無序程度的一種度量。根據(jù)熵的定義,對(duì)某項(xiàng)指標(biāo),可用熵值判斷某個(gè)指標(biāo)的離散程度,熵值越大,指標(biāo)的離散程度越大,該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響,即權(quán)重,也就越大。因此,可以利用信息熵計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重,為基于多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)提供依據(jù)。
基于熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重,由于各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)量單位并不統(tǒng)一,首先需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,選取m個(gè)指標(biāo),n年的數(shù)據(jù),則xij為i年第j個(gè)指標(biāo)的數(shù)值(i=1,2,…n;j=1,2,…m)。假設(shè)對(duì)各指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化后的值為yij,對(duì)于正向指標(biāo)采用公式(2),負(fù)向指標(biāo)采用公式(3)。
設(shè)數(shù)據(jù)的信息熵可表示為Ej,見公式(4)。Ej可以解釋為所有數(shù)據(jù)對(duì)指標(biāo)j的貢獻(xiàn)總量。設(shè)第j項(xiàng)指標(biāo)下第n年數(shù)據(jù)占該指標(biāo)的比重pij表示為式(5)。
當(dāng)指標(biāo)下各組數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)度趨于一致時(shí),Ej趨于1;當(dāng)全相等時(shí),可以不考慮該指標(biāo)在決策中的作用,也即此時(shí)屬性的權(quán)重為零。定義信息熵冗余度為dj,其反映第j個(gè)指標(biāo)下各組數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)度的一致性程度,表示為式(6)。
物元可拓模型中,待評(píng)價(jià)事物由事物名稱N、事物特征C以及事物特征值V共同組成。然而,物元可拓模型中,特征值V是一個(gè)固定的評(píng)價(jià)數(shù)值,而用于水安全評(píng)價(jià)時(shí),水安全的影響因素具有多樣性,因此,水安全等級(jí)的劃分也具有模糊性和隨機(jī)性,通過定性和定量之間的合理轉(zhuǎn)化,再進(jìn)行評(píng)價(jià)可以得到更合理的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。
對(duì)于區(qū)域水安全評(píng)價(jià),設(shè)M為水安全評(píng)價(jià)結(jié)果,N為待評(píng)價(jià)年份,ci為水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)。
云模型較好地表現(xiàn)了研究對(duì)象的定性屬性和定量屬性間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,其模型計(jì)算則是借助云模型發(fā)生器完成的。通常通過正向云發(fā)生器實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)對(duì)象特性的模糊性、隨機(jī)性向確切化轉(zhuǎn)變,是云理論模型中使用廣泛的重要算法。
圖2 正態(tài)云發(fā)生器
對(duì)正向云發(fā)生器輸入云模型的三個(gè)數(shù)字特征(期望值Ex、熵En、超熵He),通過發(fā)生器計(jì)算可以得到一個(gè)二維點(diǎn)云滴 drop(x_i,μ_i),重復(fù)多次計(jì)算即可生成若干個(gè)云滴,云滴集合稱為云,經(jīng)過發(fā)生器計(jì)算輸出可以得到云滴在數(shù)值空間中定量轉(zhuǎn)化后與該區(qū)間的關(guān)聯(lián)度及云滴在該區(qū)間內(nèi)的分布位置。
正向云發(fā)生器算法:
輸入:云模型三個(gè)數(shù)字特征(期望值Ex、熵En、超熵He)以及云滴的數(shù)量N。
輸出:得到 N 個(gè)云滴值即drop(x1,μk(x1)),drop(x2,μk(x2)),…,drop(xN,μk(xN)),以及云滴的隸屬度。
物元可拓法與可拓云模型具有相同的事物綜合評(píng)價(jià)原理和方法,區(qū)別是對(duì)待評(píng)價(jià)事物的特征量的表現(xiàn)形式不同。同時(shí),因?yàn)樘卣髁康谋憩F(xiàn)不同,故其最終評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度判斷模式也不相同,物元可拓法是根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)在區(qū)間內(nèi)具體位置的重合程度來判定其關(guān)聯(lián)度,而云模型是通過計(jì)算隸屬度uk(xi)的值來判定關(guān)聯(lián)度。
為了解決水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊、隨機(jī)性不適用于物元可拓法具體特征值V的不足。將正態(tài)云模型作為物元可拓法中的特征值V,即可以表示為:基于云模型的正態(tài)云理論,通過正態(tài)云的期望值Ex、熵En、超熵He可以對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)區(qū)間進(jìn)行定性到定量的轉(zhuǎn)化。在界定系統(tǒng)等級(jí)以后,以各指標(biāo)的等級(jí)邊界作為一個(gè)約束空間,得到正態(tài)云對(duì)應(yīng)參數(shù)(Ex,En,He),分別表示為式(9)、(10)、(T為常量,取值范圍[0,20]??筛鶕?jù)指標(biāo)的模糊性適當(dāng)調(diào)整,但取值不宜過大。)。
T為常量,取值范圍[0,20]??筛鶕?jù)指標(biāo)的模糊性適當(dāng)調(diào)整,但取值不宜過大。
對(duì)于水安全評(píng)價(jià),考慮各個(gè)特征評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊性,基于可拓云模型可以更恰當(dāng)?shù)胤从吃u(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)特征,同時(shí)在評(píng)價(jià)中保留了物元可拓法完善的評(píng)價(jià)思路。則基于物元可拓云模型的水安全評(píng)價(jià)方法如下:
步驟1:建立評(píng)價(jià)因素論域U={u1,u2,…,un},即水安全評(píng)價(jià)指標(biāo),構(gòu)建評(píng)語論域G={g1,g2,…,gm},即指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí);
步驟2:基于層次分析與熵權(quán)組合法確定區(qū)域水安全綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)權(quán)重,根據(jù)式(1)確定指標(biāo)權(quán)重集W=(w1,w2,L ,wn);
步驟3:確定待評(píng)價(jià)物元,這里以待評(píng)價(jià)事物為特定年份的水安全狀況,基于DPSIR的水安全指標(biāo)體系為特征,各指標(biāo)的正態(tài)云模型為特征對(duì)應(yīng)值。根據(jù)式(9)、(10)、(T為常量,取值范圍[0,20]??筛鶕?jù)指標(biāo)的模糊性適當(dāng)調(diào)整,但取值不宜過大。)得到評(píng)價(jià)指標(biāo)ui對(duì)應(yīng)gj的正態(tài)云模型(Ex,En,He);
步驟4:計(jì)算可拓云模型各評(píng)價(jià)因素U與信用評(píng)語G間的關(guān)聯(lián)度,根據(jù)正態(tài)云模型計(jì)算U及信用評(píng)語G間的單因素模糊測(cè)度作為關(guān)聯(lián)度,即根據(jù)(8)求得不同指標(biāo)在各評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度。設(shè)ξij指U中第i個(gè)指標(biāo)ui對(duì)應(yīng)評(píng)語G中等級(jí)gj的關(guān)聯(lián)度,共M個(gè)等級(jí),M為5。重復(fù)運(yùn)行K次均值化處理,形成可拓云模型的關(guān)聯(lián)度矩陣。
步驟5:水安全綜合評(píng)價(jià)指數(shù)分析。結(jié)合關(guān)聯(lián)度矩陣ξi,權(quán)重集W做模糊轉(zhuǎn)化處理,取得綜合測(cè)度集。
其中φj(j=1,2,L,M)指待測(cè)試對(duì)象第j個(gè)評(píng)語的隸屬度,將最大隸屬值對(duì)應(yīng)的第j等級(jí)gj作為水安全等級(jí)測(cè)試結(jié)果。
步驟6:修正水安全等級(jí)隸屬度。為了將不同水安全等級(jí)的隸屬度進(jìn)行差異化表示,對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的水安全隸屬度值進(jìn)行修正。采用隸屬度值與等級(jí)基礎(chǔ)隸屬度值求和的方式修正,設(shè)不同等級(jí)對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)隸屬值為。這里設(shè)置按水安全等級(jí)由理想安全的I級(jí)到危機(jī)的V級(jí)逐漸遞減,即。
廣東省地處我國南方,常年降水充沛。但是,近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和氣候環(huán)境的變化,水資源時(shí)空分布不均衡等問題日益突出。受全球氣候變化和區(qū)域水環(huán)境改變的影響,廣東省防治洪澇、干旱、水污染和咸潮上溯等水患的任務(wù)艱巨。隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的加快,水資源綜合利用中供、用、排、耗水關(guān)系和用水結(jié)構(gòu)出現(xiàn)重大變化,水資源供需矛盾日益突出。城鄉(xiāng)人均耗水量偏大,水資源利用效率低。部分區(qū)域水生生物資源受到嚴(yán)重威脅,水環(huán)境安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。部分水域水質(zhì)污染嚴(yán)重,水質(zhì)性缺水問題亟待解決。因此,這里選取廣東省為代表進(jìn)行水安全評(píng)價(jià)分析,分析其水安全狀態(tài)進(jìn)行變化趨勢(shì)以及主要影響因素,總結(jié)促進(jìn)廣東省水安全良性發(fā)展的建議。具體內(nèi)容有:
首先,對(duì)廣東省的發(fā)展現(xiàn)狀和水資源狀況進(jìn)行分析研究,整理出目前廣東省水安全可能存在的風(fēng)險(xiǎn),并結(jié)合水安全影響因素,運(yùn)用DPSIR模型建立廣東省水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。
其次,考慮到水安全問題的系統(tǒng)性、復(fù)雜性和不確定性,選用基于可拓云理論的評(píng)價(jià)法對(duì)廣東省水安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。
此外,依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)廣東省水安全狀態(tài)進(jìn)行變化趨勢(shì)分析,分析其變化原因和主要影響因素。
本研究建立在對(duì)歷年相關(guān)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,包含廣東省1995年到2017年水安全評(píng)價(jià)相關(guān)的數(shù)據(jù)。這里的指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來源為《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》(2005-2018)、《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》(2005-2018)、《廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒》(2005-2018)、《廣東水資源公報(bào)》(2005-2017)、《廣東環(huán)境狀況公報(bào)》(2005-2017)、《廣東省環(huán)境保護(hù)“十三五”規(guī)劃》、《廣東省國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要》、《廣東省水利發(fā)展“十三五”規(guī)劃》及部分相關(guān)部門公開的統(tǒng)計(jì)信息等。其中部分?jǐn)?shù)據(jù)為直接查找得到,部分?jǐn)?shù)據(jù)由查找的數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算得到。
為了對(duì)城市水環(huán)境進(jìn)行有效評(píng)價(jià)辨識(shí)區(qū)域水安全演變的層次關(guān)系,需將城市水安全概念集合中的漸變關(guān)系由定性描述為定量評(píng)價(jià)。結(jié)合國家水安全評(píng)價(jià)研究成果,將區(qū)域水安全劃分為5個(gè)等級(jí),由I級(jí)到V級(jí)水安全狀況由危機(jī)到理想安全轉(zhuǎn)變,水安全水平遞增,定性描述為:Ⅰ(危機(jī))、Ⅱ(不安全)、Ⅲ(臨界安全)、Ⅳ(較安全)、Ⅴ(理想安全),由此確定區(qū)域水安全評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)。
“危機(jī)”是指水資源、水環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間出現(xiàn)極大的矛盾,水安全狀態(tài)極度堪憂,已經(jīng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生制約影響,需要加大政策力度和整治手段來使水安全現(xiàn)狀得以有效改善。“不安全”,是區(qū)域內(nèi)的水安全程度很低,處于高危狀態(tài),水資源、水環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)之間出現(xiàn)較大矛盾和危機(jī),已經(jīng)威脅到了人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生活的可持續(xù)發(fā)展,應(yīng)及時(shí)采用相應(yīng)舉措,針對(duì)不安全因素進(jìn)行控制和改善,提高安全程度;“臨界安全”則是說明區(qū)域內(nèi)水安全介于不安全和安全之間,水安全程度一般,相對(duì)而言屬于不穩(wěn)定的狀態(tài),水資源、水環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)健康程度顯露出一些問題,暫時(shí)與區(qū)域長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的要求不相符,但是,通過有效的調(diào)控,則可以漸漸實(shí)現(xiàn)狀況的安全;“較安全”則是指,該區(qū)域內(nèi)有相對(duì)較高的水安全程度,基本上水環(huán)境、水資源能夠和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展,基本能夠滿足區(qū)域的中長(zhǎng)期發(fā)展;“理想安全”,意味著區(qū)域內(nèi)的有很高的水安全程度,水環(huán)境和水資源能夠和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展,有著良好的可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展態(tài)勢(shì),能夠良好地滿足區(qū)域的長(zhǎng)期發(fā)展需求??紤]到國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn),以及廣東省地區(qū)水資源環(huán)境具體情況,將廣東省水安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間做劃分,見表2。
表2 區(qū)域水安全等級(jí)劃分
在上述水安全等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)域水安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系,得出評(píng)價(jià)體系的等級(jí)劃分。結(jié)合2005年至2017年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》、《廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《廣東省水資源公報(bào)》等。將每個(gè)指標(biāo)劃分成5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí),給每個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)劃分出相應(yīng)的數(shù)值區(qū)間,對(duì)水安全評(píng)價(jià)各指標(biāo)界限進(jìn)行如下劃分,見表3。
表3 水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的等級(jí)劃分表
4.3.1 基于層次分析法的指標(biāo)權(quán)重確定
為了使各因素之間進(jìn)行兩兩比較得到量化的判斷矩陣,引入1~9的標(biāo)度(李奕霖等,2019)。為了構(gòu)造判斷矩陣,選6個(gè)專家進(jìn)行咨詢,根據(jù)專家和作者的經(jīng)驗(yàn),得到各層的比較矩陣。首先,廣東省水安全目標(biāo)層判斷矩陣見表4 水安全目標(biāo)層判斷矩陣。
表4 水安全目標(biāo)層判斷矩陣
采用層次單排序及一致性檢驗(yàn)。記上述矩陣為T1,求其特征向量及最大特征值,進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果:最大特征值λ1= 5.06,最應(yīng)的特征向量為ω= (0.31,0.36,0.62,0.55,0.31),歸一化后為ω0n= (0.14,0.17,0.29,0.26,0.14)。
對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn),上述構(gòu)造的判斷矩陣具有滿意的一致性,其權(quán)重分配合理。
水安全趨動(dòng)力指標(biāo)層的判斷矩陣見表5。
表5 趨動(dòng)力指標(biāo)層判斷矩陣
根據(jù)運(yùn)算結(jié)果:最大特征值λ1= 3.88,最應(yīng)的特征向量為ω1= (0.79, 0.43, 0.37, 0.23)。將特征向量歸一化后為ω1n= (0.43, 0.24, 0.20,0.13)。對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn),上述構(gòu)造的判斷矩陣具有滿意的一致性,其權(quán)重分配合理。
水安全壓力指標(biāo)層的判斷矩陣見表6。
表6 壓力指標(biāo)層判斷矩陣
根據(jù)運(yùn)算結(jié)果:最大特征值λ2= 9.09,最應(yīng)的特征向量為ω2= (0.23,0.14,0.08,0.07,0.13,0.07,0.68,0.46,0.46)。將特征向量歸一化后為ω2n= (0.1,0.06,0.03,0.03,0.06,0.03,0.29,0.2, 0.2)。對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn),上述構(gòu)造的判斷矩陣具有滿意的一致性,其權(quán)重分配合理。
采用相同的方法分別確定水安全的狀態(tài)、影響、響應(yīng)的指標(biāo)層判斷矩陣,得到各指標(biāo)層歸一化后的特征向量分別為,ω3n= (0.34,0.22,0.16,0.12,0.08,0.08),ω4n=(0.16,0.1,0.06,0.26,0.42),ω5n= (0.25,0.14,0.14,0.37,0.1),對(duì)各判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn),均具有滿意的一致性,其權(quán)重分配合理。匯總指標(biāo)層與準(zhǔn)則層的權(quán)重,得到廣東省水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)層次分析法賦權(quán)結(jié)果,如表7所示。
4.3.2 基于熵權(quán)法的指標(biāo)權(quán)重確定
首先,根據(jù)公式(2)和公式(3)對(duì)廣東省水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的29個(gè)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。再通過公式(4)和(5)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)熵值進(jìn)行計(jì)算,最后,根據(jù)公式計(jì)算所有指標(biāo)的信息熵冗余度。表7給出了熵值、信息冗余度與權(quán)重的計(jì)算結(jié)果。
4.3.3 基于層次分析-熵權(quán)法組合法的指標(biāo)權(quán)重確定
依據(jù)層次分析法和熵權(quán)法分別的計(jì)算結(jié)果,根據(jù)公式(1)可求得2005-2017年廣東省水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系29個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重,表7給出了組合權(quán)重權(quán)的計(jì)算結(jié)果。
表7 廣東省水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)結(jié)果
續(xù)表
按照正態(tài)云發(fā)生器取得測(cè)度指標(biāo)所對(duì)應(yīng)水安全等級(jí)下的正態(tài)云。以水資源總量、人均用水量、工業(yè)廢水排放量、建成區(qū)綠化覆蓋率為例,其正態(tài)云見圖3和圖4 工業(yè)廢水排放量正態(tài)云。由圖可以看出基于云模型可以很好地表示水安全指標(biāo)的模糊性。
圖3 水資源總量正態(tài)云
圖4 工業(yè)廢水排放量正態(tài)云
在劃分各指標(biāo)閾值的基礎(chǔ)上,根據(jù)公式(9)和(10)計(jì)算出水安全評(píng)價(jià)模型中正態(tài)云模型的特征數(shù)據(jù)Ex,熵En。由計(jì)算出的期望值Ex,熵En,并確定超熵He可以分別表示出水安全評(píng)價(jià)當(dāng)中的云物元,這里超熵常量取值為0.5。
表8 廣東省水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)云物元模型
續(xù)表
根據(jù)可拓云模型及其參數(shù)的的期望值、熵值、超熵,按照基于物元可拓云模型的水安全評(píng)價(jià)方法將各評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)輸入,并多次計(jì)算排除隨機(jī)偶然性,這里取1000次重復(fù)計(jì)算得出各評(píng)價(jià)年份的關(guān)聯(lián)度矩陣。
基于各年度的關(guān)聯(lián)度矩陣再根據(jù)式(12)可以得到水安全各等級(jí)的隸屬度值。按照可拓云模型的步驟5選取隸屬度最大的等級(jí)作為待評(píng)價(jià)年份的水安全級(jí)別。按照步驟6進(jìn)行所屬水安全等級(jí)的隸屬度值修正得到水安全指數(shù)。表9給出了待評(píng)價(jià)各年份的水安全評(píng)價(jià)結(jié)果。
表9 廣東省水安全評(píng)價(jià)結(jié)果
根據(jù)表9的水安全評(píng)價(jià)結(jié)果,2005-2017年期間,廣東省水安全指數(shù)雖然存在一定程度的波動(dòng),但整體上呈現(xiàn)逐步攀升趨勢(shì),水安全水平從2005年的II級(jí)不安全轉(zhuǎn)為2017年的IV級(jí)基本安全。在2005-2009年水安全級(jí)較低為“不安全”狀態(tài),到2010時(shí),水安全水平從“不安全”提升到“安全”,到2011年出現(xiàn)波動(dòng),水安全水平又下降到“不安全”,從2012年開始水安全水平提升到“安全”,到2016年起水安全水平進(jìn)一步提升達(dá)到基本安全狀況。
隨著時(shí)間的推移,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,社會(huì)節(jié)水意識(shí)逐漸提升,節(jié)水技術(shù)與器具普及推廣,人均用水量逐步下降,從2005年501立方米每人到2017年的391立方米每人,下降了21.8%。此外,在2010-2015年“十二五期間”,廣東省針對(duì)水安全問題采取了很多改善和解決措施,加大了環(huán)境污染治理力度提高了水安全水平。在此期間廣東省全省城鎮(zhèn)生活污水處理能力極大提高,到2015年城鎮(zhèn)生活污水處理能力達(dá)到93.3%,相比2010年提升了27.6%,可以看出廣東省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展以及對(duì)環(huán)境的改善措施作用下取得了較好的成效,廣東省的水安全整體狀況在進(jìn)入2016年后相較前幾年得到了明顯改善,廣東省水安全水平提升到了基本安全。
為了進(jìn)一步分析影響廣東省水安全狀況的主要因素,進(jìn)行分指標(biāo)趨勢(shì)分析,結(jié)合廣東省十三年間的具體發(fā)展情況,針對(duì)驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、影響和響應(yīng)五個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分析,分析影響廣東省水安全狀況的主要因素,從而找出問題及風(fēng)險(xiǎn)的癥結(jié)所在,為后續(xù)制定對(duì)策提供依據(jù)。
圖5給出了2005年到2017年中廣東省驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化。從圖中的水安全指數(shù)可以看出,驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)的水安全指數(shù)從2015到2017年間基本維持在不安全的水平。驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)中水資源總量的水安全指數(shù)在2018年有所上升,然而整體基本維持在不安全水平。人口密度和人口自然增長(zhǎng)率的水安全指數(shù)緩慢下降,這是由于隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,城鎮(zhèn)化高速發(fā)展帶來的人口增長(zhǎng)造成水安全危機(jī)。此外,近年來廣東省經(jīng)濟(jì)水平持續(xù)提升,地區(qū)生產(chǎn)總值快速增長(zhǎng),對(duì)水安全水平有正向影響。因此,要提高驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)的水安全指數(shù),需要控制人口增長(zhǎng)率,通過加大水利工程建設(shè)力度等提高水資源量。
圖5 廣東省驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化
圖6給出了廣東省壓力系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化。從圖中看出2015到2017年間廣東省壓力系統(tǒng)的水安全指數(shù)逐步上升。其中人均用水量、工業(yè)用水量、農(nóng)業(yè)用水量、萬元工業(yè)增加值用水量的水安全指數(shù)均呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì),萬元工業(yè)增加值用水量尤為明顯,由2005年的不安全上升為2017年的非常安全。而生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水量、廢水排放量、化學(xué)需氧量COD排放量、氨氮排放量對(duì)應(yīng)的水安全指數(shù)均呈下降趨勢(shì),這說明隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,帶來了廣東省水環(huán)境惡化,水體污染增加,造成了水安全水平降低。綜上,提升壓力系統(tǒng)的水安全水平應(yīng)通過持續(xù)強(qiáng)化節(jié)水控制力度,降低生產(chǎn)、生活用水量,嚴(yán)格控制水污染物排放,降低水污染中化學(xué)需氧量、氨氮排放等方面著手。
圖6 廣東省壓力系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化
圖7給出了廣東省狀態(tài)系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化??煽闯觯?015到2017年間廣東省狀態(tài)系統(tǒng)的水安全指數(shù)不斷上升。其中森林植被覆蓋率的水安全水平較高,維持在較安全狀態(tài),而人均水資源總量、工業(yè)廢氣排放量的水安全水平整體較低,工業(yè)廢水排放量、人均GDP和人均消費(fèi)水平的水安全指數(shù)均不斷上升,人均GDP水平尤為明顯從2005年的不安全上升為2017年的理想安全狀態(tài)。結(jié)合廣東省實(shí)際分析可以進(jìn)一步證實(shí)以上數(shù)據(jù)結(jié)果。廣東省是我國的經(jīng)濟(jì)大省,GDP總量一直處理較高水平,到2017年人均GDP水平達(dá)到8萬元以,有力支持了社會(huì)生產(chǎn)、環(huán)境治理等各方面的建設(shè)與發(fā)展。在社會(huì)發(fā)展的同時(shí),廣東省重視保護(hù)和加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境,森林植被覆蓋率保持在55%以上。綜合,廣東省狀態(tài)系統(tǒng)的水安全水平不斷提升是由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人均GDP的提高,生態(tài)方面森林植被覆蓋率高,工業(yè)廢水排放不斷下降產(chǎn)生的,然而,人均水資源總量和工業(yè)廢氣排放量的安全性較低降低了水安全水平。因此,廣東省需要注重加強(qiáng)水資源管理,合理配置水資源,持續(xù)降低水體和大氣污染排放與治理,從而提高水安全狀態(tài)水平。
圖7 廣東省狀態(tài)系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化
圖8給出了廣東省影響系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化??煽闯?,2015到2017年間廣東省水安全影響系統(tǒng)的水安全指數(shù)不斷攀升,從2005年的危機(jī)狀態(tài)上升為2017年的較安全狀態(tài)。其中,工業(yè)生產(chǎn)總值,農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值、建成區(qū)綠化覆蓋率、農(nóng)村自來水普及率等指標(biāo)的水安全指數(shù)均不斷增長(zhǎng),上升到了較安全的狀態(tài);城市用水普率在2014年出現(xiàn)一定幅度下降,然而又很快回升,保持了較安全的狀態(tài)。因此,提升影響系統(tǒng)的水安全水平應(yīng)保持廣東省在經(jīng)濟(jì)方面工業(yè)、農(nóng)、林、牧、漁等生產(chǎn)總值的持續(xù)提升,持續(xù)注重環(huán)境和生態(tài)保護(hù),加強(qiáng)綠化覆蓋,提高人們社會(huì)生活用水保障水平,提高城市和農(nóng)村用水普及率。
圖8 廣東省影響系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化
圖9廣東省響應(yīng)系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化給出了廣東省響應(yīng)系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化??煽闯?,2015到2017年間廣東省水安全響應(yīng)系統(tǒng)的水安全指數(shù)在2017年得到了快速提長(zhǎng),從危機(jī)狀態(tài)上升為較安全狀態(tài)。從水安全響應(yīng)相關(guān)指標(biāo)的水安全指數(shù)變化可以看出,環(huán)境污染治理投資總額、累計(jì)水土流失治理面積、城鎮(zhèn)生活污水處理率以及城市生活垃圾無害化處理率的水安全指數(shù)均持續(xù)提升,因此,廣東省水安全響應(yīng)系統(tǒng)的水安全指數(shù)在2017年達(dá)到了理想安全的狀態(tài)。環(huán)境投入占GDP比重的水安全指數(shù)有所下降,這是由于盡管持續(xù)增加環(huán)境治理投資額,但是相對(duì)于廣東省持續(xù)高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言環(huán)境投入占比仍然顯示為下降趨勢(shì),這一定程度上降低了響應(yīng)系統(tǒng)整體的水安全水平。因此,要提升響應(yīng)系統(tǒng)的水安全水平應(yīng)保持廣東省環(huán)境治理在水土流失、污染處理、垃圾處理等方面的力度,并進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境污染治理投資額。
圖9 廣東省響應(yīng)系統(tǒng)總體及各指標(biāo)水安全指數(shù)變化
通過構(gòu)建基于DPSIR模型的廣東省水安全指標(biāo)體系進(jìn)行區(qū)域水安全評(píng)價(jià),采用基于層次分析和熵權(quán)組合法的指標(biāo)權(quán)重確定方法確定指標(biāo)權(quán)重,構(gòu)建了基于可拓云理論的水安全評(píng)價(jià)模型,評(píng)價(jià)2005年到2017年廣東省水安全水平,得出如下結(jié)論:
廣東省水安全從“不安全”狀態(tài)到“安全”狀態(tài),再到“較安全狀態(tài)”,區(qū)域水安全水平不斷轉(zhuǎn)好。研究結(jié)果與實(shí)際狀況基本相符。
通過分析2005年至2017年間廣東省水安全指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果得到:提升區(qū)域水安全水平需要通過控制區(qū)域人口增長(zhǎng),強(qiáng)化節(jié)水控制力度,降低生產(chǎn)、生活用水浪費(fèi),降低水體和大氣污染排放,提升經(jīng)濟(jì)水平,加強(qiáng)綠化覆蓋,提高社會(huì)用水保障,加強(qiáng)環(huán)境污染治理投資力度等綜合作用共同實(shí)現(xiàn)。
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,水體和大氣污染排放增加,對(duì)區(qū)域水安全水平起到制約作用,此外,需要在區(qū)域發(fā)展過程中持續(xù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,提升生產(chǎn)和生活用水效率,從而減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)區(qū)域水安全的影響。
區(qū)域水安全狀況的客觀評(píng)價(jià)對(duì)區(qū)域水安全規(guī)劃和決策具有重要影響。本研究針對(duì)水安全評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)不容易準(zhǔn)確地獲取,具有模糊性和隨機(jī)性等問題,引入可拓云模型,該模型具有,可拓學(xué)中物元理論可融合定量與定性分析的特點(diǎn),又有云模型能夠處理雙重不確定性的優(yōu)勢(shì)。在水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇方面,基于DPSIR模型構(gòu)建水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,從水安全的驅(qū)動(dòng)力、壓力、狀態(tài)、影響、響應(yīng)五方面出發(fā),綜合考慮水資源、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等影響因素進(jìn)行水安全評(píng)價(jià)分析。在指標(biāo)權(quán)重選擇方面,采用主觀和客觀組合法,基于層次分析和熵權(quán)組合法確定指標(biāo)權(quán)重。構(gòu)建了基于可拓云理論的水安全評(píng)價(jià)模型用于評(píng)價(jià)區(qū)域水安全。采用廣東省統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例分析,根據(jù)分析結(jié)果廣東省水安全水平逐漸轉(zhuǎn)好。研究結(jié)果與實(shí)際狀況基本相符。根據(jù)具體指標(biāo)的分析提升區(qū)域水安全水平需要通過控制區(qū)域人口增長(zhǎng),強(qiáng)化節(jié)水控制力度,降低生產(chǎn)、生活用水浪費(fèi),降低水體和大氣污染排放,提升經(jīng)濟(jì)水平,加強(qiáng)綠化覆蓋,提高社會(huì)用水保障,加強(qiáng)環(huán)境污染治理投資力度等綜合作用共同實(shí)現(xiàn)。