尹自文,王立權(quán),王龍飛,韋力方

(1.黑龍江大學水利電力學院,哈爾濱 150080;2.黑龍江省水利科學研究院,哈爾濱 150080)

0 前 言

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,水資源需求不斷增加,而水資源供給卻面臨著日益嚴峻的局面。水資源管理與利用成為關(guān)系國計民生的重大課題。2023年2月10日,水利部制定印發(fā)了《2023年水資源管理工作要點》,將取水口規(guī)范化管理作為水資源管理年度重點工作之一進行了安排部署[1]。在水資源管理中,取用水監(jiān)督管理是保障水資源有效利用和保護的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。取水口是取用水的必經(jīng)通道和把口環(huán)節(jié),其管理狀況直接影響著水資源的合理分配、監(jiān)測計量、節(jié)約利用和生態(tài)保障等方面。因此,開展取水口規(guī)范化管理對于落實水資源剛性約束制度,切實做好取用水管理,提升水資源管理能力起著至關(guān)重要位置。取水口規(guī)范化管理涉及到取水許可審批、計量設(shè)施安裝、水資源費征收等不同管理過程,開展取水口規(guī)范化管理進行評價,需要進行多維度綜合評估。

取水口規(guī)范化管理是指對取用水行為進行規(guī)范和監(jiān)督,以保護水資源,促進節(jié)約用水和合理開發(fā)利用。2011年中央1號文件《關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》首次提出要實行最嚴格的水資源管理制度,實行最嚴格水資源管理制度的關(guān)鍵是圍繞水資源配置、節(jié)約和保護,確立水資源管理三條紅線,建立水資源管理責任制和考核制度[2]。水利部于2020年印發(fā)了《取用水管理專項整治行動方案》,要求全面開展取水口核查登記,規(guī)范取用水行為,健全取水口監(jiān)管機制[3]。水利部于2021年下發(fā)了《水利部關(guān)于強化取水口取水監(jiān)測計量的意見》,要求提高監(jiān)測計量覆蓋面,提升監(jiān)測計量數(shù)據(jù)質(zhì)量,加強監(jiān)測計量數(shù)據(jù)成果應用[4]。隨著國家相關(guān)政策法規(guī)的不斷完善,取水口管理呈現(xiàn)越來越智能化、越來越規(guī)范化的態(tài)勢,但隨著中央環(huán)保督察、巡視、審計及監(jiān)督檢查不斷深入,發(fā)現(xiàn)一些地方未經(jīng)批準擅自取水、超許可水量取水、擅自改變?nèi)∷猛?、取水計量不合?guī)、拒繳欠繳水資源費等違法違規(guī)問題仍然多發(fā)頻發(fā),“重審批、輕監(jiān)管”、“審批、監(jiān)管脫節(jié)”等問題還較為突出[5]。為了更好地反映取水口規(guī)范化管理的實際情況,文章基于層次分析法和灰色模糊評價模型,對取水口規(guī)范化管理進行評價,并提出相關(guān)的建議和措施,以促進水資源的合理利用和管理。層次分析法是一種多準則決策分析方法,能夠處理定性和定量指標的綜合評價問題;灰色模糊評價模型是一種基于灰色理論和模糊理論相結(jié)合的評價方法,能夠處理數(shù)據(jù)不完全、信息不確定的評價問題。文章將兩種方法相結(jié)合,構(gòu)建了一個具有層次結(jié)構(gòu)和灰色模糊關(guān)聯(lián)度的評價模型,既能充分考慮各個指標的權(quán)重和相互影響,又能有效處理數(shù)據(jù)缺失和模糊性。

1 理論基礎(chǔ)

文章采用了層次分析法和灰色模糊評價模型作為取水口規(guī)范化管理評價的方法,下面分別介紹這兩種方法的原理和應用。

層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一種多準則決策分析方法,由美國運籌學家托馬斯·薩蒂(ThomasL.Saaty)于20世紀70年代提出[6]。該方法將復雜的問題分解為目標、準則、方案等不同層次的因素,并通過構(gòu)造判斷矩陣,利用一致性檢驗和特征值法求解各因素的權(quán)重,從而實現(xiàn)對問題的綜合評價和最優(yōu)選擇[7]。層次分析法具有以下優(yōu)點:①能夠處理定性和定量指標的綜合評價問題;②能夠充分利用專家的主觀判斷和經(jīng)驗知識;③能夠通過一致性檢驗來保證評價結(jié)果的合理性和可信度;④能夠靈活地調(diào)整評價指標體系和權(quán)重分配,適應不同的評價目標和情境[8]。層次分析法已經(jīng)廣泛應用于各個領(lǐng)域,如經(jīng)濟管理、社會科學、工程技術(shù)、環(huán)境保護等[9]。

灰色模糊評價模型(Grey Fuzzy Evaluation Model,GFEM)是一種基于灰色理論和模糊理論相結(jié)合的評價方法,由中國系統(tǒng)工程學家鄧聚龍于20世紀80年代提出。該方法主要針對數(shù)據(jù)不完全、信息不確定的評價問題,通過構(gòu)造灰色關(guān)聯(lián)度矩陣,利用模糊隸屬函數(shù)和加權(quán)平均法求解各方案的綜合得分,從而實現(xiàn)對問題的綜合評價和最優(yōu)選擇[10]?；疑：u價模型具有以下優(yōu)點:①能夠處理數(shù)據(jù)缺失和模糊性的評價問題;②能夠充分考慮各指標之間的關(guān)聯(lián)性和影響程度;③能夠有效地降低主觀因素對評價結(jié)果的干擾;④能夠簡化計算過程,提高評價效率?；疑：u價模型已經(jīng)廣泛應用于各個領(lǐng)域,如風險管理、質(zhì)量控制、項目評估、決策支持等[11]。

近年來,許多學者將AHP和GFEM結(jié)合起來,應用于水資源管理領(lǐng)域。王娟、張曉峰等學者利用層次分析法與灰色模糊評價模型對水源地環(huán)境進行了評價分析,其中利用AHP方法對水源地環(huán)境指標進行層次分析,并采用GFEM方法對各因素進行評價和綜合,實現(xiàn)對各水源地的綜合評價值的計算[12]。

文章將層次分析法和灰色模糊評價模型相結(jié)合,構(gòu)建了一個具有層次結(jié)構(gòu)和灰色模糊關(guān)聯(lián)度的評價模型,既能充分考慮各個指標的權(quán)重和相互影響,又能有效處理數(shù)據(jù)缺失和模糊性。文章將在后文中詳細介紹該評價模型的構(gòu)建步驟和應用過程。

層次分析法和灰色模糊評價模型的結(jié)合,不僅能夠克服單一方法的局限性,而且能夠發(fā)揮各自的優(yōu)勢,提高評價結(jié)果的可靠性和合理性。文章采用這種方法進行取水口規(guī)范化管理評價,主要有以下原因:

1)取水口規(guī)范化管理評價是一個多目標、多準則、多方案的復雜問題,涉及到水資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會等多個方面的因素,需要綜合考慮各個指標的重要性和相互關(guān)系,而層次分析法能夠?qū)碗s問題分解為不同層次的因素,并通過構(gòu)造判斷矩陣,利用一致性檢驗和特征值法求解各因素的權(quán)重,從而實現(xiàn)對問題的綜合評價和最優(yōu)選擇。

2)取水口規(guī)范化管理評價涉及到大量的數(shù)據(jù)信息,但由于數(shù)據(jù)來源不同、數(shù)據(jù)質(zhì)量不高、數(shù)據(jù)更新不及時等原因,導致數(shù)據(jù)存在缺失或模糊性,而灰色模糊評價模型主要針對數(shù)據(jù)不完全、信息不確定的評價問題,通過構(gòu)造灰色關(guān)聯(lián)度矩陣,利用模糊隸屬函數(shù)和加權(quán)平均法求解各方案的綜合得分,從而實現(xiàn)對問題的綜合評價和最優(yōu)選擇。

3)取水口規(guī)范化管理評價需要充分利用專家的主觀判斷和經(jīng)驗知識,但由于專家之間可能存在不同的偏好或認知,導致判斷存在一定的主觀性或偏差,而層次分析法和灰色模糊評價模型都能夠有效地降低主觀因素對評價結(jié)果的干擾,通過一致性檢驗或灰色關(guān)聯(lián)度計算來保證評價結(jié)果的合理性和可信度。

2 研究方法

2.1 AHP分析的基本步驟如下:

2.1.1 構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型

將目標、準則、因素等各種要素按照其層次關(guān)系組織成一顆層次結(jié)構(gòu)樹,形成一個從總目標到各個具體要素的分解結(jié)構(gòu)。

2.1.2 構(gòu)建判斷矩陣

將各個要素兩兩之間的重要程度進行兩兩比較,形成一個判斷矩陣A=(aij)n×n。判斷矩陣的大小為n×n,其中n為參與比較的要素個數(shù),矩陣中的元素aij表示指標i相對于指標j的重要程度,滿足以下條件:

aij×aji=1,aii=1,aij>0

比較的結(jié)果1～9用標度來表示。數(shù)字越大,表示2個因素相比,一個因素比另一個因素更為重要。

2.1.3 計算特征向量和權(quán)重

求解判斷矩陣的最大特征值λmax和相應的特征向量W,并將特征向量進行歸一化,得到各指標的權(quán)重Wi,計算公式為:

λmax·W=A·W

(1)

式中:n為指標的數(shù)量;i、j為2個不同要素,得到各指標的權(quán)重向量Wi=(w1,w2,……,wn)。

2.1.4 一致性檢驗

為了驗證判斷矩陣的一致性,需要計算一致性指標(Consistency Index,簡稱CI)和一致性比率(Consistency Ratio,簡稱CR)。如果CR≤0.1,說明判斷矩陣是一致的,否則需要重新調(diào)整判斷矩陣。

(2)

式中:RI為隨機一致性指標。

2.2 灰色模糊評價模型的基本步驟如下:

2.2.1 建立灰色評價矩陣

根據(jù)所要評價的多個指標,建立一個灰色評價矩陣?；疑u價矩陣的大小為m×n,其中m為專家數(shù),n為指標數(shù),矩陣中的元素cij表示第i個專家對第j個指標的評價值。將取水口規(guī)范化管理水平劃分為5個等級:分別是優(yōu)秀,良好,中等,合格,不合格,用0～100之間的數(shù)表示優(yōu)良程度,并賦予相應分值100、90、70、50、30,從而將評價指標轉(zhuǎn)化為定量指標。

2.2.2 構(gòu)造白化權(quán)函數(shù)

白化權(quán)函數(shù)是灰色模糊評價模型中的一個重要概念,用于將灰色關(guān)聯(lián)度矩陣中的元素進行白化處理,以便更好地反映指標之間的相互影響關(guān)系,進而提高評價的準確性。白化權(quán)函數(shù)的作用是對灰色關(guān)聯(lián)度矩陣中的元素進行白化處理,使得各個指標之間的相互影響關(guān)系更加明顯,有利于更準確地評價方案的優(yōu)劣[13]。將指標分為5個灰子類,確立的白化權(quán)函數(shù)如下:

(3)

2.2.3 計算灰色評價系數(shù)

將每個專家的評分代入上述白化權(quán)函數(shù)進行求解,定義每項評分dijk屬于第e類評價等級的權(quán)為f5(dijk),再計算第e子類灰色評估系數(shù)Xije和總灰色評估系數(shù)Xij,計算公式為:

(4)

進一步計算第e個灰類的灰色評價權(quán),記為rij:

(5)

2.2.4 構(gòu)建灰色關(guān)聯(lián)度矩陣

將各個指標的標準化評價值,構(gòu)建成一個灰色關(guān)聯(lián)度矩陣Ri[14]。灰色關(guān)聯(lián)度矩陣的大小為n×n,其中n為指標數(shù),矩陣中的元素rij為第i個指標與第j個指標的關(guān)聯(lián)度。

(6)

2.3 計算各個方案的綜合得分

將各個方案的各個指標的權(quán)重與灰色關(guān)聯(lián)度矩陣符合,各個方案的灰色綜合評價值B的計算公式為:

B=Wi·R=(w1,w2,…,wn)

(7)

進一步結(jié)合綜合評價向量C=(100,90,70,50,30),得到綜合得分。綜合得分越高,說明該方案越優(yōu)秀。

Y=B·CT

(8)

3 實證分析

文章以黑龍江省雙鴨山市某非農(nóng)業(yè)取水口為研究對象,通過專家實地考察、調(diào)研以及相關(guān)政策、法規(guī)的分析,評估該取水口的規(guī)范化管理水平。具體實證分析步驟如下:

3.1 構(gòu)建評價指標

本研究的對象為各類取水口,包括地表水取水口、地下水取水口以及生活、工業(yè)等不同用途的取水口。研究目的是評價取水口的規(guī)范化管理水平,為改進取水口管理提供支持。通過國家、地方相關(guān)政策法規(guī)[15],根據(jù)取水口管理的目標和實際情況,采用層次分析法與德爾菲法相結(jié)合將評價指標分為若干層次,包括總目標層、準則層和指標層。將取水口規(guī)范化管理水平作為目標層,取水口設(shè)置U1、管理U2、監(jiān)測計量U3三個子系統(tǒng)作為準則層,取水口規(guī)范C1標志標識規(guī)范C2取水行為規(guī)范C3等10項指標組成指標層,該指標體系基本涵蓋取水口規(guī)范化管理的主要事項,取水口管理評價體,見表1。

表1 取水口管理評價體系

德爾菲法(Delphimethod)又名專家調(diào)查法,是在1946年由美國蘭德公司創(chuàng)立的一種評價方法,其本質(zhì)上是一種反饋匿名函詢法,將研究問題向相關(guān)領(lǐng)域的專家問詢,將每個人的意見進行整理匯總,按照專家綜合意見對評價因子進按照重要程度進行篩選排序,建立評價因子體系[16]。

3.2 確定各層次指標的權(quán)重

文章采用層次分析法與德爾菲法相結(jié)合的方式確定各指標的權(quán)重。

首先,構(gòu)造判斷矩陣,判斷矩陣,見表2。

表2 判斷矩陣

計算特征向量和權(quán)重,得到U指標權(quán)重向量W=(0.07192743,0.649118005,0.278954565),U1指標權(quán)重向量W1=(0.178620449,0.112523832,0.70885572),U2指標權(quán)重向量W2=(0.095860798,0.083451671,0.132261986,0.405235787,0.283189758),U3指標權(quán)重向量W3=(0.8,0.2)。并進行一致性分析CR<0.1。

3.3 指定評價矩陣

首先,制定指標評分細則,體系底層各指標評分細則,見表3。

表3 體系底層各指標評分細則

組織6位專家通過現(xiàn)場調(diào)查按評分細則對該取水口的二級指標值進行打分,求得評價樣本矩陣,專家評定統(tǒng)計,見表4。

表4 專家評定統(tǒng)計

確定評價灰度,按照前述評價灰類的確定方法,選取“優(yōu)秀”、“良好”、“一般”、“較差”、“很差”五級對應100～90、90～70、70～50、50～30、30～0。

根據(jù)上述白化權(quán)函數(shù),于是可以得到指標U1的灰色評價權(quán)矩陣R1:

(9)

同理得到R2,R3。

3.4 計算綜合評價值

根據(jù)灰色評價矩陣得出U1的灰色綜合評價值H1=(0.353350295,0.357637851,0.245463154,0.0435487,0),同理可得H2=(0.29029113,0.3225457,0.276521908,0.110641262,0),H3=(0.324644361,0.34138651,0.259740096,0.074229033,0)對U進行綜合評價,可得U1綜合得分:

u1=H1?CT=86.88229186

同理可得u2=82.94682267,u3=85.08248039。

計算綜合評價值Y:

B=W·H=(0.3044098040.3303255180.

2696065680.0956581090)

Y=B·CT=83.82564232

(10)

3.5 實證分析結(jié)果

綜合以上分析結(jié)果,可以得出該非農(nóng)業(yè)取水口的規(guī)范化管理綜合得分為83.83分,整體為“良好”水平。具體來看,該取水口對于取水口建設(shè)方面的管理相對較好,得分為86.89分;而在運行管理方面得分較低,為82.95,需要加強相關(guān)管理和監(jiān)管措施。此外,在具體實證分析過程中,還可以發(fā)現(xiàn)該取水口在實際管理中存在以下3個問題:

1)監(jiān)管不到位:專家考察發(fā)現(xiàn),該取水口的實際管理人員缺乏相關(guān)知識和技能,導致管理不到位,監(jiān)管不嚴格。同時,相關(guān)部門對于該取水口的監(jiān)管也存在疏漏。

2)環(huán)境污染問題:在專家實地考察中,發(fā)現(xiàn)該取水口周邊環(huán)境存在污染現(xiàn)象,對于水質(zhì)造成一定影響。

3)安全生產(chǎn)管理問題:該取水口在實際管理中存在一定的安全生產(chǎn)隱患,如防護設(shè)施不完備、消防設(shè)施缺乏等。

4 結(jié)論與建議

文章基于層次分析法和灰色模糊評價模型,對取水口規(guī)范化管理進行了評價。通過構(gòu)建評價指標體系,確定各指標的權(quán)重,建立灰色評價矩陣和白化權(quán)函數(shù),計算灰色關(guān)聯(lián)度和綜合得分,對黑龍江省雙鴨山市某非農(nóng)業(yè)取水口的規(guī)范化管理水平進行了實證分析。文章的主要創(chuàng)新點是將層次分析法和灰色模糊評價模型相結(jié)合,構(gòu)建了一個具有層次結(jié)構(gòu)和灰色模糊關(guān)聯(lián)度的評價模型,既能充分考慮各個指標的權(quán)重和相互影響,又能有效處理數(shù)據(jù)缺失和模糊性。主要結(jié)論和建議如下:

1)根據(jù)評價結(jié)果,該非農(nóng)業(yè)取水口的規(guī)范化管理水平為良好,得分為83.83分。該取水口在取水口方面得分較高,表明其對于取水口建設(shè)方面的管理相對較好;而在管理方面得分較低,需要在取水許可、取用水臺賬、取用水日常監(jiān)管、水資源費征收等方面加強相關(guān)管理和監(jiān)管措施。

2)通過專家實地考察和調(diào)研,發(fā)現(xiàn)該取水口在實際管理中存在著不規(guī)范、不科學等問題,如監(jiān)管不到位、環(huán)境污染問題、安全生產(chǎn)管理問題等,這些問題不僅影響了取水口的安全性和可持續(xù)發(fā)展性,也違反了國家相關(guān)政策法規(guī)的要求。

3)針對上述問題,為了改進取水口的規(guī)范化管理,建議加強對取水口的監(jiān)管和管理,完善規(guī)章制度,加強對安全設(shè)施的維護和更新,并嚴格執(zhí)行管理措施。同時,還需要加強對農(nóng)民的宣傳和教育,提高其對取水口管理的重視程度,以保障取水口的安全、合法和可持續(xù)發(fā)展。

4)文章采用的層次分析法和灰色模糊評價模型相結(jié)合的評價方法具有一定的優(yōu)勢和適用性,能夠充分考慮各個指標的權(quán)重和相互影響,又能有效處理數(shù)據(jù)缺失和模糊性。但也存在評價指標體系的完善性、數(shù)據(jù)來源的可靠性、評價結(jié)果的敏感性等一些不足之外,需要在今后的研究中進一步擴大樣本范圍、優(yōu)化指標體系、驗證評價結(jié)果等方面進行改進和完善。