山東水資源配置和諧性的模糊綜合評(píng)價(jià)

雷放存,宋華嶺,黃延萍

(山東工商學(xué)院 管理科學(xué)與工程學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264005)

半島經(jīng)濟(jì)研究

山東水資源配置和諧性的模糊綜合評(píng)價(jià)

雷放存,宋華嶺,黃延萍

(山東工商學(xué)院 管理科學(xué)與工程學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264005)

從資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)四方面選取指標(biāo)建立指標(biāo)體系,運(yùn)用熵權(quán)法對(duì)山東省的水資源配置進(jìn)行了模糊綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,山東省各市的水資源配置情況有很大差別,水資源配置的和諧程度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?jīng)]有一致性關(guān)系。

熵權(quán)法;模糊綜合評(píng)價(jià);水資源配置

一、引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,水資源供需矛盾問(wèn)題越來(lái)越突出,已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸,因此,越來(lái)越多的學(xué)者致力于水資源配置的研究。趙勇,陸垂裕,肖偉華根據(jù)廣義水資源合理配置的內(nèi)涵、目標(biāo)、研究框架、調(diào)控體系等, 開發(fā)并運(yùn)用廣義水資源合理配置模型(WACM)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域水量-水環(huán)境-水循環(huán)過(guò)程的動(dòng)態(tài)配置與模擬。郭麗君,左其亭從和諧論的角度分析了我國(guó)水資源開發(fā)利用過(guò)程中存在的問(wèn)題,并提出水資源開發(fā)利用相關(guān)方略。李維乾,解建倉(cāng)等人,構(gòu)建了基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的閉環(huán)反饋水資源優(yōu)化配置模型,通過(guò)改變盈余水量回收比例和回收延遲參數(shù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證,表明盈余水量回收機(jī)制設(shè)置合理,且盈余水量全部回收可明顯增加區(qū)域的總供水量。何國(guó)華,汪妮等,建立了基于熵權(quán)的水資源配置和諧性模糊綜合評(píng)價(jià)模型,對(duì)區(qū)域水資源的配置情況進(jìn)行全面分析,為區(qū)域水資源的合理開發(fā)利用和管理提供參考。梁士奎,左其亭以人水和諧為目標(biāo),提出了區(qū)域取用水總量、用水效率和納污能力“三條紅線”指標(biāo),為實(shí)施區(qū)域最嚴(yán)格水資源管理提供依據(jù)。解建倉(cāng),廖文華等人,采用人工魚群算法建立水資源優(yōu)化配置模型并進(jìn)行求解,確定了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益權(quán)重分別為0.4,0.25和0.35作為區(qū)域水資源開發(fā)利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的最佳方案。婁帥,王慧敏等人,基于區(qū)間直覺(jué)模糊群決策的水資源配置方案優(yōu)化方法對(duì)流域水資源配置方案進(jìn)行了排序。宋一凡,郭中小等人,從取水總量、用水效率、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)三個(gè)方面構(gòu)建了二連浩特市水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧度評(píng)價(jià)體系,評(píng)價(jià)體系較好地反映了二連浩特市水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧度,對(duì)北方干旱缺水地區(qū)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)具有借鑒意義[1-8]。

水資源配置和諧性不僅涉及水資源,還涉及經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)狀況和生態(tài)環(huán)境等因素的影響,所以對(duì)水資源配置和諧性的評(píng)價(jià)必須要考慮到各方面因素。本文在借鑒吸取前人成果的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了一套包含水資源自然儲(chǔ)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)狀況和生態(tài)環(huán)境在內(nèi)的多方面指標(biāo)體系,結(jié)合熵權(quán)法運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)的方法對(duì)山東省的水資源配置和諧性進(jìn)行了評(píng)價(jià),以期在對(duì)山東省水資源配置和諧性合理評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上為決策者提供合理參考和建議。

二、山東省水資源配置和諧性分析

(一)指標(biāo)體系的建立

本文從我國(guó)水資源狀況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)狀況和生態(tài)環(huán)境四方面建立了評(píng)價(jià)山東省水資源配置和諧性的一級(jí)指標(biāo),并根據(jù)科學(xué)性、客觀性、系統(tǒng)性和可操作性原則建立了包括地表水資源供給量、人均糧食產(chǎn)量、人均水資源量和污水處理率在內(nèi)的12個(gè)二級(jí)指標(biāo)[9]。具體指標(biāo)體系如表1。

(二)基本原理及模型的建立

1.熵權(quán)法基本原理

本文用熵權(quán)法確定權(quán)重。“熵”源于熱力學(xué),最初見(jiàn)于信息論,反應(yīng)的是物質(zhì)系統(tǒng)的混亂和無(wú)序程度。熵值越小的指標(biāo),其提供的信息量越大,表示該指標(biāo)提供的信息量越大,其熵權(quán)應(yīng)該越大;而提供信息量越小的指標(biāo)熵值越大,其熵權(quán)應(yīng)該越小[10]。在水資源配置和諧性指標(biāo)體系中,每個(gè)指標(biāo)所起的作用是不一樣的,所以用熵權(quán)法確定權(quán)重是合適的,并且相對(duì)于傳統(tǒng)的專家判斷法,熵權(quán)法能夠很好的避免主觀因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。具體方法如下:

表1 山東省水資源配置和諧性模糊綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

設(shè)X={x1,x2,……，xn}為水資源配置和諧性的n個(gè)指標(biāo),m個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象樣本矩陣R=(rij)mn,rij是第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值。矩陣表示如下:

(1)

(2)

2.多層次模糊評(píng)判模型的建立

模糊綜合評(píng)價(jià)是對(duì)多種因素影響的事物做出全面評(píng)價(jià)的一種有效的多因素評(píng)價(jià)方法,其具有定性和定量相結(jié)合的特征,能夠?qū)Τ尸F(xiàn)出模糊性的資料進(jìn)行客觀的定量分析[11]。根據(jù)前文所述,本文的水資源和諧性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)兩個(gè)指標(biāo)層指標(biāo),因此,對(duì)于水資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)都構(gòu)成一個(gè)模糊綜合評(píng)判過(guò)程。即先對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行模糊綜合評(píng)判,再結(jié)合一級(jí)指標(biāo),綜合計(jì)算權(quán)重進(jìn)行模糊評(píng)判得出結(jié)果。具體步驟如下:

(1)確定評(píng)價(jià)因素和評(píng)價(jià)等級(jí)

設(shè)U={u1,u2,……um}為刻畫被評(píng)價(jià)對(duì)象的m種因素(即評(píng)價(jià)指標(biāo));V={v1,v2,……vn}為刻畫每一因素所處的狀態(tài)的n種決斷(即評(píng)價(jià)等級(jí))。

(2)確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本文根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理,并參考《2015山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)水資源公報(bào)》等相關(guān)資料,將水資源配置和諧性劃分為5個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),即非常和諧、和諧、一般和諧、不和諧、極不和諧。各評(píng)級(jí)指標(biāo)的分級(jí)情況如表2所示。

(3)確定隸屬度函數(shù)并根據(jù)隸屬度函數(shù)計(jì)算二級(jí)模糊評(píng)判矩陣

表2 水資源配置和諧性評(píng)價(jià)各指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

為了避免出現(xiàn)等級(jí)間數(shù)值相差不大,而評(píng)價(jià)等級(jí)相差一級(jí)的跳躍現(xiàn)象,先做模糊化處理,構(gòu)造隸屬度函數(shù)如下[12]:

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

其中k1,k3,k5,k7是V5,V4,V3,V2,V1的等級(jí)臨界值,k2,k4,k6分別是V4,V3,V2的中值。根據(jù)隸屬度函數(shù)計(jì)算二級(jí)指標(biāo)的模糊評(píng)判矩陣如下:

(4)計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)值

首先進(jìn)行二級(jí)指標(biāo)的模糊綜合評(píng)價(jià)Bk=Wk*Rk,再由二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果得到的一級(jí)評(píng)價(jià)矩陣R和熵權(quán)法確定的一級(jí)指標(biāo)權(quán)重W對(duì)山東省水資源配置和諧性進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)B=W*R。

(三)山東省水資源配置和諧性分析

山東省位于溫帶季風(fēng)性氣候區(qū),2014年全省平均年降水量518.8mm,比上年681.7mm 偏少23.9%,比多年平均679.5mm偏少23.7%,屬枯水年份。2014年全省水資源總量為 148.44億m3,其中地表水資源量為76.61億m3、地下水資源與地表水資源不重復(fù)量為71.83 億m3。2014年全省總供水量為214.52億m3。其中,當(dāng)?shù)氐乇硭┧空?7.5%、引黃供水量占29.0%,地下水供水量占40.1%、其它水源供水量占3.4%。海水直接利用量為55.72 億m3。2014年全省總用水量為214.52億m3。其中,農(nóng)田灌溉用水占59.5%、林牧漁畜用水占8.9%、工業(yè)用水占13.3%、城鎮(zhèn)公共用水占3.4%、居民生活用水占12.2%、生態(tài)環(huán)境用水占2.7%。2014年實(shí)測(cè)294個(gè)水功能區(qū),其中年均值水質(zhì)達(dá)到Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)的有1個(gè),占0.3%;水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)的有46個(gè),占15.6%;水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的有84個(gè),占28.6%;水質(zhì)符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的有54個(gè),占18.4%;水質(zhì)符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的有50個(gè),占17.0%;水質(zhì)為劣Ⅴ類的有59個(gè),占20.1%。具體指標(biāo)如表3。

首先根據(jù)式(1)和式(2)計(jì)算二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重:W1=(0.408 0.263 0.329),W2=(0.294 0.352 0.354)W3=(0.364 0.342 0.294),W4=(0.355 0.366 0.279).

再以濟(jì)南市為例,對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)

=(0.7578 0.2422 0 0 0)

=(0.2391 0.1957 0 0 0)

=(0 0 0.2531 0.4884 0.2586)

=(0 0.0558 0.4157 0.3003 0.2282)

根據(jù)最大隸屬度原則和二級(jí)指標(biāo)評(píng)判結(jié)果可見(jiàn),濟(jì)南市水資源配置和諧性水資源子系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)都是極不和諧的,社會(huì)子系統(tǒng)配置和諧,但生態(tài)配置也是只是一般和諧。

根據(jù)上文所述數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理得到表4。

根據(jù)二級(jí)指標(biāo)模糊評(píng)判結(jié)果R和熵權(quán)法確定的一級(jí)指標(biāo)權(quán)重W,對(duì)濟(jì)南市水資源配置和諧性進(jìn)行模糊評(píng)判如下:

=(0.2231 0.1157 0.2281 0.2225 0.2107)

可見(jiàn),濟(jì)南市水資源配置和諧性最終評(píng)價(jià)等級(jí)為一般和諧。

同理可得山東省其他幾個(gè)市的水資源配置和諧性的等級(jí)情況,列表5。

表3 山東省水資源配置和諧性模糊綜合評(píng)價(jià)樣本指標(biāo)取值

續(xù)表3 山東省水資源配置和諧性模糊綜合評(píng)價(jià)樣本指標(biāo)取值

表4 指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

續(xù)表4 指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

表5 山東省其他市水資源配置和諧性模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

三、結(jié)果分析及對(duì)策

根據(jù)上面的分析結(jié)果可知,濟(jì)南和濰坊的水資源配置屬于一般和諧,說(shuō)明水資源配置已經(jīng)處于臨界狀態(tài)。從表2可知影響濟(jì)南水資源配置和諧性的主要指標(biāo)是工業(yè)萬(wàn)元產(chǎn)值能耗、植被覆蓋率和人均綠地面積;影響濰坊水資源配置的主要因素是人均水資源量和人均GDP。青島、淄博和棗莊的水資源配置屬于和諧狀態(tài),說(shuō)明這些地區(qū)水資源配置達(dá)到了和諧標(biāo)準(zhǔn),這3個(gè)地區(qū)的相似之處是植被覆蓋率和人均綠地面積都比較高。德州的水資源配置屬于非常和諧,說(shuō)明該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展遵循了可持續(xù)原則,實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)和諧發(fā)展。針對(duì)各市水資源配置和諧性結(jié)果和主要影響因素分析,就山東省水資源配置提出一下幾條建議:

第一,科學(xué)充分地利用好再生水資源。山東是一個(gè)缺水的省份,人均水資源占有量不到全國(guó)的1/6。南水北調(diào)工程每年可為山東省調(diào)引長(zhǎng)江水13.53億立方米,而山東每年產(chǎn)生的再生水資源高達(dá)48億立方米,是調(diào)水的3倍多。充分利用再生水資源對(duì)山東的意義顯而易見(jiàn)。

第二,增加植被覆蓋率。相對(duì)于德州,濟(jì)南的人均GDP雖然要高很多,但德州的植被覆蓋率和人均綠地面積卻比濟(jì)南高很多,這說(shuō)明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和水資源的配置和諧程度不一定成正比,一些城市應(yīng)該利用經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)做好綠化工程,提高植被覆蓋率,更好地推動(dòng)生態(tài)環(huán)境的發(fā)展。

第三,完善水資源管理措施。因?yàn)樗Y源管理措施不到位,部分和諧性指標(biāo)水平較低,因此管理部門需要加強(qiáng)水科學(xué)知識(shí)和水資源稀缺性認(rèn)識(shí)的宣傳和法律法規(guī)的普及;完善市場(chǎng)機(jī)制,在行政處罰或罰款措施的確定上,確保違法成本大于守法成本;強(qiáng)化政府責(zé)任意識(shí),完全的市場(chǎng)配置不僅會(huì)忽視生態(tài)安全和社會(huì)安全,而且會(huì)阻礙經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化升級(jí),從長(zhǎng)遠(yuǎn)看不適宜可持續(xù)發(fā)展;完善社會(huì)公眾和利益相關(guān)者參與的保障機(jī)制,社會(huì)公眾和利益相關(guān)者參與不僅是民主政治的體現(xiàn),也是社會(huì)公眾和利益相關(guān)者維護(hù)自己利益,政府創(chuàng)新社會(huì)管理的途徑。

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[責(zé)任編輯:劉 煒]

10.3969/j.issn.1672-5956.2017.01.004

2016-09-19

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目項(xiàng)目“煤炭資源整合協(xié)同博弈管理機(jī)制、策略與效果評(píng)價(jià)研究”(71373148);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目項(xiàng)目“基于格空間信息熵尺度的煤礦企業(yè)系統(tǒng)管理復(fù)雜性測(cè)度理論與方法研究”(70771060)

雷放存,1990年生,男,安徽池州人,山東工商學(xué)院碩士生,研究方向?yàn)橘Y源管理與復(fù)雜性研究,(電子信箱)LFC900000@163.com。

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A

1672-5956(2017)01-0020-08