基于AHP法的水生態文明評估模型

李桂良

(福建水利電力職業技術學院，福建 永安 366000)

伴隨著國內水資源開發效率不斷提高，中小型城市水生態環境受到不同程度破壞，導致區域經濟發展受到嚴重影響，因此，城市水生態文明越來越受到人們的重視[1]。縱觀國內外水生態文明研究，不僅從多角度建立了評估指標系統，而且對不同地區、不同地貌的指標進行全面性評估。譬如，劉暢等[2]基于水生態系統的壓力、狀態、響應三個方面構建了評估體系，Chao Z等[3]設置水資源承載力指標，Chunhong W等[4]探討水土保持措施的作用。但對于丘陵地帶的山區中小型城市的水生態文明城市的評估，尚且缺乏足夠的關注與研究。鑒此，本文通過AHP法搭建以用水安全、水治理、水循環、水認知、水監督為核心的評估指標體系，分析評價三明市水資源保護和利用狀況，實現山區中小型城市水生態文明合理評估。

1 城市水生態評估模型原理

1.1 模型評估指標體系

實際調查分析三明市現階段水資源狀況，確立涵蓋5方面和26個指標的三級層次評估指標體系[5-6]，見圖1。

圖1表明，城市水生態層次評估模型具有三層，分別為目標層、準則層以及指標層。目標層是水生態評估的最終結果，是整個評價體系的終極目標；準則層是從多個方面來對評價目標進行展開分析，確定出影響目標的關鍵因子和核心要素；指標層用來分析每個方面的細化指標，定量衡量每個指標在各方面中的重要度以及對最終結果的影響程度。本文目標層A為水生態文明，準則層B包括B1用水安全、B2水治理、B3水循環、B4水認知、B5水監督等5個方面，指標層C由C11耗水總量、C12耗水效率、C13水域限制納污指標等26個指標組成。B1用水安全包括耗水總量、耗水效率、水域限制納污以及水域水質達標率4個指標。B2水治理則考慮城市防洪排澇安全、飲用水水質、節水意識、污染的防治力度等影響。完善健康的水循環，提供充沛潔凈的水源，供給整個生態系統必不可少的營養。嚴格的水監督以及不斷提升的水認知，必將推進水生態文明建設持續改善并惠澤于民[7-11]。

1.2 構造各層次判斷矩陣

利用1～9標度法計算B、C兩層內任意要素之間的重要度，標度定義見表1。通過實際調研走訪，構造A-B，B-C判斷矩陣。

圖1 城市水生態各層次評估指標

表1 標度內涵

1.3 權重值運算與一致性驗算

使用幾何平均推算歸一化權重值W。將判斷矩陣P的最大特征值λmax代入式(1)中：

(1)

式中：CI為一致性指標；n表示矩陣的階數；CR為一致性比例；RI為平均隨機一致性指標。當CR<0.1時，矩陣P一致性偏離程度能夠接受，權重計算值誤差較小，否則必須修正矩陣P。

2 模型實例應用

2.1 研究區域概況

“國家森林城市”三明市位于福建省西部，水資源總量超過260億m3，是閩江最重要的水源涵養區之一，森林覆蓋約占三明市的3/4，生物種類和綠色資源極其豐富。三明市注重發揮自身“綠色寶庫”的優勢，積極規劃推進安全生態水系、水資源、水生態建設，生態保護體制機制持續完善，良好的水資源體系正在形成。不過，由于財政投入資金不足，水資源供需矛盾依然存在，尤其是鄉村集中供水覆蓋率和城市工程性缺水比較突出。此外，河流水質仍有較大威脅，如人為造成的水土流失率逐年增大，污水集中處理率偏低，農業和農村的面源污染未得到有效治理等，導致三明市水生態文明呈現逐年下降趨勢。

2.2 模型計算

根據調查研究成果分析，互相比較準則層B的兩個要素之間的相對重要度，進而形成準則層B的判斷矩陣，見表2。

表2 準則層B的判斷矩陣

用水安全是水資源合理利用的前提條件，相對于其他指標來說重要度明顯大一些，因此矩陣賦值較大。水治理關注的是與人民生活密切相關的防洪治澇、污水處理、水質提升等水環境問題，治理的好壞程度直接影響居民的生活質量，因此也是非常重要的，相對其他指標的重要度也會高一些，賦值均大于1。水認知和水監督屬于柔性的非工程措施，在實際評價中存在較大的不確定性，較難準確定量描述實施效果的好壞程度，調查研究表明，這兩個指標對于其他三個指標的重要度稍微低一些，因此賦值較低。通過計算得CR=0.03<0.1，一致性偏離程度能夠接受，同理，計算獲得指標層C的權重值W。

2.3 模型評估成果

圖2計算結果表明，“用水安全、水治理、水循環”三個方面權重均大于0.1，需要重點關注。“水認知、水監督”兩個方面權重值較小，對水生態文明建設的影響較小。基于圖3分析，用水安全方面的“耗水量、耗水效率和水域納污” 三個指標計算值明顯較大，在水生態文明評價中至關重要。

這三個指標反映了當地水資源需求平衡的最低要求，一旦突破，將會對水生態造成巨大威脅，因而這3個指標在所有指標中的重要度最大，屬于關鍵指標。水監督方面的“C53取水許可實施比例”計算值最小，表示對評價結果的影響不大。山區中小型城市水量充沛，同時受到行政管理成本制約，一般不對取水行為設置事前審批，注重對取水行為進行事中監督和事后處罰，例如，對違反法律規定的水污染、水土流失等嚴重影響水生態安全的行為進行監督與處罰。

圖2 準則層B權重計算值

圖3 指標層C權重計算值

3 結 論

本文選取了三明市用水安全、水治理、水循環、水認知、水監督5個方面26項指標，運用AHP法分析模型評估三明市的水生態文明，實例成果表明，耗水量、耗水效率和水域納污是山區中小型城市水生態文明評估的關鍵指標。AHP法計算結果可靠，能夠較為全面的反映地區實際情況，特別是山區中小型城市的資料采集成本高，通過該方法，能夠快速得出問題的核心要素和關鍵問題，從而為山區中小型城市水生態文明的前瞻性規劃提供有益參考。但是，AHP法屬于主觀性很強的方法，評估指標的權重值十分依賴評估專家的從業經驗和崗位能力，計算結果主觀偏向性較強，無法客觀如實地反映水生態文明建設的狀況，還需要引入更多方法降低指標的主觀性，更準確地計算各個指標的權重值，從而促進水生態持續改善。