农村水利现代化预警管理体系研究

辛方勇,蒋天华

(浙江省钱塘江管理局,浙江 杭州 310016)

1 问题的提出

预警一词最早出现于军事领域,由于军事在一个国家和民族的生存与发展进程中具有特殊的价值和作用,因此预警管理在军事领域得到了发展和完善。随着预警在军事领域的发展,它逐渐走向民用领域。在20世纪50年代,美国提出了“程式性调控制度”,这实际上是最早的预警分析;20世纪60年代,美国商务部逐月发表以数据和图标2种形式提供宏观经济景气动向;我国从20世纪80年代开始注意到宏观经济的周期波动特性,1989年开始进行宏观经济预警的理论研究,20世纪90年代初步建立了具有中国特色的监测预警系统。随后预警管理广泛应用于环境、气象、航空、金融、企业管理等领域。在水利系统,预警管理主要用于水质监测。此外,还用于干旱预警、洪水预报预警、泥石流预警,水利工程安全预警、作物需水量监测预警等[1]。

目前,在水利现代化建设过程中,有必要从预警角度,根据各地农村水利现代化建设现状,预测其发展趋势,管理指导投资方向和领导决策,使农村水利现代化建设朝着良性 (安全、可持续)方向发展。农村水利现代化预警管理是对农村水利建设定量化管理决策的一种有意探索。

2 预警管理的内涵

农村水利—农业—社会经济复合系统在发展过程中,复合系统本身以及各子系统的发展有良性(安全、可持续)和恶性2种状况,即预警管理中的正常状态和灾时状态,而且2种状态交互发生、互相转化。在农村水利系统发展演化过程中,如果可以提前测度、至少是判断农村水利系统的状态及其发展方向,对于灾时状态提前发出警告,并采取相应对策,就可以使农村水利系统向着良性方向发展。

“警”是事物发展过程中出现的极为不正常的情况,也称警情。预警是对某警情的现状和未来进行测度,并对非正常状态的时空范围和危害程度事先发出警告,以及提出相应的防范措施。农村水利现代化预警管理,是在科学理论指导下,采用一系列监测、预警的技术方法,针对一定地区范围内的水利现代化系统的现状和未来进行测度,评价水利现代化状态及其是否朝向良性方向发展,通过“示器”或 “指示灯”将不正常状态事先向人们发出警报,并提出解决方法,从而达到地区水利现代化的安全、可持续发展[2]。

在逻辑上,农村水利现代化预警管理应由这样几个部分构成:明确警义、寻找警源、分析警兆、预报警度和排出警患[3]。其中,明确警义是大前提,是预警研究的基础;寻找警源是对警素产生原因的分析,是排除警患的基础;分析警兆是关联因素的分析,是预报警度的基础;预报警度则是排除警患的根据,而排除警患是预警目标所在。以上的预警逻辑实质是果—因—果分析的具体化。

3 预警管理指标体系

一般预警方法有指标预警法、统计预警法和模型预警法。指标预警法具有简单、实用和快速的特点,也是统计预警法和模型预警法的基础。无论采用什么样的预警方法,选择和确定预警指标都是预警研究的核心问题之一。农村水利现代化预警管理旨在为农村水利现代化建设的宏观调控提供信息依据,它的特点在于预报,即以足够长的领先时间做出警报,以便有足够的时间酝酿调整措施和组织实施。笔者在参考了前人研究的基础上[4-7],构建出了预警管理指标体系框架(见图1)。预警管理指标体系计算模型是在基于层次分析法的模糊综合评价模型 (AHP-FCE)的基础上引入各预警指标的警限,对其预警指标原始数据进行标准化处理,消除各预警指标的量纲效应。通过对预警指标体系中各指标的衡量,借助评价方法,就可以实现对某类警素是否已经出现,不久将来是否可能出现,以及警度如何等做出判断,判断农村水利现代化发展状态。

图1 农村水利预警管理指标体系框架图

3.1 预警指标的分类

根据农村水利现代化预警管理的组成,预警指标主要有警情指标、警源指标和警兆指标。

3.1.1 警情指标

警情指标是农村水利现代化预警管理研究对象的描述指标,也就是农村水利现代化复合系统业已存在或将来可能出现的各种问题。农村水利现代化复合系统是一个复杂的整体,它由多个子系统构成,复合系统及其子系统在发展过程中会受到各种因素的干扰,既包括自然的和人为的因素,也包括内部的和外在的因素,致使农村水利现代化复合系统在发展过程中出现各种各样的问题,警情指标就是对这些问题的描述指标,也就是所谓的警素。例如农村水生态环境恶化、地区经济发展停滞所带来的水利投入减少等,都使农村水利现代化复合系统偏离了良性发展轨道,就可以认为农村水利现代化复合系统产生了警情。

3.1.2 警源指标

用来描述和刻划警情产生根源的统计指标就是警源指标。例如,水生态环境恶化,其警源指标可能是污水治理达标率降低,或人为的毁林开荒等引起水土流失等。寻找警源既是分析警兆的基础,也是排除警患的前提。不同警素的警源指标可能相同,也可能不同。即使同一警素在不同的时空范围内,警源指标也可能不同。

3.1.3 警兆指标

用来描述和刻划警素发生异常变化、导致警情爆发的先兆指标即为警兆指标。警兆指标又称先导指标或先行指标,它是预警指标的主体,是唯一能够直接提供预警信号的一类预警指标。因此,警兆指标是预警管理指标体系的重要组成部分。

警情指标、警源指标和警兆指标密切相关,警情指标是预警研究的对象,是农村水利现代化复合系统已存在或潜伏着的问题;警情产生于警源,又必然要产生警兆;根据警兆指标的变化状况,联系警兆的报警区间,参照警素的替限确定和警度划分,并结合未来情况作适度的修正,便可以预报警素的严重程度,即预报警度;根据警素的警度,联系警源指标,对症下药,采取相应的排警措施,以便实现有效的宏观调控。

3.2 警限划分

指标体系确定后,需要确定农村水利现代化预警管理各项指标的预警警限,以及由警限所划分的指标的状态和等级。

将指标的状态分为4种,即良性、弱良性、偏恶性和恶性,分别对应无警、轻警、中警和重警4种警度,并根据交通信号灯,不同状况对应不同颜色(绿、蓝、黄、红色)的灯。各信号灯的含义如下:

“红灯”表示评价系统的状态为“恶性”,其综合分值为80～100,系统状态极其不正常。此时应寻找警源(复合系统某子系统及相关指标),采取紧急措施,使其逐渐恢复正常状况。

“黄灯”表示评价系统的状态为“偏恶性”,其综合分值为50～80,系统状态不正常。应寻找警源 (复合系统某子系统及相关指标),采取措施,使其逐渐恢复正常状况。如果由“黄灯”转为 “红灯”,则系统状态迅速恶化;如果由 “黄灯” 转为“蓝灯”,则系统状态有所改善。如果由“红灯”转为“黄灯”,则系统状态稍有改善。

“蓝灯”表示评价系统的状态为“弱良性”,其综合分值为20～50,系统状态基本正常。

“绿灯”表示评价系统的状态为“良性”,其综合分值为0～20,系统状态良好。如果由 “绿灯” 转为 “蓝灯”,则系统状态缓慢恶化;如果由 “蓝灯”转为“绿灯”,则系统及其子系统朝着 “安全、持续”的方向发展,此时复合系统处于良性循环阶段。

预警指标的状态、警度、分数及对应的信号灯对应关系见表1。

表1 预普指标的状态、等级及信号灯表

3.3 数据处理

各项预警指标不仅在数值上相差很大,而且单位不一致,需要对指标值进行数据处理。由于这里引进了警限和状态分数上下限,所以在进行数据处理前,首先根据预警指标的指标值与该指标的警限值相比较,从而得到该预警指标所处的状态,然后对应下列3种类型进行数据标准化处理。

3.3.1 成本型指标(指标值越小状态越好)

对于这种情况,根据指标值所处状态,按下面的公式映射到相应的分数:

式中:分数上、下限为指标所处状态的分数上限和下限,如 “恶性”状态的分数上限是100,下限是80,由表1可知:预警上、下限是指标值所处状态的预警上限和下限。

3.3.2 效益型指标(指标值越大状态越好)

对于指标值越大越好的指标,根据指标值所处状态,按下面的公式映射到相应的分数:

3.3.3 中间型指标

对于中间型指标,根据指标值所处状态,按下面的公式映射到相应的分数:

(1)指标值处于“良性”状态时,计算公式为:

(2)指标值处于非 “良性”状态时,分2种情况:指标值越小越好 (即:越小越接近最优中间值的情况)时,计算公式采用式(1);指标值越大越好(即:越大越接近最优中间值的情况)时,计算公式采用式(2)。

需要说明的是,计算分数时,需要给出警限的上限和下限,而有些指标在 “良性” 状态或 “恶性”状态时,其警限没有上限或下限。对这种情况采取如下方法处理:

(1)没有预警上限时,将预警下限值的2倍作为上限。对于百分率指标或系数指标,如果2倍的预警下限值大于该指标的最优值,则预誓上限为最优值。

(2)没有预警下限时,将零作为下限。

3.4 预替管理模型

利用上述的数据处理方法将预警指标体系中因子指标原始数据进行标准化处理,以标准化后的指标值r(i,j)为元素组成评价指标的模糊预警矩阵R=(r(i,j)n×m,根据公式(4)计算出预警判断矩阵各元素,组成预警判断矩阵。然后沿用评价体系中建立的AHP-FCE数学模型对判断矩阵进行一致性检验、修正、推求预警管理体系各个层次的权重,进行预警管理的综合评价。

4 结 语

将预警管理的概念引入农村水利现代化体系中,也是此文的一个有意尝试。本文从农村水利现代化预警管理的概念、预警管理的构成2个角度阐述了预警管理的内涵,介绍了预警管理的程序,预警指标的分类,预警指标体系的功能,以及警限的划分。根据上述的程序构建了农村水利现代化预警管理体系框架,建立了基于层次分析法的模糊综合评价模型进行预警管理体系综合评判,从而对警情进行测度,以便管理部门及时、准确决策,使整个系统向安全、可持续方向发展。

[1]佘廉.企业预警管理论 [M].石家庄:河北科技出版社,1999.

[2]李健.关于水资源发中的预测预警系统研究 [J].水利水电科技进展,2000(3):101-109.

[3]罗帆,佘廉.水资源开发管理危机的早期诊断及预警管理[J].经济理论与经济管理,2001(7):61-65.

[4]左东启,戴树声.水资源评价指标体系研究 [J].水科学进展,1996(5):52-58.

[5]刘恒,耿雷华,陈晓燕.区域水资源可持续利用评价指标体系的建立[J].水科学进展,2003(12):12-18.

[6]朱慧峰,秦复兴.上海市万元GDP用水量指标体系的建立川[J].中国给水排水,2003(19):28-34.

[7]冉连起.对水利现代化体系建设的思考[J].北京水利,2003(1):78-85.