区域农村水利保障能力的评价方法及实证研究*

唐 韬，汤尚颖，孔 雪

(中国地质大学 (武汉)经济管理学院，武汉 430074)

目前，学术界关于农村水利问题的研究成果主要集中在农村水利基础设施建设评价、农村水利现代化评价以及农村饮水安全问题等方面，如陈昭玖等［1］以江西为例，构建小型农村水利工程发展的长效机制研究、候维东［2］以3个准则、5个层次建立了井灌项目综合评价指标体系，对井灌工程项目综合效益进行了评价;李晓等［3］以总体指标、主题指标和群体指标三个指标层次为基础，构建了山东省农村水利现代化建设评价指标体系，并通过建立农村水利现代化水平评价模型，对山东省农村水利现代化建设水平进行了系统评价;欧建锋等［4］建立了包括4个一级指标、9个二级指标和26个三级指标在内的江苏省水利现代化评价指标体系，采用主成分分析法对江苏省13个省辖市的水利现代化水平进行了综合评价与排序;朱丽娟等［5］以粮食主产区农户节水灌溉采用意愿分析。就当前的研究成果而言，一方面它们从不同的层面反映了中国农村水利改革与发展的基本情况，部分回答了中国在农村水利改革与发展中政府和社会比较关注的问题，对促进中国农村水利的改革与发展具有积极的推动作用;而另一方面它们对区域农村水利保障能力的研究鲜有涉及，研究领域比较局限，研究内容略显单一。

1 区域农村水利保障能力评价指标体系构建

本部分在选择评价指标、设计保障能力指数的基础上，着力构建区域农村水利保障能力评价指标体系基本框架。

1.1 指标选择

该文从农村水利的基本功能出发，结合经济社会发展的趋势和农村经济社会发展的实际情况，以农村水利保障能力为总目标，将工程建设保障能力、农田生产保障能力、饮水安全保障能力、生态环境保障能力和可持续发展能力5个方面作为基本考察点，选取农民人均纯收入、农村水利投资系数、旱涝保收系数、有效灌溉系数、饮水安全率、干旱受灾面积率、洪涝受灾面积率、水土流失治理率、节水灌溉工程控制面积比例、农村水利投资占水利投资比重10个指标作为具体的评价对象，建立起农村水利保障能力评价指标体系，为区域范围内农村水利保障能力的综合评价奠定基础。

1.2 指标体系

根据上述对区域农村水利保障能力评价指标的选取、分析和说明，该文以总指标“区域农村水利保障能力”作为目标层，将工程建设保障能力、农田生产保障能力、饮水安全保障能力、生态环境保障能力和可持续发展保障能力作为一级指标，并将其进一步分解，相应地选择和设立了10个二级指标，进而从3个层次、5个方面建立起区域农村水利保障能力评价指标体系。

2 区域农村水利保障能力评价方法选择

2.1 运用层次分析法确定权重

2．1．1 建立层次结构模型［7］(图1)

图1 指标体系层次结构

2．1．2 构造判断矩阵［6］(表 1)

表1 1～9标度法含义

2．1．3 层次单排序及其一致性检验

首先，求解判断矩阵的最大特征值λmax所对应的归一化特征向量W=(w1，w2，…，wn)，其中的各个分量wi就是相应指标的单排序权重，也即本层次相应因素对上一层次某一因素的相对重要性的排序权重值。其次，检验判断矩阵的一致性，计算随机一致性指标CI和随机一致性比率CR，其中CI=(λmaxn)/(n-1)CR=CI/RI，RI为平均随机一致性指标，可通过平均随机一致性指标对照表得到。当CR＜0．1时，认为判断矩阵具有满意一致性，否则，需要对判断矩阵的元素取值进行调整。

2．1．4 层次总排序及其一致性检验

首先，逐层计算各层次中的各个因素关于总目标层的相对重要性权值。其次，检验层次总排序的一致性，同层次单排序一样由高到低逐层进行，如果层次总排序通过一致性检验，那么所求得的指标权值就是各指标的最终权重。

2.2 运用线性评价模型进行综合评价

2．2．1 原始数据标准化

在区域农村水利保障能力评价指标体系中，既有定性指标，也有定量指标。由于各个指标的单位不同，数值大小不一，为了消除不同指标量纲以及数量级差异的影响，并且把定性指标与定量指标统一起来，因此需要把各指标所对应的原始数据标准化。而经过进一步分析可知，区域农村水利保障能力评价指标体系所涵盖的10个二级指标均能确定出理论上的最优值与最差值，故采用极差变换法对各指标的原始数据进行标准化处理。具体过程是:令最优值为1，最差值为0，处于最优值与最差值之间的数据按以下公式做标准化处理:

(1)正指标标准化，即数值越大越好的指标，可按如下方式进行标准化处理:

(2)逆指标标准化，即数值越小越好的指标，可按如下方式进行标准化处理:

(3)适度指标标准化，即处于某一个区间为最优的指标，可按如下方式进行标准化处理:

其中，xij、rij分别表示第j个指标的原始数值和标准数值，分别表示第j个指标可接受的最差值与最优值，[p1，p2]表示指标xij的最优区间。

2．2．2 运用线性评价模型进行综合评价

(1)计算综合得分。基于对农村水利基本功能的认识和理解，首先将区域农村水利保障能力分成了5个方面，进而分解为10个具体评价指标，然后采用层次分析法确定出了各指标的权重，最后以线性评价模型为基础对区域农村水利保障能力进行综合评价。那么，区域农村水利保障能力综合评价模型如下:

其中，S表示农村水利保障能力，G、P、U、E、D分别表示工程建设保障能力、农田生产保障能力、饮水安全保障能力、生态环境保障能力和可持续发展保障能力，ki(i=1，…，5)表示各项保障能力的系数。

(2)确定评价等级。根据区域农村水利保障能力程度划分标准，我们已将评价等级以百分制的形式加以量化，对照规定的不同分值划分的等级，便可以得知S、G、P、U、E、D分别处于哪个等级水平。那么，根据评价对象的综合得分以及评价对象所属的评价等级，便可进行系统分析并给出评价结论。

3 湖北农村水利保障能力的实证分析

3.1 数据来源

该文以2000～2010年的水利数据为基础，对湖北农村水利保障能力进行综合评价，数据主要来源于2001～2011年湖北省及全国《水利统计年鉴》、《水利统计公报》和《统计年鉴》。

3.2 评价过程

3．2．1 指标权重的确定

该文主要采用专家咨询法和1～9标度法 (表1)，通过邀请专家对农村水利保障能力评价指标体系中目标层、准则层、方案层等各因素的相对重要程度进行两两比较打分，建立了AHP量化的判断矩阵A-Bi、Bi-Cj，然后运用Matlab软件计算出各个判断矩阵的最大特征值λmax及对应的归一化特征向量W，最后根据随机一致性指标CI和平均随机一致性指标RI计算出随机一致性比率CR，进而检验判断矩阵的一致性，最终确定出各指标的权重系数。

(1)一级指标权重的确定。根据1～9标度法，将准则层B中各行指标与其对应的列指标进行比较后标度，构造出A-Bi判断矩阵，再运用Matlab软件计算该判断矩阵的最大特征值λmax及其对应的归一化特征向量W、一致性指标CI值、平均随机一致性指标RI值和随机一致性比率CR值 (表2)

表2 A-Bi判断矩阵及权重系数结果 (i=1，2，3，4，5)

(2)二级指标权重的确定。二级指标 (方案层C)权重的确定与一级指标 (准则层B)权重的确定方法和过程相同。根据二级指标 (方案层C)相对于一级指标 (准则层B)的重要性来确定二级指标的权重 (表3～表6)。

表3 B1—C1j判断矩阵及权重系数结果 (j=1，2)

表4 B2—C2j判断矩阵及权重系数结果 (j=1，2)

表5 B4—C4j判断矩阵及权重系数结果 (j=1，2，3)

表6 B5—C5j判断矩阵及权重系数结果 (j=1，2)

判断矩阵的一致性检验可以通过随机一致性比率CR(其中，CR=CI/RI)来判断:当CI=0时，表示判断矩阵具有“完全”一致性，评估结果可靠;当CI≠0且CR＜0．1时，表示判断矩阵具有“满意”一致性，评估结果仍然可靠;否则，需要对判断矩阵进行相应地调整。那么，由以上运算结果可知，CI=0或CR值均小于0．1，表明各判断矩阵具有“完全”一致性或“满意”一致性，全部通过一致性检验。

3．2．2 层次单、总排序及一致性检验

根据以上成对判断矩阵与权系数赋值结果，可分别求得个指标的权重系数，并进行层次单排序。同时，利用Matlab软件可以进一步求出方案层C、准则层B相对于目标层A的权重，并进行层次总排序和总体一致性检验。

(1)层次单排序。层次单排序是各层次相对于上一级层次的权重排序。根据表3～6中各指标的权重排序及赋值情况，可以得到准则层、方案层各层次、各部分单排序结果 (表7)。

(2)层次总排序及一致性检验。层次总排序是各层次相对于目标层的权重排序。运用Matlab软件可以计算出准则层B相对于目标层A的权重和排序，以及方案层C相对于目标层A的权重和排序 (表8)。

最后，利用Matlab软件，可以进一步得到农村水利保障能力评价指标体系总体一致性检验的结果(表9)。

表7 农村水利保障能力评价指标体系各层次单排序

表8 农村水利保障能力评价指标体系各层次总排序

由检验结果可知，B-C层各部分的一致性指标CI均等于0，表明准则层B方案层C的总体一致性检验结果为“完全”一致性，检验结果可靠。A-B层的随机一致性比率CR=0．015 2＜0．1，表明目标层A—准则层B的总体一致性检验结果为“满意”一致性，检验结果可靠。综上，指标体系各层均通过一致性检验，具有“满意”的一致性。

表9 农村水利保障能力评价指标体系层次总排序一致性检验

3．2．3 数据标准化处理

按照上述极差变换法，我们需要对表9中的相关指标进行标准化处理。首先，经分析可知，以上10个二级评价指标可以分为两类:第一类是正指标，即数值越大越好的指标，包括农民人均纯收入(C11)、农村水利投资系数 (C12)、旱涝保收系数(C21)、有效灌溉系数 (C22)、饮水安全率 (C31)、水土流失治理率 (C43)、节水灌溉工程控制面积比例 (C51)和农村水利投资占水利投资比重 (C52);第二类是逆指标，即数值越小越好的指标，包括干旱受灾面积率 (C41)和洪涝受灾面积率 (C42)。其次，结合表1中所确立的各评价指标的最优值与最差值，利用 (1)式对第一类指标进行数据的标准化处理，利用 (2)式对第二类指标进行数据的标准化处理，其结果见表10。

3．2．4 利用线性评价模型进行综合评价

(1)计算综合得分。首先，以10个二级评价指标为基础，按照层次单排序中所确定的方案层 (二级指标)相对于准则层 (一级指标)的权重，加权求得G、P、U、E、D这5个分项保障能力的数值;然后，按照层次总排序中所确定的准则层 (一级指标)相对于目标层 (总指标)的权重，利用线性评价模型计算出湖北农村水利保障能力的综合评价得分，计算结果见表11。

(2)确定评价等级。针对湖北农村水利保障能力S以及各分项保障能力G、P、U、E、D的得分值，按照农村水利保障能力不同程度的划分标准，我们最终得到了湖北农村水利保障能力 (S)以及工程建设保障能力 (G)、农田生产保障能力 (P)、饮水安全保障能力 (U)、生态环境保障能力 (E)和可持续发展保障能力 (D)的具体评价等级，评价结果见表12。

表10 2000～2010年湖北省农村水利保障能力评价指标标准数据

表11 2000～2010湖北省年农村水利保障能力综合评价得分

表12 2000～2010年湖北省农村水利保障能力评价等级

3.3 结果分析

根据湖北省农村水利保障能力评价结果，结合表2和表3所示的湖北农村水利发展的基本情况，不难发现，2000～2010年湖北农村水利保障能力虽已呈现出逐年增强的良性发展趋势，但整体水平较低，尚处于中、低层次的培养和发展阶段。其原因主要存在于以下几方面:一是农村水利基础设施投入与建设严重不足;二是受灾程度居高不下;三是饮水安全问题比较突出。

4 结论

文章首先以区域农村水利保障能力为总目标，选取了5个一级评价指标和10个二级评价指标，从3个层次、5个方面建立起了区域农村水利保障能力评价指标体系，以湖北省为例对农村水利保障能力评价方法进行检验，形成了以下主要研究结论。

(1)运用层次分析法分析得出农民人均纯收入、农村水利投资系数、农村水利投资占水利总投资比重这三项指标是考核农村水利工程建设与可持续发展能力的重要指标。

(2)在构建的指标体系中，旱涝保收系数、有效灌溉系数、饮水安全率和水土流失治理率这四项指标对区域范围内农村水利保障能力的整体评价至关重要。

(3)干旱受灾面积率和洪涝受灾面积率两项指标无疑会对农村水利保障能力综合评价产生负面影响。

因此，加强农村水利的建设与管理，重视农村水利工程技术与服务技术的研发、应用与推广，着力减小受灾比率，切实增强农村水利保障能力以更好地推动农村经济社会的可持续发展就显得尤为重要。

［1］陈昭玖，万小兵，周波，等．构建小型农村水利工程发展的长效机制研究．中国农业资源与区划，2006(4):45～49

［2］侯维东，徐念榕．井灌节水项目综合评价模型及其应用．河海大学学报，2000(3):90～94

［3］李晓，宋志强，许纪富．山东省农村水利现代化评价指标体系研究．水利发展研究，2005(5):23～29

［4］欧建锋，叶健，程吉林．主成分分析法在江苏水利现代化评价中的应用．人民长江，2010，41(02):97～100

［5］朱丽娟，向会娟．粮食主产区农户节水灌溉采用意愿分析．中国农业资源与区划，2011，(12):17～21

［6］张宏斌、葛娟，等．运筹学方法及其应用．北京:清华大学出版社/北京交通大学出版社，2008

［7］张从军，李辉，鲍运圣，等:经济运筹方法，上海:复旦大学出版社，2009