我国农村水利现代化评价指标体系与评价模型

刘洪超,杨路华,陈 凯,曹 颖

(河北农业大学城乡建设学院,河北保定 071000)

我国农村水利现代化评价指标体系与评价模型

刘洪超,杨路华,陈 凯,曹 颖

(河北农业大学城乡建设学院,河北保定 071000)

根据农村水利现代化的内涵,建立一个2层6类共26个指标的农村水利现代化评价指标体系,调查获得评价指标初始值,再将各个指标标准化并确定各指标的阈值。构建数学模型,运用层次分析法获得初始权重,进一步得出组合权重,最后利用组合赋权的综合评价方法对河北省博兴县进行评价,评价结果为0.743,说明目前博兴县农村水利建设处于现代化中等水平,与博兴县实际发展情况相符。

农村水利现代化;评价指标;分层法;组合赋权

我国农村水利建设基础薄弱,防洪除涝能力较低,农村安全饮用水问题得不到有效解决。农村水利现代化旨在满足农业生产、农民生活、农村经济和农村生态环境等多方面需求,提高农业综合生产能力,促进社会发展,这是21世纪我国农村水利所面临的重要任务之一。

我国农村水利现代化评价研究起步较晚,一些理论和方法研究还不太成熟。欧建锋等[1]利用AHP和BP神经网络,结合江苏农村水利的实际情况,构建了农村水利现代化评价模型;朱成立等[2]基于投影寻踪模型和粒子群算法建立了投影寻踪等级评价模型,对江苏省9个典型县进行了评价;尹豪[3]利用多元统计法构建了评价模型,对浙江省农村现代化进行评价;赵然杭等[4]利用模糊可变评价模型对山东省农村水利现代化进行了评价;张颖等[5]采用基于变异系数权重的TOPSIS法计算现状评价指标权重,并对苏北地区典型县的水利现代化评价指标进行了研究。在对农村水利现代化进行评价时,重点是将多个指标转化为一个能够反映评价对象综合情况的指标来进行评价,因此也就要求评价方法能够将各评价指标转化为一个综合指标来反映农村水利现代化实现程度。而权重的确定是综合评价方法的主要内容,关系到多指标评价值向综合评价值的转变。本文采用组合赋权的综合评价方法对农村水利现代化进行评价。

1 农村水利现代化内涵、评价指标及等级划分

1.1 农村水利现代化内涵

农村水利现代化是一个相对概念,是一个动态发展的过程,随着科学技术的提高及社会发展,其内涵也在不断变化。倪文进[6]认为,狭义的农村水利可以简单概括为灌溉排水和农村供水,而广义的农村水利还应包括农村水电、水土保持等内容。苏照福[7]将农村水利的内涵分为农田水利、农村水利和农村水利基本建设3个层次,认为随着经济社会的发展,农村水利应由农田水利发展为包括农田水利、城镇防洪、农村饮用水安全、农田新技术推广、农村水环境建设在内的现代农村水利。

目前我国农村水利现代化可以概括为以提高农业综合生产能力、改善农民生活条件、提高农民生活水平、发展农村经济和保护农村生态环境为目的而建的水利设施[8]。农村水利现代化应以全面发展为理念,注重以人为本,用现代的工业设备装备农村水利,用现代化管理方法武装农村水利,用现代化思维指导农村水利,最终实现水资源的可持续利用和社会的可持续发展,实现人与自然的和谐相处。

1.2 评价指标分析

笔者认为,有必要建立一个指标体系科学合理地评价农村水利现代化发展水平,该指标体系必须能够客观体现农村水利现代化建设水平。结合我国目前的发展情况,同时考虑到各地区间经济发展和科学技术发展水平的现状,农村水利现代化评价指标应包括农村防灾减灾、水资源开发利用、村镇给排水工程、农田灌溉排水工程、农村水环境保护以及农村水利管理6个相互联系、相互作用的建设内容,这六方面反映了经济、社会、生态环境、政策法律以及技术各个领域对农村水利现代化建设的要求[9]。在此基础上,借鉴国际上发达国家以及我国沿海发达地区农村水利现代化标准,参考相关研究[10],建立农村水利现代化评价指标体系。

1.3 评价指标阈值分析及等级划分

农村水利现代化水平是农村水利建设发展所达到水平或者所处阶段,农村水利建设属于社会建设的范畴。农村水利现代化评价指标阈值是对农村水利建设发展水平的预测,预测的基础是农村水利建设现状。农村水利建设发展水平是地域自然环境因素和经济环境因素综合作用的结果。因此,农村水利现代化评价指标阈值是判断农村水利建设是否达到现代化水平的标准。阈值应当符合我国经济发展的要求,体现农村水利建设的现状和发展趋势,目标设置既要体现合理性,同时也要考虑先进性和可行性[11]。阈值的确定方法主要采用定性预测法和定量预测法。定性预测法是针对缺乏历史资料的调查对象通过咨询专家,根据专家意见确定的,定量预测法分为参考相关标准或规范法、对比分析法和趋势外推法。本文确定的阈值是农村水利现代化到2020年所能达到水平的预测。农村水利现代化评价指标及相应阈值分别为:①蓄水工程达标率80%,②堤防工程达标率100%;③应急通讯设备、物资、设施保障水平 90%;④应急预案完善度100%;⑤供水保障能力80%;⑥万元农业生产总值用水量370 m3/万元;⑦万元工业增加值取水量27m3/万元;⑧灌溉水有效利用系数0.6;⑨农村饮水安全达标率100%;⑩村镇排水达标率70%;○11村镇污水处理率60%;○12旱涝保收面积比例70%;○13节水灌溉工程面积比例60%;○14除涝达标率90%;○15盐渍化面积比例10%;○16沟渠工程设施配套率80%;○17沟渠建筑物工程设施配套率90%;○18河道水功能区水质达标率90%;○19湖泊水功能区水质达标率90%;○20地下水超采面积比例2%;○21水土流失面积比例5%;○22大专以上技术人员比例90%;○23基层水利服务机构配置比例90%;○24群众管理组织覆盖率90%;○25信息技术实用度85%;○26工程管理维护费用满足度80%。

利用评价指标获得的评价结果,是一个没有量纲、没有物理意义的介于0～1之间的数值,因此,需要对该数值进行评价等级划分,赋予其物理意义,反映评价结果所属发展等级,衡量地区的农村水利现代化水平程度。评价标准是评价等级分割点的值,合理确定评价标准对农村水利现代化评价至关重要。根据农村水利建设现状、发展规律,并经区间数学卡方检验(Chi-square test),将评价等级分为4类,如表1所示。

表1 农村水利现代化评价等级划分

2 基于组合赋权的综合评价法

2.1 组合赋权法原理

基于组合赋权的综合评价方法是利用层次分析法获得初始权重,对于特殊原因造成的缺项情况,采用分权法对初始权重进行调整得到组合权重,然后对评价指标值加权合成综合评价值。该方法的关键是组合权重的获得。

层次分析法是一种常见的权重确定方法,适合评价指标具有层次结构的评价问题。按照该方法确定的层次单排序是指标体系各层内的相对权重,确定的层次总排序是指标的综合相对权重。农村水利现代化评价指标体系具有层次结构,自上而下分为两层,下层指标从属于上层指标,符合层次分析法的层次结构模型,因此可以通过层次分析法获得权重。当样本指标存在缺项情况时,需要重新分配权重。经分配调整后获得的权重就是组合权重。

2.2 评价指标标准化

由于农村水利现代化评价指标较多,且各个评价指标的量纲不同,无法简单地进行加权合并,需要对数据进行预处理,然后再采用相对比值数据克服量纲差异的问题。

农村水利现代化评价指标中有2个定性指标:应急预案完善度和信息技术实用度。由于评价方法要求评价指标都是定量数据,因此,需要寻找一种定性变量(x)和定量变量(y)间的映射,将定性数据量化为某一定量数据。该映射需要满足以下要求:①当x=0时,y=0;当x取最大值时,y=1。②y(x=0)与y(x=1)间的差距需要相对大一点,以反映“没有”与“有”的差距。③映射需要满足边际效应递增规律,即定性指标越大时,定量指标间的差距也越大。

根据农村水利建设定性指标量化要求,建立的映射函数为

式中:k为指标的最大值。

2.2.2 定量指标标准化

a.正向评价指标标准化。其处理方式为

b.逆向指标标准化。对于逆向指标,直接采用正向指标的比值法处理没有现实意义。现实中,更多关注现实值与目标值的差距。逆向指标的标准化函数为

2.3 组合赋权法的数学模型

基于组合赋权的综合评价方法是利用组合权重对评价指标值线性加权得到综合评价值。假设农村水利建设的组合权重为

7.2.2.1 从业人员进入专间应穿戴清洁的工作服、工作帽、口罩，有下列情形时应用清洗和消毒双手：a）开始工作前；b）处理食物前；c）上厕所后；d）处理生食物后；e）处理弄污的设备或饮食用具后；f）咳嗽、打喷嚏、或擤鼻子后；g）处理动物或废物后；h）触摸耳朵、鼻子、头发、口腔或身体其他部位后。

所评价县指标标准化后的值记为U=(u(1),u(2),…,u(26))。

考虑使用改进层次分析法确定权重w。在AHP的同层次求权重时,采用的方法不是最大特征值法,而是对数最小二乘法,权重优化模型为

约束条件为

式中:n为该层评价指标个数;h为评价值个数;wi为评价指标i的权重;wj为评价指标j的权重;aijk为第k个评价者作出的指标相对重要程度评价值。

该模型的输出结果就是同层次各指标的权重,该方法可以省略各判断矩阵的一致性检验工作。则该县综合评价值F为

2.4 模型的求解

农村水利建设评价指标具有结构层次性,本评价体系共分为2个层次,6个一级指标,26个二级指标。对每一个一级指标均设计了相对重要性调查表,面向水利行业的专家发放,得出一级指标相对重要程度如表2所示。表2中数值代表本指标相对前一个指标的重要性程度;1表示两者同等重要;2表示前者比后者稍重要;3表示前者比后者重要。

表2 一级指标各指标相对重要性比值

为了更好地利用各个专家的知识和经验,采用改进的层次分析法获得各个评价指标权重,选用MATLAB遗传算法工具箱求解,得到的层次单排序结果见表3。

表3 层次单排序

在农村水利建设评价过程中,可能会出现某项评价指标在该地区缺失的问题,这并不代表该项指标值为零,也不能认为其已达到阈值,常用方法就是将其权重分摊到其他评价指标上。分摊后的权重只适用于该地区综合评价。

采用层次内权重按原比例分摊的方法对缺项指标进行权重分摊。假设某地区缺失蓄水工程达标率,则其层内权重0.38按0.62∶0.57∶0.43的比例分摊到堤防工程达标率,应急通讯设备、物资、设施保障水平和应急预案完善度上;当蓄水工程达标率,堤防工程达标率,应急通讯设备、物资、设施保障水平和应急预案完善度指标都缺失时,农村减灾防灾权重调整为0,其权重0.23按0.17∶0.15∶0.15∶0.12∶0.18的比例分摊到其他5个一级指标上。根据样本数据特征对层次单排序调整,按照层次总排序获得的综合权重就是组合权重。

利用式(6),将26个指标值线性加权得到一个综合评价值。综合评价值反映农村水利现代化的综合发展水平,取值在0～1之间。

3 实例应用

3.1 典型地区基本情况

以河北省博兴县为例,利用基于组合赋权的综合评价方法对其进行现代化水平评价。博兴县地处鲁北平原,黄河下游南岸,在环渤海经济圈、黄河三角洲腹地,总面积900.7 km2,人口47.8万。博兴县位于118°4忆E～118°22忆E、36°58忆N～37°27忆N之间,属温带大陆性季风气候,四季分明,气候宜人,光照充足,水源丰盈,年平均气温12.5℃,全年日照时数2595 h,年降水量601mm,无霜期180 d。博兴县境内土地肥沃、资源丰富,盛产小麦、棉花、大豆、玉米以及林果、蔬菜等多种农副产品,是山东省重要的粮棉生产基地和无公害蔬菜生产基地。

3.2 综合评价指标得分计算

通过发放调查问卷并参照该地区公开发行的统计年鉴、政府文件等相关研究成果获得初始资料,首先将初始资料进行标准化处理,得到标准化的指标值集。山东省博兴县没有指标缺失的情况,因此不需对权重进行重新调整,可以直接按照上述权重进行计算,然后采用组合赋权综合评价法进行评价,计算出农村水利建设评价综合得分表,见表4。

表4 博兴县农村水利建设综合评价计算

3.3 评价结果分析

对评价指标中的一级指标得分情况进行分析,计算各一级指标得分率,计算结果图1。

图1 博兴县各一级指标得分率

由图1可以看出,一级指标中水资源开发利用得分率最高,达100%,说明博兴县水源保障能力、水的利用效率达到农村水利现代化的要求;农田灌排工程得分率超过90%,说明该县农田灌溉水平、农田排水与改良能力、工程设施配套水平接近农村水利现代化的要求;农村防灾减灾得分率接近80%,说明该地区农村防洪能力、防洪应急能力中等;村镇给排水工程、农村水环境和农村水利管理得分率不足60%,说明该地区农村供水能力、排水能力与污水处理能力、地表水环境、地下水环境、水土流失治理水平、农村水利管理水平均与农村水利现代化要求的水平相差较大。进一步分析二级指标得分情况可知,堤防工程达标率、村镇污水处理率、河道水功能区水质达标率、大专以上技术人员比例、群众管理组织覆盖率等指标得分均较低。因此,该地区的农村水利建设的指导性建议就是在保障农村水利建设全面均衡推进的同时,加大对村镇给排水工程的建设力度、农村水环境的重视程度与农村水利的管理力度。

4 结 论

通过分析农村水利现代化内涵,建立农村水利现代化评价综合体系和模型。通过分层求解各指标的权重得出综合评价值,对山东省博兴县进行评价,评价结果为0.743,表明博兴县处于农村现代化中等偏上水平,这一点与水利行业专家对该地区的预测是相一致的。

本文采用的综合评价法不仅充分吸收了专家知识和经验,还利用自身特点对主观权重进行了修正,不仅适用于地区间样本的综合评价,还适用于评价对象的自我评价,可以作为评价农村水利现代化的一种手段推广使用。

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S277.7

A

1003 -9511(2015)04 -0015 -04

2015-04 -05 编辑:胡新宇)

10.3880/j.issn.1003 -9511.2015.04.005

河北农业大学青年科学基金(QN201324)

刘洪超(1988—),男,河北邯郸人,硕士研究生,主要从事灌溉节水理论与新技术研究。E-mail:liuhongchao1314@126.com

杨路华(1970—),男,河北邢台人,教授,博士生导师,主要从事节水灌溉理论与技术研究。E-mail:yangluhua@hebu.cn