基于AHP法的水生态文明评估模型

李桂良

(福建水利电力职业技术学院，福建 永安 366000)

伴随着国内水资源开发效率不断提高，中小型城市水生态环境受到不同程度破坏，导致区域经济发展受到严重影响，因此，城市水生态文明越来越受到人们的重视[1]。纵观国内外水生态文明研究，不仅从多角度建立了评估指标系统，而且对不同地区、不同地貌的指标进行全面性评估。譬如，刘畅等[2]基于水生态系统的压力、状态、响应三个方面构建了评估体系，Chao Z等[3]设置水资源承载力指标，Chunhong W等[4]探讨水土保持措施的作用。但对于丘陵地带的山区中小型城市的水生态文明城市的评估，尚且缺乏足够的关注与研究。鉴此，本文通过AHP法搭建以用水安全、水治理、水循环、水认知、水监督为核心的评估指标体系，分析评价三明市水资源保护和利用状况，实现山区中小型城市水生态文明合理评估。

1 城市水生态评估模型原理

1.1 模型评估指标体系

实际调查分析三明市现阶段水资源状况，确立涵盖5方面和26个指标的三级层次评估指标体系[5-6]，见图1。

图1表明，城市水生态层次评估模型具有三层，分别为目标层、准则层以及指标层。目标层是水生态评估的最终结果，是整个评价体系的终极目标；准则层是从多个方面来对评价目标进行展开分析，确定出影响目标的关键因子和核心要素；指标层用来分析每个方面的细化指标，定量衡量每个指标在各方面中的重要度以及对最终结果的影响程度。本文目标层A为水生态文明，准则层B包括B1用水安全、B2水治理、B3水循环、B4水认知、B5水监督等5个方面，指标层C由C11耗水总量、C12耗水效率、C13水域限制纳污指标等26个指标组成。B1用水安全包括耗水总量、耗水效率、水域限制纳污以及水域水质达标率4个指标。B2水治理则考虑城市防洪排涝安全、饮用水水质、节水意识、污染的防治力度等影响。完善健康的水循环，提供充沛洁净的水源，供给整个生态系统必不可少的营养。严格的水监督以及不断提升的水认知，必将推进水生态文明建设持续改善并惠泽于民[7-11]。

1.2 构造各层次判断矩阵

利用1～9标度法计算B、C两层内任意要素之间的重要度，标度定义见表1。通过实际调研走访，构造A-B，B-C判断矩阵。

图1 城市水生态各层次评估指标

表1 标度内涵

1.3 权重值运算与一致性验算

使用几何平均推算归一化权重值W。将判断矩阵P的最大特征值λmax代入式(1)中：

(1)

式中：CI为一致性指标；n表示矩阵的阶数；CR为一致性比例；RI为平均随机一致性指标。当CR<0.1时，矩阵P一致性偏离程度能够接受，权重计算值误差较小，否则必须修正矩阵P。

2 模型实例应用

2.1 研究区域概况

“国家森林城市”三明市位于福建省西部，水资源总量超过260亿m3，是闽江最重要的水源涵养区之一，森林覆盖约占三明市的3/4，生物种类和绿色资源极其丰富。三明市注重发挥自身“绿色宝库”的优势，积极规划推进安全生态水系、水资源、水生态建设，生态保护体制机制持续完善，良好的水资源体系正在形成。不过，由于财政投入资金不足，水资源供需矛盾依然存在，尤其是乡村集中供水覆盖率和城市工程性缺水比较突出。此外，河流水质仍有较大威胁，如人为造成的水土流失率逐年增大，污水集中处理率偏低，农业和农村的面源污染未得到有效治理等，导致三明市水生态文明呈现逐年下降趋势。

2.2 模型计算

根据调查研究成果分析，互相比较准则层B的两个要素之间的相对重要度，进而形成准则层B的判断矩阵，见表2。

表2 准则层B的判断矩阵

用水安全是水资源合理利用的前提条件，相对于其他指标来说重要度明显大一些，因此矩阵赋值较大。水治理关注的是与人民生活密切相关的防洪治涝、污水处理、水质提升等水环境问题，治理的好坏程度直接影响居民的生活质量，因此也是非常重要的，相对其他指标的重要度也会高一些，赋值均大于1。水认知和水监督属于柔性的非工程措施，在实际评价中存在较大的不确定性，较难准确定量描述实施效果的好坏程度，调查研究表明，这两个指标对于其他三个指标的重要度稍微低一些，因此赋值较低。通过计算得CR=0.03<0.1，一致性偏离程度能够接受，同理，计算获得指标层C的权重值W。

2.3 模型评估成果

图2计算结果表明，“用水安全、水治理、水循环”三个方面权重均大于0.1，需要重点关注。“水认知、水监督”两个方面权重值较小，对水生态文明建设的影响较小。基于图3分析，用水安全方面的“耗水量、耗水效率和水域纳污” 三个指标计算值明显较大，在水生态文明评价中至关重要。

这三个指标反映了当地水资源需求平衡的最低要求，一旦突破，将会对水生态造成巨大威胁，因而这3个指标在所有指标中的重要度最大，属于关键指标。水监督方面的“C53取水许可实施比例”计算值最小，表示对评价结果的影响不大。山区中小型城市水量充沛，同时受到行政管理成本制约，一般不对取水行为设置事前审批，注重对取水行为进行事中监督和事后处罚，例如，对违反法律规定的水污染、水土流失等严重影响水生态安全的行为进行监督与处罚。

图2 准则层B权重计算值

图3 指标层C权重计算值

3 结 论

本文选取了三明市用水安全、水治理、水循环、水认知、水监督5个方面26项指标，运用AHP法分析模型评估三明市的水生态文明，实例成果表明，耗水量、耗水效率和水域纳污是山区中小型城市水生态文明评估的关键指标。AHP法计算结果可靠，能够较为全面的反映地区实际情况，特别是山区中小型城市的资料采集成本高，通过该方法，能够快速得出问题的核心要素和关键问题，从而为山区中小型城市水生态文明的前瞻性规划提供有益参考。但是，AHP法属于主观性很强的方法，评估指标的权重值十分依赖评估专家的从业经验和岗位能力，计算结果主观偏向性较强，无法客观如实地反映水生态文明建设的状况，还需要引入更多方法降低指标的主观性，更准确地计算各个指标的权重值，从而促进水生态持续改善。