基于GRA-IECD协调发展模型的人水和谐评价

陆赛　唐德善　孟令爽

摘要：为客观合理地评价区域人水和谐状况，从水资源、社会经济和生态环境三个方面构建了人水和谐评价指标体系。建立基于合作博弈权重的灰色关联分析模型，对人水和谐发展度进行评价;建立基于信息熵的协调度评价模型，对人水和谐协调度进行评价;综合考虑系统的发展水平和协调程度，计算系统协调发展度，以此对苏州市2011-2016年人水和谐状况进行评价。结果表明：苏州市人水和谐协调发展度为0.436 - 0.724，总体呈上升趋势。

关键词：人水和谐：指标体系：合作博弈权重：协调发展度;综合评价

中图分类号：TV213.9

文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn. 1000- 1379.2019.03.017

随着社会经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，人类活动给水资源系统造成了极大压力，生产生活用水挤占生态环境用水，水环境污染、水生态破坏等现象时有发生。近年来随着生态文明理念的提出，人们意识到人水和谐是社会经济可持续发展的重要支撑，也是生态文明建设的重要一环[1]。目前，国内外学者从不同角度对人水和谐进行了分析研究。Falk-enmark[2]通过分析生态系统与水系统之间的关系，提出了基于“人一水”一体化理念的水资源管理框架：Reeves[3]通过对水系统影响因素的分析，指出人类活动影响加剧、人口数量增长造成了人水关系紧张，要实现人水和谐共处，必须实行宏观调控：汪恕诚[4]提出解决中国水问题的关键在于人与自然的和谐相处：左其亭等[1]对人水和谐的内涵、概念进行了深入研究，提出了人水和谐的量化指标及量化方法：王梅等[5]基于人水和谐内涵构建了人水和谐评价指标体系，并利用模糊物元评价模型对宿城区和江阴市的人水关系进行了综合评价。

目前，人水和谐的研究主要集中在人水复合系统的发展水平及其变化趋势方面，而对于各子系统之间发展的协调性研究较少，然而系统的协调发展是人水和谐的重要组成部分。因此，笔者从水资源状况、社会经济状况和生态环境状况三个方面构建人水和谐评价指标体系，通过基于合作博弈权重的灰色关联分析模型对人水和谐各子系统的发展水平进行评价，在评价结果的基础上，利用基于信息熵的协调度评价模型[7-8]对各子系统之间发展的协调性进行评价。综合考虑系统的发展度和协调度，利用人水和谐协调发展模型，对苏州市人水和谐进行评价研究。

1 人水和谐评价指标体系

人水復合系统是结构复杂、多元交互的综合系统，涉及人类社会和自然环境诸多因素，因此评价指标体系的构建应结合区域的具体情况，并遵循客观性、代表性、系统性及可操作性的原则。笔者在左其亭等[1]提出的人水和谐量化指标体系的基础上，结合其他学者建立的指标体系[5.9-11]进行指标选取：首先采用频度统计法对指标进行初步筛选，选取高频率指标作为初选指标：然后通过德尔菲法并结合苏州市具体情况进一步筛选调整，确定评价指标，以此构建由目标层、准则层以及指标层组成的人水和谐评价指标体系。其中：目标层为人水和谐：准则层为影响人水和谐的主要因素，分别为水资源状况、社会经济状况及生态环境状况：指标层包括18个影响人水和谐的具体指标，见表1。其中u4、u6、u5、u16为定性指标，采用调查问卷的方式进行专家打分;其他指标为定量指标，数据来源于《苏州市水资源公报》《苏州市统计年鉴》等。

2 GRA-IECD协调发展模型

2.1 权重确定

评价指标权重的确定直接影响评价结果的准确性。目前，主要的赋权方法分为两大类：客观赋权法和主观赋权法。客观赋权法能够客观反映数据本身对指标权重的影响，但忽略了决策者的偏好：主观赋权法充分考虑了决策者的偏好，但赋权结果具有一定主观随意性[12]。笔者将主、客观赋权法相结合，采用合作博弈的方法确定指标的综合权重[6]。

若采用l种方法分别计算m个评价指标的权重，可得基本权重：

2.2 GRA模型计算系统发展度

发展度是衡量人水和谐系统发展水平的综合指标。采用灰色关联分析模型（GRA模型）计算系统发展度。灰色关联分析的关键是灰色关联度的计算。关联度用于度量因素之间的关联程度，其定量描述了因素之间的相对变化趋势。关联度越大，因素的变化趋势越趋于一致。灰色关联分析的基本步骤如下[7，13]。

（1）指标规范化处理。设有n个样本，每个样本有m个评价指标，x_pq表示第p个样本的第q个指标值，则评价矩阵为

2.3 IECD模型计算系统协调度

协调是指系统各组成要素之间彼此协作、相互促进的发展演化关系。协调度可以定量衡量系统各组成要素之间发展的协调程度。采用基于信息熵的协调度模型[8]（IECD模型）计算系统协调度。系统间的协调需要保证其内在的有序性，系统有序性通常用熵值表示，熵值越小，表示系统的有序程度越高;熵值越大，表示系统的有序程度越低。将协调系数作为信息熵的有用信息，以此计算系统的协调度。

（1）计算协调系数。设系统各组成要素，即水资源状况、社会经济状况和生态环境状况分别用r、s、e表示，则协调系数为[8]：

3 实例研究

苏州市位于江苏省东南部，属于亚热带季风性气候区，降水丰富，气候较为温和。苏州地区河网水系发达，有2万多条各级河道、300多个大小湖泊，其中骨干河道有京杭大运河、胥江、元和塘、山塘河等，主要湖泊有太湖、阳澄湖群等。苏州多年人均水资源量为708.78 m³，地表水资源量为46.7亿m³，地下水资源量为9.29亿m³。苏州市下辖4个县级市、6个区，2016年年末户籍人口数达678.2万人，人均GDP为14.56万元，常住居民人均可支配收入达4.66万元，全市GDP达15 475.1亿元。

近年来，随着人口的增长、人们生活水平的提高以及经济的快速发展，人们对水资源的需求不断增长。牺牲生态环境用水以满足生产生活用水的现象时有发生，随之发生的是地下水超采、水系统破坏、水环境恶化等。为了实现苏州市健康长远发展，必须高度重视人水和谐问题。通过收集整理2011-2016年苏州市相关数据资料进行人水和谐协调发展评价。苏州市近6a的人水和谐评价指标原始数据见表2。

3.1 苏州市人水和谐发展度评价

根据苏州市评价指标原始数据，分别计算各评价指标关联系数及指标权重，代人灰色关联分析模型可得苏州市2011-2016年水资源发展度（D1）、社会经济发展度（D2）、生态环境发展度（D3）以及人水和谐发展度（D），见表3。

苏州市人水和谐发展度总体呈上升趋势。2013年，苏州市人水和谐发展度为0.412，远低于其他年份，主要原因是该年水资源总量仅为23.93亿m³，比多年平均水资源总量（46.97亿m³）减少了49.1%。水资源发展度在波动中有所上升，主要原因是水资源状况受水文气象影响具有较大随机性。近几年，水资源发展度上升态势明显，说明最严格水资源管理等制度的实施取得了较好成效，水资源状况有明显改善。社会经济发展度呈现先降后升的趋势，主要原因是随着人口的增长和人们生活水平的提高，人们对水资源的需求日益增大导致供需矛盾，从而制约了社会经济的发展。从原始数据可以看出，苏州市人口密度和人均生活用水量呈上升趋势，2016年分别达到783人/km²和214L/人。节水技术改造、产业结构优化升级等措施是长期过程，效果近几年开始显现，所以社会经济发展度呈上升趋势。生态环境发展度呈上升趋势，且很大程度受水资源发展度影响。说明生态环境的健康发展依赖于水环境状况，因此苏州市应进一步增强水系统的抗干扰能力，加强备用水源地建设，在改善水资源状况的同时有利于生态文明建设。即使在水资源总量最低的2013年，生态环境发展度仍有一定提升，说明苏州市政府所采取的一系列生态环境治理措施，如提高污水处理率、加强绿化建设、打造亲水景观等，有效改善了当地的生态环境状况。

3.2 苏州市人水和谐协调度评价

根据灰色关联分析模型所得到的2011-2016年水资源、社会经济、生态环境的发展度，通过线性回归分析可以得到一个系统相对于其他两个系统的线性回归方程，以此确定该系统发展度的理想值。利用Spass软件进行回归分析，线性回归方程为

将线性回归方程代人基于信息熵的协调度评价模型可得苏州市2011-2016年人水和谐协调度，计算结果见表4。苏州市人水和谐协调度总体上呈上升趋势。2013年协调度最低，为0.462，主要原因是该年水资源总量比多年平均水资源总量减少了49.1%：社会经济发展和生态环境发展受到水资源总量的制约，从而导致系统的不协调发展，故系统的协调度有所下降。由此可见，水资源作为社会经济、生态环境发展的基础和保障，对人水和谐发展具有重要意义，因此，苏州市应进一步加强水资源管理和水资源优化配置。

3.3 苏州市人水和谐协调发展度评价

苏州市人水和谐协调发展度，除2013年外，呈逐年上升趨势。2016年人水和谐协调发展度最高，为0.724，2013年人水和谐协调发展度最低，为0.436。人水和谐协调发展度逐年上升说明苏州市通过最严格水资源管理制度的实施、产业结构的调整、节水技术的改造以及生态环境的整治等措施，有效改善了苏州市的人水和谐状况。从2013年评价结果可以看出，苏州市人水和谐状况在较大程度上受到水资源总量的影响，因此，苏州市政府在做好目前工作的基础上，应进一步加强水资源管理、水资源优化配置和水源地建设，同时加快产业结构调整，建设节水型社会，加强生态文明建设，以提高水资源、社会经济和生态环境的抗干扰能力，实现苏州市人水和谐的良性循环。

4 结论

基于人水和谐的内涵，结合苏州市实际情况，从水资源状况、社会经济状况和生态环境状况三个方面构建了苏州市人水和谐评价指标体系。将协调发展度引人人水和谐评价研究中，弥补了人水和谐评价中重视人一水复合系统发展水平及其变化趋势，而忽视各子系统之间发展协调性的不足。在系统发展水平评价结果的基础上，采用基于信息熵的协调度模型对各子系统发展的协调性进行了评价，综合考虑系统的发展水平和发展的协调程度，以此建立人水和谐协调发展模型。利用所提出的模型对苏州市2011-2016年的人水和谐状况进行了评价，通过对评价结果的分析，为苏州市人水和谐发展提出了相应建议。

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