基于AHP和模糊综合评价模型的滇中地区节水评价

唐 怡 谭程亮

(云南省水利水电勘测设计研究院，云南 昆明 650000)

滇中地区主要指昆明市、玉溪市、楚雄彝族自治州、大理白族自治州、曲靖市、红河哈尼族彝族自治州及丽江市7个州(市)中的49个县(市、区)。滇中地区是云南省的中心腹地，是全省政治、经济、文化、教育、科技中心，面积仅占云南省总面积的1/4，集中了约全省1/2的人口、2/3的国内生产总值、4/5的工业总产值和近1/2的农业总产值。由于地理位置和自然资源的限制，滇中地区水资源短缺问题日益突出，已成为制约区域经济发展的重要因素之一。节水是解决滇中地区水资源供需矛盾的基本出发点，也是向外流域寻求调水的基础和前提，而节水评价是衡量地区节水成效，指引节水工作开展的重要手段。因此，开展节水评价对于促进滇中地区节水水平提升，缓解水资源供需矛盾具有重要意义。

目前，国内对区域节水评价的研究主要集中于节水评价指标体系的构建和评价方法的探讨。2006年，高鹏[1]利用层次模糊综合评价模型，对石家庄市节水情况作出实证研究。2016年，周振民等[2]基于AHP和改进熵权法对郑州市城市节水状况进行综合研究。2018年，郑玉萍等[3]分别采用用层次分析法(AHP)和模糊综合评价法对天津市节水水平进行了分类评价。2019年，李嘉第等[4]利用基于AHP的模糊综合评价法对海口市节水型社会建设试点进行后评价。可见，AHP和模糊综合评价法在节水评价中发展较为稳定，应用效果良好，得到众多学者的认可。本文采用AHP和模糊综合评价法对滇中地区7州(市)节水水平进行评价，分析各州市节水工作中的薄弱环节，以期为滇中地区开展节水工作提供参考。

1 AHP-模糊综合评价模型

1.1 层次分析法

层次分析法(AHP)是一种确定权系数的有效方法，特别适用于那些难以用定量指标进行分析的复杂问题。它将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标(或准则)的若干层次，然后根据对客观实际的模糊判断，就每一层次的相对重要性给出定量的表示，再利用数学方法确定全部元素相对重要性次序的权系数。层次分析法大致分为4个步骤：ⓐ建立层次结构模型；ⓑ构造判断矩阵；ⓒ层次单排序及其一致性检验；ⓓ层次总排序及其一致性检验。

1.2 模糊综合评价法

模糊综合评价方法是一种采用模糊数学原理，分析和评价具有“模糊性”事物的系统分析方法。它根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，具有结果清晰、系统性强的特点。其主要步骤[5]如下：

a.建立因素集u={u1,u2,……,up}，即有p个评价指标。

b.确定评语集v={v1,v2,……,vp}，即等级集合。每一个等级可对应一个模糊子集。

c.建立隶属函数，构造模糊关系矩阵R。在构造等级模糊子集后，逐个对被评事物从每个因素ui(i=1,2,……,p)上进行量化，即确定从单因素来看被评事物对等级模糊子集的隶属度(R|ui)，进而得到模糊关系矩阵：

矩阵R中第i行第j列元素rij，表示某个被评事物从因素ui来看对vj等级模糊子集的隶属度。

d.确定评价因素的权向量:A=(a1,a2,……,ap)。使用层次分析法来确定评价指标间的相对重要性次序。从而确定权系数，并且在合成之前归一化。即

e.合成模糊综合评价结果向量。利用合适的算子将A与各被评事物的R进行合成，得到各被评事物的模糊综合评价结果向量B。即

其中b1是由A与R的第j列运算得到的，它表示被评事物从整体上看对vj等级模糊子集的隶属程度。

f.对模糊综合评价结果向量进行分析。

2 滇中地区节水评价

2.1 评价指标体系构建

2.1.1 指标体系构建原则

评价指标体系建立时综合考虑了如下原则：ⓐ科学性原则；ⓑ系统性原则；ⓒ数据可获得性原则；ⓓ动态性原则；ⓔ相对独立性原则；ⓕ可操作性原则。

2.1.2 评价指标体系和分级标准

参考《节水型社会评价指标体系和评价方法》《实行最严格水资源管理制度考核办法》《国家节水型城市考核标准》等规范、文件中涉及的节水指标，结合滇中地区的水资源禀赋、用水水平等实际情况，选取综合性指标、生活用水指标、工业用水指标、农业用水指标、生态指标5大类共11个指标，具体指标见表1。从国内有关研究文献来看，不同地区由于水资源条件、经济发展不同，节水水平差异大[6-8]，因此，本文仅与同类型地区的节水水平做比较。参考我国西南地区各指标的平均值和先进值，将节水评价指标划分为3个等级，分别为V1、V2、V3。其中V1级表示节水水平较高，V3级表示节水水平较低，V2级介于两者之间，各指标的分级范围见表1。滇中地区各节水指标数据来源于《2017年云南省水资源公报》《2017年云南省统计年鉴》《2017年度云南省水资源管理年报》等资料。

表1 节水评价指标及分级标准

2.2 评价指标权重确定

对评价指标体系采用层次分析法确定权重，本文采用yaahp软件进行权重分析，确定各评价指标权重，见表2。

表2 节水指标权重

2.3 模糊综合评判矩阵构建

本文把评价集分为3类，较高V1，中等V2，较低V3。对于V2级，令其落在区间中点的隶属度为1，两侧边缘点的隶属度为0.5，中间向两侧按线性递减处理。对于V1和V3两侧区间，则令距临界值越远，两侧区间的隶属度越大，在临界值上则属于两侧等级的隶属度各为0.5，按照上述设定构造各评价等级相对隶属度的计算式[9]。V1和V2级的临界值为K1，V2和V3级的临界值为K3，V2等级中间值为K2，K2=(K1+K3)/2。隶属函数公式为

(1)

(2)

(3)

2.4 评判因素的等级划分及评分

为更直观反映各等级节水水平高低，对各州(市)V1、V2、V3进行0～100之间的评分，即0～40为较低，40～70为中等，70～100为较高，评语集对应数值取N={20，55，85}。

2.5 滇中地区节水评价结果

将各州(市)节水指标带入隶属函数，计算得到模糊综合判断矩阵R，将指标权重A与R合成，得到综合评判向量B，最后与评语集N合成综合评分值，各地州节水评价综合评分值见表3。若不考虑合成指标权重，可求得分类指标评分表和单项指标评分结果，见表4、表5。

表3 2017年滇中地区综合节水评价结果

表4 2017年滇中地区分类指标节水评分结果

表5 2017年滇中地区单项节水指标评分结果

2.6 结果分析

经分析表3～表5内容，可得到以下结果：

a.滇中7个州(市)评价等级均为V2级，节水水平在我国西南地区均属于中等水平。

b.对各州市综合评分值进行比较，昆明评分最高，其次为玉溪，之后分别是曲靖、楚雄、大理、红河和丽江。昆明、玉溪属于云南省经济最为发达，但水资源较为紧缺地区，2017年昆明人均水资源量为1134m3，玉溪为2025m3。而丽江人均水资源量为4842m3，红河为4917m3。由于水资源禀赋不同，各州(市)节水力度不一，长期以来昆明、玉溪在节水方面的投入较大，因而，相对其他州(市)节水水平较高，评价结果基本符合实际情况。

c.从表4可以看出生活节水方面，楚雄、曲靖、红河有待加强；工业节水方面，丽江、曲靖、大理有较大节水潜力；农业节水方面，红河、大理、昆明仍有提升空间；生态方面，玉溪、红河需进一步改善。

d.从表5可以看出各州(市)单项指标评分的差异。横向来看，除非常规水利用水平7个州(市)均处于较低水平，农田灌溉水利用系数7个州(市)均处于较高水平外，其他指标不同州(市)差异明显。万元GDP用水量昆明已达到较高的节水水平，而楚雄、红河、大理、丽江仍处于较低水平，应进一步加强节水工作，缩短州(市)间的差距。纵向来看，以昆明为例，11个指标中70分以上有4个，分别是万元GDP用水量、生活节水器具普及率、农田灌溉水有效利用系数和城市生活污水集中处理率，说明在这些方面昆明已达到较高的节水水平；但40～70分的有5个，低于40分的有2个，64%的指标处于中、低水平，建议昆明加强这些方面的工作，以促进节水工作的协调发展。

3 结 语

本文采用AHP-模糊综合评价模型对滇中地区进行节水评价，得出滇中地区节水水平在西南地区为中等水平的结论，与实际情况基本相符。各州(市)可以从指标低分项分析出节水工作中的薄弱环节，从而为进一步开展节水工作提供参考。

本文由于获取数据有限，仅选取了11个评价指标构建评价体系，实际应用中可视情况增补指标，使评价更为全面。另外，随着经济的发展和节水水平的提高，评价指标分级标准应不断更新完善，以适应节水评价要求。