基于AHM-CRITIC赋权法的城镇综合节水水平评价

摘 要：

以福建省惠安县为例，基于水资源紧缺程度、城镇节水管理程度等准则层指标，构建了城镇节水综合评价指标体系。在此基础上，运用AHM-CRITIC赋权法建立城镇综合节水水平评判模型，评判了惠安县2015—2020年，2025年和2035年的综合节水水平。结果表明：①2015—2020年惠安县的城镇综合节水水平属于中等级别，能满足初步控制目标。②预测惠安县的节水水平在2025年达到中等偏上水平，在2035年达到良好级别，各指标发展状况均满足福建省泉州市向惠安县下达的“三条红线”的要求标准。③基于可获取的数据进行评价指标体系的构建，可较为全面地评价当地综合节水水平;采用AHM-CRITIC赋权法在一定程度上平衡了AHM赋权法和CRITIC赋权法的优缺点，提高了评估结果的合理性和有效性。研究成果可为建立城镇节水管控一体化长效机制，评判及预测城市综合节水水平提供决策依据。

关键词：AHM-CRITIC赋权法;城镇节水；节水水平评价

中图分类号：TV213;TU991.64 ""文献标识码：A """"""文章编号：2096-6792（2024）06-0049-08

Evaluation of Urban Comprehensive Water-saving Level

Based on AHM-CRITIC Weighting Method

YIN Tailai1， HAO Shilong1， ZHANG Yan2

（1.College of Surveying and Geo-informatics， North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou

450046， China; 2.Henan Provincial Water and Soil Conservation Monitoring Station， Zhengzhou 450002， China）

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Abstract：

Taking Huian County in Fujian Province as an example， a comprehensive evaluation index system for urban water conservation was constructed based on criteria such as water scarcity and urban water-saving management. On this basis， the AHM-CRITIC weighting method was used to establish a comprehensive water-saving level evaluation model for urban areas， and the comprehensive water-saving level of Huian County from 2015 to 2020， 2025， and 2035 was evaluated. The results are as follows. Firstly， the comprehensive water-saving level of urban areas in Huian County from 2015 to 2020 is at a moderate level， which can meet the initial control targets. Secondly， it is expected that the level of water saving in Huian County will reach an upper medium level in 2025 and a sound level in 2035. The development status of each indicator meets the requirements and standards of the ″three red lines″ issued by Quanzhou City to Huian County in Fujian Province. Thirdly， the construction of an evaluation index system based on available data can comprehensively evaluate the local comprehensive water-saving level. The adoption of AHM-CRITIC weighting method to some extent balances the advantages and disadvantages of AHM weighting method and CRITIC weighting method， and improves the rationality and effectiveness of the evaluation results. The research results provide decision-making basis for establishing a long-term integrated mechanism for urban water-saving management and control， evaluating and predicting the comprehensive water-saving level of cities.

Keywords：

AHM-CRITIC empowerment method; urban water-saving; water-saving level evaluation

水资源是国家重要的基础性自然资源和战略性经济资源。水资源短缺日益成为制约我国经济和社会发展的“瓶颈”。因此，节水是推动水资源可持续利用的关键，有助于构建环境友好型、资源节约型社会。我国已全面迈进社会主义发展新时代，由于近年来的高速发展引起了气候变化和水安全问题，使得水资源保障能力与经济社会发展的矛盾愈发突出，节水工作的推进面临全新的挑战［1］。因此，按照“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”原则，确立合理的城镇节水水平综合评判模型，是我国当下亟待解决的问题。

节水型社会综合评价是开展水资源节约集约利用的前提条件，已有的相关研究中，学者通过构建节水型社会评价指标体系［2-5］，对评价指标运用不同类型的赋权法开展节水型社会综合评价研究［6］。评价指标权重对评价结果具有重要的影响，目前在评价指标赋值方法的选择上，主要选取属性层次模型（Attribute Hierarchical Model，AHM）主观赋权法［7-8］、标准间冲突相关性（Criteria Importance Though Inter-crieria Correlation，CRITIC）客观赋权法［9-10］和AHM-CRITIC组合赋权法［11-12］进行综合评价，不同的赋权方法对节水型社会综合评价结果的影响如何，目前少见相关文献进行对比分析。

全国开展节水型社会综合评价的研究区大部分集中于我国中部及西北干旱半干旱地区［13-18］。我国南方水资源总体较丰富，但也存在水资源短缺现象，福建闽南地区是我国南部重要的生态屏障［19-21］，由于水资源时空分布不均，近年来工业废水及生活污水的无序排放［22］，导致水环境问题日益突出，生态脆弱性明显［23］。该地区水资源紧缺已成为制约经济发展的重要因素，优化水资源配置，实现水资源的可持续利用，支撑经济社会可持续发展是当前面临的重要课题。因此，选择福建闽南地区惠安县为研究对象，基于不同赋权评价方法分析研究区综合节水水平评价结果的差异，采用AHM-CRITIC组合赋权法对该区域综合节水水平进行近、远期预测评价，以期为优化闽东南部城镇节水发展、保护生态环境提供科学依据和合理举措。

1 研究区概况

1.1 福建省惠安县区域概况

惠安县位于福建省东南沿海，经纬度范围为118°37′E～119°02′E、24°50′N～25°08′N，区域地表水主要靠降雨补给。区域内溪流大都源于西部、西北部的低山高丘地带，水系密度大、集水面积小、径流短。流域面积在50 km2以上的河流有4条。截至2019年，全县有小（二）型以上水库32座，其中大型水库1座、中型水库2座，总库容2亿m3，兴利库容约1.17亿m3。农田灌溉大井894口，围垦总面积61.27 km2。全县平均年降雨量近1 200 mm，平均年径流深仅571 mm，平均年水资源量仅2.73亿m3。以2010年为现状基准年统计，全县人均水资源只有370 m3，不到全省人均水资源量3 200 m3的八分之一。按国际通用概念，人均水资源量低于500 m3即为“绝对贫水区”。根据第七次人口普查数据，截至2020年11月1日，惠安县常住人口为781 397人［24］。

惠安县石雕石材、五金机械、建筑装潢等产业已经形成一定规模，石油化工、造船业、旅游服务业和光伏电子等产业优势逐步形成。初步核算，2021年实现生产总值1 135.43亿元，同比增长8.5%，其中，第一产业增加值30.16亿元，增长4.6%;第二产业增加值793.20亿元，增长6.8%;第三产业增加值312.07亿元，增长13.3%。第一、二、三产业占地区生产总值的比重分别为2.7%、69.8%和27.5%，人均生产总值144 641元，比上年增长8.1%［25］。

1.2 福建省惠安县节水现状

惠安县水资源较为紧缺，且时空分配不均，大部分集中于汛期，2018年人均水资源量287 m3，仅为全省的14.53%、全市的31.82%，按国际通用概念，属于“绝对贫水区”。居民生活用水情况基本稳定，综合用水和工业用水节水空间较大。城镇居民人均生活用水量为153 L/（人·d），基本符合福建省行业用水定额，且与邻近的厦门市区等地的用水定额基本一致。2018年惠安县的人均综合用水量为480 L/（人·d），与福建省先进城市及国内先进城市的相比均有一定差距，节水潜力较大。惠安县万元工业增加值用水量明显高于厦门市及深圳市等先进城市，存在较大的节水空间。如何实现水资源的可持续利用以支持惠安县社会经济的发展，是实现惠安县域城镇协调发展必须解决的问题。

2 资料来源与处理方法

2.1 数据资料

在进行节水水平评价时，所使用的数据来源于2015—2020年泉州市统计年鉴、2018—2020年泉州市水资源公报和福建省水资源公报、2018—2020年泉州市环境质量状况公报、2021年惠安县国民发展和社会经济统计公报［25］。

2.2 研究方法

2.2.1 AHM-CRITIC组合赋权法

AHM是基于层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）提出的，通过将各个指标进行一一比较，进而得出所有指标的等级。

1）权重分析。首先使用萨蒂（Saaty）9级标度法，通过专家评分的方法得到n阶AHP判别矩阵K=（kij）n×n，其中kij衡量要素i与j之间的重要性。

2）构造属性判别矩阵。在AHM中，相对属性lij构成n阶属性判别矩阵L=（lij）n×n，且相对属性lij与标度kij之间具有式（1）的转换关系：

式中：WAHM-CRIi为加权权重;Fi为隶属度方程；n为评价体系指标总数;L为城市节水水平的评价值，L越大节水水平越高，反之说明节水水平较低。

2.2.3 节水水平的价值标准

根据城镇综合发展特点，将城镇的节水现状依次分为优秀、良好、中等、合格、较差5个等级，根据本次模糊评价所制定的评语集范围，确定对应的评价标准数值，见表1。

2.3 评价指标体系的构建

参考国家《节水型社会评价指标体系和评价方法》（GB/T 28284—2012）［26］，从可操作性、代表性和易量化等方面进行考量，确定节水水平综合评价指标体系。根据已有资料中获取的数据，从现有评价指标体系中筛选出符合惠安县节水建设特点的指标，构建惠安县城镇节水水平综合评价指标体系，见表2。

2.4 评价指标隶属度确定

本次研究采用模糊隶属函数法，对城镇节水指标体系中的定量指标进行隶属度的确定，得到无量纲数值处于［0，1］的范围内。各指标的隶属度分级标准见表3。

3 结果分析

3.1 基于AHM-CRITIC赋权法的水平年节水水平评价结果

利用式（1）—（6），得出AHM-CRITIC的加权权重值，见表4。为便于直观获得所需数据，同时清晰地获得各方法之间的差异，将表4中3种赋权方法分别得出的权重值绘制于同一折线图上，如图1所示。由图1可知，AHM、CRITIC、AHM-CRITIC 3种赋权方法得出的指标权重大小分布趋势大致相同。

从准则层来看，衡量城镇节水管理程度和城镇节水效率的评价指标权重值较大。以上3种方法的权重最大值均在节水器具普及率指标处取得。在该处，AHM法权重值为0.083 7，该方法计算结果偏大的原因主要是在评判城镇节水管理程度的指标中，节水器具普及率的数值在近三年内没有较大变化，被认为是需要得到提高的指标；CRITIC法权重值为0.079 4，导致该法计算结果偏大的原因主要是2015—2020年节水器具普及率年际相对值计算得到的标准差值较大，指标变异性较强；AHM-CRITIC法权重值为0.105 3，不难看出AHM法和CRITIC法所评定出的指标值变化波动较小且数值相近，采用AHM-CRITIC组合赋权法则同时考虑了上述两种方法中较为突出的权重值，能够赋予其更多优势，并重视更多缺陷，从而获取更加准确的结果。同时，在4个准则层中，极大值分别出现在农田灌溉水有效利用系数、城镇污水处理回用率、人均GDP和节水器具普及率处，这四项指标在惠安县的节水社会建设中均占有相对重要的地位，是评判当地综合节水水平的重要指标。通过查询2015—2020年惠安县统计年鉴及泉州市水资源公报等相关资料，参考表3最终确定的隶属度数值。在获得了福建省惠安县具体的节水评价指标隶属度值之后，根据公式（9）得到该年的最终评价结果，见表5。

由表5可看出，2015—2020年惠安县综合节水水平整体呈上升趋势，2017年节水水平稍有下降。按照表1所制定的节水水平评价标准来看，总体属于中等水平，综合节水水平还有较大的提升空间。

3.2 综合节水水平变化规律分析

将3.1得出的结果进行整合对比，如图2所示。由图2可知，惠安县综合节水水平总体变化趋势逐年好转，以2018年为转折点，在此之前惠安县城镇节水水平属于中等偏下的程度，在此之后属于中等偏上的程度，节水水平在考核年内不断向好的方向发展。其中，由于考核年2017年的需水模数、污径比和人均综合用水量这三项指标数据较前后两年变化较大，且该三项指标均为逆向指标，故对整体节水水平产生了一定影响，导致当年综合节水水平下降，但仍处于中等水平;在随后的3年中，惠安县综合节水水平逐渐上升，并在考核年2020年时达到峰值（0.635 8），整体城市综合节水水平始终保持在中等偏上水平（2018—2020年）。

3.3 预测目标年节水水平评价结果分析

坚持推进节水型社会建设，使生活、工业、农业用水定额明显下降，水资源利用效率明显提高，全面建成节水型社会。目标水平年2025年、2035年应满足泉州市向惠安县下达的“三条红线”控制指标要求。根据相应要求，提出近、远期节水目标如下。

1）近期目标：2025年用水总量不超过2.33亿m3;逐年万元工业增加值用水量实现稳步下降，到2025年不高于12.1 m3/（万元）;农田灌溉水有效利用系数到2025年提高至0.565。

2）远期目标：2035年用水总量不超过2.65亿m3;万元工业增加值用水量实现逐年稳步下降，到2035年降低至7.37 m3/（万元）;2035年农田灌溉水有效利用系数提高至0.63;2035年工业用水重复利用率整体提高到70%以上;2035年供水管网漏失率降低至8%。

2025年、2035年惠安县各片区的需水预测及可供水量预测结果较为合理，符合节水要求。同时，惠安县现状及规划水厂设计规模小于现状及规划可供水量，需水要求均可以得到很好的满足。根据水资源配置规划、国家节水行动方案等相关文件，依照表3所指定的隶属度分级标准，对惠安县2025年、2035年实际资料中各指标值进行整理评定。获得目标年惠安县各指标隶属度数据后，利用公式（9）计算得出惠安县目标年预测节水水平，见表6。

由表6可知，目标年中各类评价指标均有一定程度的提高，预测惠安县近期综合节水水平达到中等偏上水平，远期综合节水水平（0.772 3）已达到表1中规定的良好等级。本次评价预测提出的节水目标及指标符合国家、流域、区域水资源条件和节水管理要求以及泉州用水“三条红线”要求和节水型城市考核指标的要求，也较符合有关节水规范性文件、技术标准及各项节水政策的要求。

3.4 福建省惠安县未来节水对策

根据现状年分析和目标年的预测，可看出惠安县在第一、二、三产业用水和城市生活用水方面现状节水水平均不高，存在一定的节水提升空间。特别是在工业用水和农业灌溉用水方面，节水的潜力和空间最大。结合3.1节中影响惠安县节水水平的四项重要指标，对节水器具普及率、农田灌溉水有效利用系数、城镇污水处理回用率等提出以下对策。

1）针对需要提高的节水器具普及率和供水管网漏损率，惠安县各乡镇水厂要积极推广和使用节水设施，规划至2035年全部家庭将采用节水器具，减少水源浪费。同时加快城镇供水系统改造，降低管网漏损率，并在市政公共事业用水中优先使用再生水。全面开展节水宣传，加强节水观念在生活中对居民日常用水习惯的影响，培养正确的节水观念。

2）在节水潜力较大的工业、农业用水方面，惠安县大型工业企业要加大对企业的节水技术改造力度，提高水资源的回收利用率，加强对企业内部废水的处理回收利用程度，以提高城镇工业节水效率。农业方面应提高灌溉水利用效率，为减少灌溉水在明渠输送过程中的渗漏和蒸发损失，可利用管道输水将水直接送到田间;另外，采用喷灌或微灌技术对作物进行灌溉，以减少灌溉水在田间的损失。

3）针对需要提高的城镇污水处理回用率，建议完善污水处理费征收办法，对污水处理及中水回收利用企业进行补贴，降低中水使用成本，宣传并推广中水回收利用。再生水利用可显著节约水资源，又能降低废污水量的排放和水环境压力。建议惠安县尽快加大中水使用力度，可向水质要求不高的领域如河道外生态公园绿化、道路广场浇洒等供应中水。

4 结论与讨论

4.1 结论

根据惠安县多年的水资源状况和供需水数据，收集整理了考核期内不同年份的水资源量、用水人口、用水结构、生活及工农业用水状况和节水型社会建设发展状况等数据资料，构建了评价惠安县综合节水水平的评价指标体系；采用AHM-CRITIC组合赋权法构建了城镇综合节水水平评判模型，综合评判了惠安县水平年（2015—2020年）和目标年（2025年、2035年）的综合节水水平，主要结论如下：

1）惠安县的现状年综合节水平均水平为0.547 0，属于中等级别，能满足初步控制目标，主要原因是：水资源十分短缺，同时城镇管网存在一定的老化问题，节水器具普及率有待提高;居民节水意识较为淡薄，人均综合用水量较大;农田灌溉水有效利用系数较先进城市较小;万元工业增加值用水量较大，与先进城市的节水水平存在一定的差距。但随着惠安县城镇节水效率、水生态与环境保护程度和城镇节水管理程度的提高，惠安县的综合节水水平逐年好转，用水控制目标能有效实现，整体呈现出向好发展的趋势。

2）通过控制相关指标，确定了惠安县近、远期（2025年、2035年）城镇综合节水控制指标隶属度，并预测出了惠安县近、远期综合节水水平，预计在2025年达到中等偏上水平，在2035年达到良好级别。其中，万元工业增加值用水量在2025年将下降至12.93万元/m3，2035年将达到7.37万元/m3，节水器具普及率将在近期达到87%，远期将实现节水器具全面覆盖;城镇供水系统将得到改造，逐年降低管网漏损率;农业灌溉用水效率也将得到提升;惠安县总用水量在“三条红线”的控制指标下进行规划配置使用。

3）在组合赋权法的评价过程中，分别采用AHM主观赋权法和CRITIC客观赋权法所评定出的指标值变化较平缓且数值相近，而采用AHM-CRITIC组合赋权法则能够平衡主、客观方法各自存在的缺陷，并同时反映上述两种方法中较为突出的指标权重值，从而获取更加准确的结果。

4.2 讨论

1）已有的区域节水评价研究中，使用的方法以建立评价指标体系后再进行权重计算为主，本文使用的赋权方法从单一的主观赋权法或客观赋权法改进为主客观组合赋权法，平衡了2种方法的优缺点，提高了评估结果的合理性和有效性。但权重计算方案需要根据具体情况设定，仍具有一定主观性，无法完全规避主观因素对评价结果的影响。

2）由于可获取的数据有限，仅选取了16个评价指标构建节水水平评价体系，实际应用中应视研究区状况，并结合《节水型社会评个指标体系和评价方法》（GB/T 28284—2012）［26］进行增补指标，如节水宣传与大众参与、节水投入等更为聚焦的指标，使得评价范畴更为全面，评价结果更加准确。另外，随着经济的发展和节水水平的提高，评价指标的分级标准也应当不断更新完善，以适应新时代城镇节水评价的要求。

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（编辑：韩小燕）