盛代林

（1.重慶大學(xué)經(jīng)濟與工商管理學(xué)院，400030，重慶；2.廣東省深圳市水務(wù)局，518036，深圳）

水資源循環(huán)經(jīng)濟是當今世界經(jīng)濟發(fā)展的趨勢，體現(xiàn)了以人為本、全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展觀的本質(zhì)要求，是我國水資源新戰(zhàn)略的理想選擇。目前對水資源與社會經(jīng)濟關(guān)系的研究，主要側(cè)重于水資源開發(fā)利用與社會經(jīng)濟環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的研究。隨著循環(huán)經(jīng)濟的提出，如何分析水資源循環(huán)利用模式與經(jīng)濟發(fā)展的和諧度卻少有涉及。本文通過建立水資源循環(huán)利用模式與經(jīng)濟發(fā)展和諧度指標，利用協(xié)同學(xué)理論方法分析水資源與經(jīng)濟發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)的序參變量，通過各序參變量的有序度，結(jié)合熵權(quán)理論探討水資源循環(huán)利用模式與經(jīng)濟發(fā)展的和諧度，并以某市為例進行實證分析。

一、水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展和諧度評價指標

水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展的和諧性是復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)要素自身和子系統(tǒng)內(nèi)各要素間以及子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性、均衡性及一致性，和諧度是對這種和諧性的度量和數(shù)量表示。水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展和諧度評價的目的不僅僅是為了評估兩者之間的協(xié)調(diào)性，更重要的是為了對它們之間的未來趨勢進行預(yù)測。因此，評價指標體系中既要有反映水資源循環(huán)經(jīng)濟和經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)有規(guī)模和發(fā)展水平的靜態(tài)指標，又要有能綜合反映水資源循環(huán)經(jīng)濟和經(jīng)濟發(fā)展的動態(tài)變化特點和發(fā)展趨勢的指標。

水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展和諧度評價指標體系由目標層、系統(tǒng)層、控制層、指標層構(gòu)成，通過層次分析的多級運算和權(quán)重閾值的時空判別，組成樹狀結(jié)構(gòu)的指標體系，使指標體系的各個要素及其結(jié)構(gòu)都能滿足系統(tǒng)優(yōu)化要求，見圖1。

二、水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展和諧度評價模型

和諧是復(fù)合系統(tǒng)組成要素之間在發(fā)展過程中彼此的協(xié)調(diào)一致性，這種協(xié)調(diào)一致的程度稱為和諧度。和諧作用與和諧度決定了復(fù)合系統(tǒng)達到臨界區(qū)域時走向何種有序結(jié)構(gòu)，或決定復(fù)合系統(tǒng)從無序走向有序的趨勢。決定系統(tǒng)變化進程的根本變量或者說在系統(tǒng)發(fā)展演變中起決定作用的指標稱為系統(tǒng)的序參變量。

圖1 水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展和諧度評價指標

1.復(fù)合系統(tǒng)的有序度

協(xié)同學(xué)中對系統(tǒng)的組織過程及效應(yīng)采用如下方程描述：

式中，q=（q1，q2，…qm）代表系統(tǒng)的序參量即指標；F∈Γ代表來自系統(tǒng)外部的作用，Γ 為F的容許集合；A，B （F），C（F）為相應(yīng)的系數(shù)矩陣，B（F），C（F）是 F的線性或非線性函數(shù)。

式（1）反映了在其他組織（外部作用F）的影響下，系統(tǒng)內(nèi)部序參量（慢弛豫變量）之間的協(xié)同效果 （q=（q1，q2，…qm））的一組具體取值；當其他組織影響消失以后，系統(tǒng)內(nèi)部序參量（即慢弛豫變量）之間的協(xié)同效果僅取決于系統(tǒng)內(nèi)部的自組織過程。

水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)的和諧是指水資源循環(huán)經(jīng)濟系統(tǒng)內(nèi)及其與經(jīng)濟系統(tǒng)外之間所具有的較強的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力和互補關(guān)系的和諧運動。水資源循環(huán)經(jīng)濟復(fù)合系統(tǒng)包括水資源循環(huán)子系統(tǒng)、經(jīng)濟子系統(tǒng)，分別用i=1，2，來表示。首先定義各子系統(tǒng)的有序度概念。設(shè)區(qū)域子系統(tǒng)i發(fā)展過程中第j年的k指標即序參變量描述為：eijk=（eij1，eij2， …eijn）（i=1，2；j=1，2， …m；k=1，2， …n），其中，n≥2，eij1，eij2， …eijn可以是描述子系統(tǒng)運行機制與運行狀況的若干指標。 不失一般性，設(shè) Ωi1，Ωi2分別為效益型指標和費用型指標下標集，即對于 eijk，若 k∈Ωi1，則 eijk取值越大，子系統(tǒng)i有序度越高，取值越小，子系統(tǒng)i有序度越低。若 k∈Ωi2，則 eijk取值越小，子系統(tǒng)i有序度越高，取值越大，子系統(tǒng)i有序度越低。

設(shè) EIik≤eijk≤EMik，EIijk，EMijk， 實際上是子系統(tǒng)i第k個指標的下限值和上限值。對于下限值，可以選取過去某年的實際值；對于上限值，可以根據(jù)區(qū)域子系統(tǒng)中該指標發(fā)展趨勢的預(yù)測值或規(guī)劃值選取。對于同一指標，不同年份的EMik，EIik值相同。

子系統(tǒng)指標序參量的有序度定義為：

由上述定義可知，ui（eijk）∈[0，1]，且 ui（eijk）越大，序參量 eijk對子系統(tǒng) i第j年的有序性貢獻就越大。因此，子系統(tǒng)指標序參量eijk對系統(tǒng)有序度的總貢獻可以通過ui（eijk）的集成來實現(xiàn)，這種集成的常用方法有幾何平均法和線性加權(quán)和法，本文采用線性加權(quán)和法，具體方法如下：

式中，ui（eij）表示第 i子系統(tǒng)第 j年的綜合有序度；wi（eijk）表示第 i子系統(tǒng)第j年k指標的綜合權(quán)重；n為子系統(tǒng)序參量個數(shù)。

定義上述ui（eij）為子系統(tǒng)i第j年的系統(tǒng)有序度。 由此可知，ui（eij）∈[0，1]，ui（eij）越大，子系統(tǒng)序參量 eijk對子系統(tǒng)i有序的貢獻就越大，子系統(tǒng)i有序的程度就越高，反之則越低。

2.序參量有序度的綜合權(quán)重

序參量有序度權(quán)重的確定方法可以分為兩大類：主觀法與客觀法，這兩類方法各有特點，也有各自的不足，因此在綜合評價水資源循環(huán)經(jīng)濟與經(jīng)濟發(fā)展和諧度時，采用主觀和客觀相結(jié)合的權(quán)重確定方法，基于熵理論的權(quán)重確定方法把主觀和客觀這兩者有機地結(jié)合起來，使結(jié)果更加客觀合理。

設(shè)子系統(tǒng)有n個評價指標即序參量，第j年第k個指標的屬性值為eijk，用公式（2）得到有序度 ui（eijk）。 對有序度 ui（eijk）進行歸一化處理，得到一組離散分布值：

由熵的概念，則評價指標k對決策對象j的相對重要性的不確定性可由熵來度量：

由熵極值性知，當 pijk（j=1，2，…m）相等時，熵最大即Emax=lnm。

子系統(tǒng)i第k指標的相對熵用以下方程表示：

由熵的性質(zhì)知，Hjk∈[0，1]， 相對熵Hik越小，各指標越接近，越均衡，所以選擇相對熵來量化各指標提供信息的多少。

對相對熵進行歸一化處理，得到子系統(tǒng)i第k指標的熵權(quán)為：

評價指標的熵權(quán)取決于各評價對象的固有信息，在多指標評價中也不能忽略評價者的經(jīng)驗判斷，為此引入另一個權(quán)值θik代表評價者的主觀判斷能力，兩者結(jié)合為一個綜合權(quán)值：

3.復(fù)合系統(tǒng)的和諧度

水資源循環(huán)經(jīng)濟模式與經(jīng)濟和諧發(fā)展的具體表現(xiàn)就是水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展相互支持、相互促進、相互匹配，經(jīng)濟發(fā)展不能以犧牲水資源、破壞生態(tài)平衡為代價，而是在經(jīng)濟發(fā)展的同時，改善人居環(huán)境，實現(xiàn)生態(tài)平衡，推動社會進步。

借鑒關(guān)于系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的理論，定義和諧度為：

式中，Cj為第j年水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展的和諧度，即兩子系統(tǒng)有序度之比；u1（e1）為水資源循環(huán)利用子系統(tǒng)有序度；u1（e1）為經(jīng)濟子系統(tǒng)的有序度；n1為水資源循環(huán)經(jīng)濟模式運行子系統(tǒng)指標個數(shù)；n2為經(jīng)濟運行子系統(tǒng)指標個數(shù)。

根據(jù)以上建立的水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展和諧度模型，判別標準如下：Cj=1，表示第j年水資源循環(huán)利用模式與經(jīng)濟發(fā)展和諧性很好；Cj≠1，表示第j年水資源循環(huán)經(jīng)濟模式與經(jīng)濟發(fā)展不同步，和諧性差，Cj值偏離1的程度越大，和諧性越差?？紤]到指標選取及賦權(quán)的人為因素，進一步作如下劃分：Cj=[0.8，1） 和（1，1.2]，表示水資源循環(huán)利用模式與經(jīng)濟發(fā)展基本和諧；Cj小于0.8，表示水資源循環(huán)利用模式與經(jīng)濟發(fā)展和諧性較差，經(jīng)濟發(fā)展程度較高，水資源循環(huán)經(jīng)濟模式過于滯后，需要加快發(fā)展水資源循環(huán)經(jīng)濟模式的力度，保證經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展。Cj大于1.2，表示水資源循環(huán)利用模式與經(jīng)濟發(fā)展和諧性較差，水資源循環(huán)經(jīng)濟模式超前發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展滯后，相關(guān)部門應(yīng)充分利用水資源發(fā)展的有利條件，帶動經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展。

三、實證研究

根據(jù)所提出的水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展和諧度評價的指標，結(jié)合某市水資源循環(huán)利用及經(jīng)濟運行的狀況，根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料，確定各項指標值。

表1 2005—2008年和諧度評價指標數(shù)據(jù)

表2 子系統(tǒng)各指標熵權(quán)及綜合權(quán)重

表3 子系統(tǒng)有序度及復(fù)合系統(tǒng)和諧度計算結(jié)果

表1為近幾年某市水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展運行的指標數(shù)據(jù)，根據(jù)各指標的運行情況確定上限值和下限值，由式（2）計算子系統(tǒng)各序參量的有序度。根據(jù)各子系統(tǒng)的有序度，計算子系統(tǒng)指標的綜合權(quán)重。首先根據(jù)表1各指標的有序度，按照公式（4）～（7），計算熵權(quán)λijk，然后再根據(jù)主觀判斷方法確定主觀權(quán)重 θik，根據(jù)公式（8）得到綜合權(quán)重wik，計算結(jié)果見表2。

根據(jù)計算得到的子系統(tǒng)有序度及各指標綜合權(quán)重，按照公式（9）得到水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟增長和諧度的計算結(jié)果，見表3。

從子系統(tǒng)有序度計算結(jié)果可知，2005—2008年，該市水資源循環(huán)經(jīng)濟運行的有序度逐年提高，向有序化方向發(fā)展，說明序參量之間具有較好的協(xié)同作用；經(jīng)濟發(fā)展子系統(tǒng)基本上也逐年增加，除2007年有序度比上年減小外，其余各年逐年提高，基本向著有序化發(fā)展。

從表3可知，2005—2008年，復(fù)合系統(tǒng)的和諧度也在不斷發(fā)生變化。2005年和2008年的和諧度分別為0.928 1和0.953 2，表示這兩年水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展的和諧性較好，復(fù)合系統(tǒng)處于和諧發(fā)展的狀態(tài)。2006年和2007年的和諧度分別為0.713 7和1.267 5，表示復(fù)合系統(tǒng)的和諧性較差，可能原因是前一年水資源循環(huán)利用滯后所產(chǎn)生的滯后效應(yīng)，導(dǎo)致該年經(jīng)濟發(fā)展有序度的下降。

四、結(jié) 語

水資源循環(huán)利用是經(jīng)濟社會發(fā)展的必然選擇，經(jīng)濟發(fā)展以水資源循環(huán)運行為前提，兩者必須保持一定的協(xié)調(diào)和諧，才能使人類社會得到可持續(xù)發(fā)展。通過水資源循環(huán)利用模式與經(jīng)濟發(fā)展和諧度評價，判斷和測度水資源循環(huán)利用對經(jīng)濟發(fā)展的有利條件和不利條件，從而為各級政府、企業(yè)和公眾了解水資源循環(huán)利用與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系提供科學(xué)的判斷依據(jù)。

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