劉洪超,楊路華,陳 凱,曹 穎

(河北農業(yè)大學城鄉(xiāng)建設學院,河北保定 071000)

我國農村水利現(xiàn)代化評價指標體系與評價模型

劉洪超,楊路華,陳 凱,曹 穎

(河北農業(yè)大學城鄉(xiāng)建設學院,河北保定 071000)

根據(jù)農村水利現(xiàn)代化的內涵,建立一個2層6類共26個指標的農村水利現(xiàn)代化評價指標體系,調查獲得評價指標初始值,再將各個指標標準化并確定各指標的閾值。構建數(shù)學模型,運用層次分析法獲得初始權重,進一步得出組合權重,最后利用組合賦權的綜合評價方法對河北省博興縣進行評價,評價結果為0.743,說明目前博興縣農村水利建設處于現(xiàn)代化中等水平,與博興縣實際發(fā)展情況相符。

農村水利現(xiàn)代化;評價指標;分層法;組合賦權

我國農村水利建設基礎薄弱,防洪除澇能力較低,農村安全飲用水問題得不到有效解決。農村水利現(xiàn)代化旨在滿足農業(yè)生產、農民生活、農村經濟和農村生態(tài)環(huán)境等多方面需求,提高農業(yè)綜合生產能力,促進社會發(fā)展,這是21世紀我國農村水利所面臨的重要任務之一。

我國農村水利現(xiàn)代化評價研究起步較晚,一些理論和方法研究還不太成熟。歐建鋒等[1]利用AHP和BP神經網(wǎng)絡,結合江蘇農村水利的實際情況,構建了農村水利現(xiàn)代化評價模型;朱成立等[2]基于投影尋蹤模型和粒子群算法建立了投影尋蹤等級評價模型,對江蘇省9個典型縣進行了評價;尹豪[3]利用多元統(tǒng)計法構建了評價模型,對浙江省農村現(xiàn)代化進行評價;趙然杭等[4]利用模糊可變評價模型對山東省農村水利現(xiàn)代化進行了評價;張穎等[5]采用基于變異系數(shù)權重的TOPSIS法計算現(xiàn)狀評價指標權重,并對蘇北地區(qū)典型縣的水利現(xiàn)代化評價指標進行了研究。在對農村水利現(xiàn)代化進行評價時,重點是將多個指標轉化為一個能夠反映評價對象綜合情況的指標來進行評價,因此也就要求評價方法能夠將各評價指標轉化為一個綜合指標來反映農村水利現(xiàn)代化實現(xiàn)程度。而權重的確定是綜合評價方法的主要內容,關系到多指標評價值向綜合評價值的轉變。本文采用組合賦權的綜合評價方法對農村水利現(xiàn)代化進行評價。

1 農村水利現(xiàn)代化內涵、評價指標及等級劃分

1.1 農村水利現(xiàn)代化內涵

農村水利現(xiàn)代化是一個相對概念,是一個動態(tài)發(fā)展的過程,隨著科學技術的提高及社會發(fā)展,其內涵也在不斷變化。倪文進[6]認為,狹義的農村水利可以簡單概括為灌溉排水和農村供水,而廣義的農村水利還應包括農村水電、水土保持等內容。蘇照福[7]將農村水利的內涵分為農田水利、農村水利和農村水利基本建設3個層次,認為隨著經濟社會的發(fā)展,農村水利應由農田水利發(fā)展為包括農田水利、城鎮(zhèn)防洪、農村飲用水安全、農田新技術推廣、農村水環(huán)境建設在內的現(xiàn)代農村水利。

目前我國農村水利現(xiàn)代化可以概括為以提高農業(yè)綜合生產能力、改善農民生活條件、提高農民生活水平、發(fā)展農村經濟和保護農村生態(tài)環(huán)境為目的而建的水利設施[8]。農村水利現(xiàn)代化應以全面發(fā)展為理念,注重以人為本,用現(xiàn)代的工業(yè)設備裝備農村水利,用現(xiàn)代化管理方法武裝農村水利,用現(xiàn)代化思維指導農村水利,最終實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和社會的可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)人與自然的和諧相處。

1.2 評價指標分析

筆者認為,有必要建立一個指標體系科學合理地評價農村水利現(xiàn)代化發(fā)展水平,該指標體系必須能夠客觀體現(xiàn)農村水利現(xiàn)代化建設水平。結合我國目前的發(fā)展情況,同時考慮到各地區(qū)間經濟發(fā)展和科學技術發(fā)展水平的現(xiàn)狀,農村水利現(xiàn)代化評價指標應包括農村防災減災、水資源開發(fā)利用、村鎮(zhèn)給排水工程、農田灌溉排水工程、農村水環(huán)境保護以及農村水利管理6個相互聯(lián)系、相互作用的建設內容,這六方面反映了經濟、社會、生態(tài)環(huán)境、政策法律以及技術各個領域對農村水利現(xiàn)代化建設的要求[9]。在此基礎上,借鑒國際上發(fā)達國家以及我國沿海發(fā)達地區(qū)農村水利現(xiàn)代化標準,參考相關研究[10],建立農村水利現(xiàn)代化評價指標體系。

1.3 評價指標閾值分析及等級劃分

農村水利現(xiàn)代化水平是農村水利建設發(fā)展所達到水平或者所處階段,農村水利建設屬于社會建設的范疇。農村水利現(xiàn)代化評價指標閾值是對農村水利建設發(fā)展水平的預測,預測的基礎是農村水利建設現(xiàn)狀。農村水利建設發(fā)展水平是地域自然環(huán)境因素和經濟環(huán)境因素綜合作用的結果。因此,農村水利現(xiàn)代化評價指標閾值是判斷農村水利建設是否達到現(xiàn)代化水平的標準。閾值應當符合我國經濟發(fā)展的要求,體現(xiàn)農村水利建設的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,目標設置既要體現(xiàn)合理性,同時也要考慮先進性和可行性[11]。閾值的確定方法主要采用定性預測法和定量預測法。定性預測法是針對缺乏歷史資料的調查對象通過咨詢專家,根據(jù)專家意見確定的,定量預測法分為參考相關標準或規(guī)范法、對比分析法和趨勢外推法。本文確定的閾值是農村水利現(xiàn)代化到2020年所能達到水平的預測。農村水利現(xiàn)代化評價指標及相應閾值分別為:①蓄水工程達標率80%,②堤防工程達標率100%;③應急通訊設備、物資、設施保障水平 90%;④應急預案完善度100%;⑤供水保障能力80%;⑥萬元農業(yè)生產總值用水量370 m3/萬元;⑦萬元工業(yè)增加值取水量27m3/萬元;⑧灌溉水有效利用系數(shù)0.6;⑨農村飲水安全達標率100%;⑩村鎮(zhèn)排水達標率70%;○11村鎮(zhèn)污水處理率60%;○12旱澇保收面積比例70%;○13節(jié)水灌溉工程面積比例60%;○14除澇達標率90%;○15鹽漬化面積比例10%;○16溝渠工程設施配套率80%;○17溝渠建筑物工程設施配套率90%;○18河道水功能區(qū)水質達標率90%;○19湖泊水功能區(qū)水質達標率90%;○20地下水超采面積比例2%;○21水土流失面積比例5%;○22大專以上技術人員比例90%;○23基層水利服務機構配置比例90%;○24群眾管理組織覆蓋率90%;○25信息技術實用度85%;○26工程管理維護費用滿足度80%。

利用評價指標獲得的評價結果,是一個沒有量綱、沒有物理意義的介于0～1之間的數(shù)值,因此,需要對該數(shù)值進行評價等級劃分,賦予其物理意義,反映評價結果所屬發(fā)展等級,衡量地區(qū)的農村水利現(xiàn)代化水平程度。評價標準是評價等級分割點的值,合理確定評價標準對農村水利現(xiàn)代化評價至關重要。根據(jù)農村水利建設現(xiàn)狀、發(fā)展規(guī)律,并經區(qū)間數(shù)學卡方檢驗(Chi-square test),將評價等級分為4類,如表1所示。

表1 農村水利現(xiàn)代化評價等級劃分

2 基于組合賦權的綜合評價法

2.1 組合賦權法原理

基于組合賦權的綜合評價方法是利用層次分析法獲得初始權重,對于特殊原因造成的缺項情況,采用分權法對初始權重進行調整得到組合權重,然后對評價指標值加權合成綜合評價值。該方法的關鍵是組合權重的獲得。

層次分析法是一種常見的權重確定方法,適合評價指標具有層次結構的評價問題。按照該方法確定的層次單排序是指標體系各層內的相對權重,確定的層次總排序是指標的綜合相對權重。農村水利現(xiàn)代化評價指標體系具有層次結構,自上而下分為兩層,下層指標從屬于上層指標,符合層次分析法的層次結構模型,因此可以通過層次分析法獲得權重。當樣本指標存在缺項情況時,需要重新分配權重。經分配調整后獲得的權重就是組合權重。

2.2 評價指標標準化

由于農村水利現(xiàn)代化評價指標較多,且各個評價指標的量綱不同,無法簡單地進行加權合并,需要對數(shù)據(jù)進行預處理,然后再采用相對比值數(shù)據(jù)克服量綱差異的問題。

農村水利現(xiàn)代化評價指標中有2個定性指標:應急預案完善度和信息技術實用度。由于評價方法要求評價指標都是定量數(shù)據(jù),因此,需要尋找一種定性變量(x)和定量變量(y)間的映射,將定性數(shù)據(jù)量化為某一定量數(shù)據(jù)。該映射需要滿足以下要求:①當x=0時,y=0;當x取最大值時,y=1。②y(x=0)與y(x=1)間的差距需要相對大一點,以反映“沒有”與“有”的差距。③映射需要滿足邊際效應遞增規(guī)律,即定性指標越大時,定量指標間的差距也越大。

根據(jù)農村水利建設定性指標量化要求,建立的映射函數(shù)為

式中:k為指標的最大值。

2.2.2 定量指標標準化

a.正向評價指標標準化。其處理方式為

b.逆向指標標準化。對于逆向指標,直接采用正向指標的比值法處理沒有現(xiàn)實意義?，F(xiàn)實中,更多關注現(xiàn)實值與目標值的差距。逆向指標的標準化函數(shù)為

2.3 組合賦權法的數(shù)學模型

基于組合賦權的綜合評價方法是利用組合權重對評價指標值線性加權得到綜合評價值。假設農村水利建設的組合權重為

7.2.2.1 從業(yè)人員進入專間應穿戴清潔的工作服、工作帽、口罩，有下列情形時應用清洗和消毒雙手：a）開始工作前；b）處理食物前；c）上廁所后；d）處理生食物后；e）處理弄污的設備或飲食用具后；f）咳嗽、打噴嚏、或擤鼻子后；g）處理動物或廢物后；h）觸摸耳朵、鼻子、頭發(fā)、口腔或身體其他部位后。

所評價縣指標標準化后的值記為U=(u(1),u(2),…,u(26))。

考慮使用改進層次分析法確定權重w。在AHP的同層次求權重時,采用的方法不是最大特征值法,而是對數(shù)最小二乘法,權重優(yōu)化模型為

約束條件為

式中:n為該層評價指標個數(shù);h為評價值個數(shù);wi為評價指標i的權重;wj為評價指標j的權重;aijk為第k個評價者作出的指標相對重要程度評價值。

該模型的輸出結果就是同層次各指標的權重,該方法可以省略各判斷矩陣的一致性檢驗工作。則該縣綜合評價值F為

2.4 模型的求解

農村水利建設評價指標具有結構層次性,本評價體系共分為2個層次,6個一級指標,26個二級指標。對每一個一級指標均設計了相對重要性調查表,面向水利行業(yè)的專家發(fā)放,得出一級指標相對重要程度如表2所示。表2中數(shù)值代表本指標相對前一個指標的重要性程度;1表示兩者同等重要;2表示前者比后者稍重要;3表示前者比后者重要。

表2 一級指標各指標相對重要性比值

為了更好地利用各個專家的知識和經驗,采用改進的層次分析法獲得各個評價指標權重,選用MATLAB遺傳算法工具箱求解,得到的層次單排序結果見表3。

表3 層次單排序

在農村水利建設評價過程中,可能會出現(xiàn)某項評價指標在該地區(qū)缺失的問題,這并不代表該項指標值為零,也不能認為其已達到閾值,常用方法就是將其權重分攤到其他評價指標上。分攤后的權重只適用于該地區(qū)綜合評價。

采用層次內權重按原比例分攤的方法對缺項指標進行權重分攤。假設某地區(qū)缺失蓄水工程達標率,則其層內權重0.38按0.62∶0.57∶0.43的比例分攤到堤防工程達標率,應急通訊設備、物資、設施保障水平和應急預案完善度上;當蓄水工程達標率,堤防工程達標率,應急通訊設備、物資、設施保障水平和應急預案完善度指標都缺失時,農村減災防災權重調整為0,其權重0.23按0.17∶0.15∶0.15∶0.12∶0.18的比例分攤到其他5個一級指標上。根據(jù)樣本數(shù)據(jù)特征對層次單排序調整,按照層次總排序獲得的綜合權重就是組合權重。

利用式(6),將26個指標值線性加權得到一個綜合評價值。綜合評價值反映農村水利現(xiàn)代化的綜合發(fā)展水平,取值在0～1之間。

3 實例應用

3.1 典型地區(qū)基本情況

以河北省博興縣為例,利用基于組合賦權的綜合評價方法對其進行現(xiàn)代化水平評價。博興縣地處魯北平原,黃河下游南岸,在環(huán)渤海經濟圈、黃河三角洲腹地,總面積900.7 km2,人口47.8萬。博興縣位于118°4憶E～118°22憶E、36°58憶N～37°27憶N之間,屬溫帶大陸性季風氣候,四季分明,氣候宜人,光照充足,水源豐盈,年平均氣溫12.5℃,全年日照時數(shù)2595 h,年降水量601mm,無霜期180 d。博興縣境內土地肥沃、資源豐富,盛產小麥、棉花、大豆、玉米以及林果、蔬菜等多種農副產品,是山東省重要的糧棉生產基地和無公害蔬菜生產基地。

3.2 綜合評價指標得分計算

通過發(fā)放調查問卷并參照該地區(qū)公開發(fā)行的統(tǒng)計年鑒、政府文件等相關研究成果獲得初始資料,首先將初始資料進行標準化處理,得到標準化的指標值集。山東省博興縣沒有指標缺失的情況,因此不需對權重進行重新調整,可以直接按照上述權重進行計算,然后采用組合賦權綜合評價法進行評價,計算出農村水利建設評價綜合得分表,見表4。

表4 博興縣農村水利建設綜合評價計算

3.3 評價結果分析

對評價指標中的一級指標得分情況進行分析,計算各一級指標得分率,計算結果圖1。

圖1 博興縣各一級指標得分率

由圖1可以看出,一級指標中水資源開發(fā)利用得分率最高,達100%,說明博興縣水源保障能力、水的利用效率達到農村水利現(xiàn)代化的要求;農田灌排工程得分率超過90%,說明該縣農田灌溉水平、農田排水與改良能力、工程設施配套水平接近農村水利現(xiàn)代化的要求;農村防災減災得分率接近80%,說明該地區(qū)農村防洪能力、防洪應急能力中等;村鎮(zhèn)給排水工程、農村水環(huán)境和農村水利管理得分率不足60%,說明該地區(qū)農村供水能力、排水能力與污水處理能力、地表水環(huán)境、地下水環(huán)境、水土流失治理水平、農村水利管理水平均與農村水利現(xiàn)代化要求的水平相差較大。進一步分析二級指標得分情況可知,堤防工程達標率、村鎮(zhèn)污水處理率、河道水功能區(qū)水質達標率、大專以上技術人員比例、群眾管理組織覆蓋率等指標得分均較低。因此,該地區(qū)的農村水利建設的指導性建議就是在保障農村水利建設全面均衡推進的同時,加大對村鎮(zhèn)給排水工程的建設力度、農村水環(huán)境的重視程度與農村水利的管理力度。

4 結 論

通過分析農村水利現(xiàn)代化內涵,建立農村水利現(xiàn)代化評價綜合體系和模型。通過分層求解各指標的權重得出綜合評價值,對山東省博興縣進行評價,評價結果為0.743,表明博興縣處于農村現(xiàn)代化中等偏上水平,這一點與水利行業(yè)專家對該地區(qū)的預測是相一致的。

本文采用的綜合評價法不僅充分吸收了專家知識和經驗,還利用自身特點對主觀權重進行了修正,不僅適用于地區(qū)間樣本的綜合評價,還適用于評價對象的自我評價,可以作為評價農村水利現(xiàn)代化的一種手段推廣使用。

[1]歐建鋒,程吉林.基于AHP與BP神經網(wǎng)絡的農村水利現(xiàn)代化評價[J].中國農村水利水電,2010(11):94-100.

[2]朱成立,陳科巨.基于PSO-PPEG模型的農村水利現(xiàn)代化評價[J].灌溉排水學報,2012,33(6):117-120.

[3]尹豪.基于多元統(tǒng)計檢驗的綜合評價模型[J].統(tǒng)計與決策,2005(5):42-44.

[4]趙然杭,劉曉麗.模糊可變評價模型在山東省農村水利現(xiàn)代化水平評價中的應用[J].山東大學學報:工學版, 2008,38(2):86-91.

[5]張穎,俞雙恩,陸夢恬.蘇北水利現(xiàn)代化評價指標體系賦權研究[J].河海大學學報:自然科學版,2014,42 (2):171-176.

[6]倪文進.中國農村水利發(fā)展狀況與科技需求[J].農業(yè)工程學報,2010,26(3):1-8.

[7]蘇照福.農村水利與新農村建設[EB/OL].[2010-5-20].http://www.jnwater.net/typenews.asp?id=450.

[8]周士勇.農村水利現(xiàn)代化評價指標體系研究[D].濟南:山東大學,2007.

[9]閆玉婷.四川省農村水利建設標準與評價方法研究[D].保定:河北農業(yè)大學,2013.

[10]蔡勇,高見,楊逸輝,等.關于我省農村水利建設評價指標與方法研究分析[J].江蘇水利,2010(1):12-14.

[11]丁春梅,董邑寧,呂天偉.農村水利現(xiàn)代化評價指標體系初步研究[J].中國農村水利水電,2006(9):74-76.

S277.7

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1003 -9511(2015)04 -0015 -04

2015-04 -05 編輯:胡新宇)

10.3880/j.issn.1003 -9511.2015.04.005

河北農業(yè)大學青年科學基金(QN201324)

劉洪超(1988—),男,河北邯鄲人,碩士研究生,主要從事灌溉節(jié)水理論與新技術研究。E-mail:liuhongchao1314@126.com

楊路華(1970—),男,河北邢臺人,教授,博士生導師,主要從事節(jié)水灌溉理論與技術研究。E-mail:yangluhua@hebu.cn