唐 寧，黃理軍

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，長沙 410128)

0 引 言

湖南省自古以來就是農(nóng)業(yè)大省，同時也是水利大省，有湘資沅澧四大水系，水資源擁有量豐富。但因降雨的時空分布不均，旱澇頻發(fā)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到巨大影響，農(nóng)村水利工程對湖南省的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有舉足輕重的作用?！笆濉彼l(fā)展為全省經(jīng)濟(jì)社會平穩(wěn)快速發(fā)展發(fā)揮了積極作用，但面對全省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的新要求和新挑戰(zhàn)，湖南省水利建設(shè)、水利管理和水利改革發(fā)展仍面臨一系列問題和困難：包括防洪抗旱能力薄弱、農(nóng)業(yè)灌溉用水效率不高、飲水安全保障能力不夠、水資源水生態(tài)問題突出等。因此，對湖南省農(nóng)村水利承載力進(jìn)行分析評價與建議具有重大現(xiàn)實意義。

1 研究方法

1.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

本文從湖南省水利普查數(shù)據(jù)中選取，在比較分析數(shù)據(jù)收集難易程度的基礎(chǔ)上，盡可能考慮指標(biāo)的代表性、全面性和科學(xué)性。農(nóng)村水利作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的基礎(chǔ)設(shè)施，其基本功能是保障農(nóng)田生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)功能，保障農(nóng)村安全飲水的生活服務(wù)功能，保障生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定、防洪排澇環(huán)境保護(hù)功能，農(nóng)村水利的保障作用必然和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口數(shù)量、生態(tài)環(huán)境等諸多因素密切相關(guān)。隨著“十三五”對農(nóng)村水利的投入與推進(jìn)，農(nóng)村水利依從傳統(tǒng)的農(nóng)村水利向民生水利發(fā)展，向和諧水利和可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)水利方向發(fā)展，故評價需要考慮到農(nóng)村水利工程保障能力的可持續(xù)性。但由于經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展的不同，不同地區(qū)不同時期的農(nóng)村水利的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、管理和農(nóng)村水利保障能力以及如何提高該地區(qū)農(nóng)村水利保障能力也有差異。因此，在評價農(nóng)村水利保障能力時需考慮到地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)和人民生活水平。

本研究旨在為我國“十三五”規(guī)劃期間農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和社會主義新農(nóng)村建設(shè)起到重要的支撐作用，從農(nóng)村水利的基本功能出發(fā)，以工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村供水、生態(tài)保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展5個方面做為領(lǐng)域?qū)?，對湖南省農(nóng)村水利保障能力進(jìn)行定性分析。通過總指標(biāo)反映水利保障能力的整體水平，各綜合指標(biāo)反映水利保障能力各組成部分的發(fā)展?fàn)顩r[1-2]，二級指標(biāo)的選取覆蓋全面，且具有代表性、可獲取性。10個方案層二級評價指標(biāo)上都是農(nóng)村水利質(zhì)量評價指標(biāo)或者是相對評價指標(biāo)，沒有如工程建設(shè)資金、水利工程管理投入、已建和再建大小型農(nóng)村水利工程數(shù)等，但這些都是以上10個指標(biāo)的不同表現(xiàn)形式，選擇相對指標(biāo)能夠更加綜合反映農(nóng)村水利能力的整體情況。以此建立的3個遞階層次結(jié)構(gòu)、5個方面、10個評價指標(biāo)的湖南省農(nóng)村水利保障能力評價指標(biāo)體系[3]見表1。

領(lǐng)域?qū)又笜?biāo)說明：①工程建設(shè)保障能力G，表示湖南省區(qū)域內(nèi)國民經(jīng)濟(jì)對農(nóng)村水利建設(shè)投入的支持力度，通過二級指標(biāo)農(nóng)民人均純收入和農(nóng)村水利投資系數(shù)進(jìn)行說明和評價。②農(nóng)田生產(chǎn)保障能力F，反映湖南省農(nóng)村水利工程對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的保障能力，通過二級指標(biāo)旱澇保收系數(shù)和有效灌溉系數(shù)進(jìn)行說明。③飲水保障能力D，反映湖南省農(nóng)村水利工程對農(nóng)村居民飲水供給數(shù)量和質(zhì)量的調(diào)節(jié)與保障能力，通過農(nóng)村生活用水供給率和飲水安全率這兩個二級指標(biāo)進(jìn)行說明。④生態(tài)環(huán)境保障能力E，反映湖南省農(nóng)村水利維護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)和諧發(fā)展的能力，通過二級指標(biāo)除澇面積系數(shù)和水土流失治理系數(shù)進(jìn)行說明。⑤可持續(xù)發(fā)展保障能力C，反映湖南省的農(nóng)村水利工程對于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的維持能力，通過二級指標(biāo)農(nóng)村水利投資占水利投資和節(jié)水灌溉工程控制面積比例進(jìn)行說明。

方案層指標(biāo)說明：①農(nóng)村居民人均純收入C11，體現(xiàn)湖南省區(qū)域范圍內(nèi)農(nóng)村居民收入的平均水平和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體狀況，農(nóng)民純收入(萬元)/農(nóng)村居民家庭常住人口(萬人)。②水利投資系數(shù)C12，體現(xiàn)湖南省對農(nóng)村水利工程在經(jīng)濟(jì)上的重視程度以及投資力度，水利總投資(億元)/地區(qū)生產(chǎn)總值(億元)。③旱澇保收系數(shù)C21，體現(xiàn)湖南省農(nóng)村水利對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的支撐力度，旱澇保收面積(103hm2)/耕地總面積(103hm2)。④有效灌溉系數(shù)C22，體現(xiàn)湖南省農(nóng)村水利對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的支持力度，有效灌溉面積(103hm2)/耕地總面積(103hm2)。⑤農(nóng)村生活用水供給率C31，體現(xiàn)湖南省水利工程對農(nóng)村的供水占全省總水利工程的比例，水利工程對農(nóng)村生活供水量(108m3)/水利工程總供水量(108m3)。⑥飲水安全率C32，體現(xiàn)農(nóng)村水利工程，對湖南省農(nóng)村人口的飲水質(zhì)量和生活質(zhì)量總體情況影響的總體情況，飲水安全人數(shù)(萬人)/總?cè)藬?shù)(萬人)。⑦除澇面積系數(shù)C41，反映農(nóng)村水利設(shè)施對農(nóng)田除澇的貢獻(xiàn)，除澇面積(103hm2)/耕地總面積(103hm2)。⑧水土流失治理系數(shù)C42，反映湖南省區(qū)域范圍內(nèi)農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境情況，水土流失治理面積(103hm2)/耕地總面積(103hm2)。⑨節(jié)水灌溉工程控制面積比例C51，反映湖南省區(qū)域范圍內(nèi)節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣情況，節(jié)水灌溉工程控制面積(103hm2)/耕地總面積(103hm2)。⑩農(nóng)村水利投資占水利投資比重C52，反映湖南省農(nóng)村水利在水利建設(shè)中所受的重視程度，農(nóng)村水利建設(shè)資金和管理資金的總和(億元)/水利總投資(億元)。

表1 湖南省農(nóng)村水利保障能力評價指標(biāo)體系Tab.1 The evaluation index system of Hunan rural water conservancy safeguard ability

1.2 標(biāo)準(zhǔn)值的確立

通過廣泛收集國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和研究成果，借鑒國內(nèi)外農(nóng)村水利評價研究的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，參考《水利標(biāo)準(zhǔn)化工作管理辦法》、《水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)定》、《節(jié)水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》[4]等，結(jié)合本文研究問題的需要，在分析比較的基礎(chǔ)上，將湖南省農(nóng)村水利保障能力不同等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)列于表2。

表2 湖南省農(nóng)村水利保障能力等級劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 The level standard of Hunan province in rural water conservancy

將二級指標(biāo)中數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化評分處理，對方案層的二級指標(biāo)進(jìn)行設(shè)定最優(yōu)值與最差值的臨界值。所設(shè)定臨界值是根據(jù)湖南省農(nóng)村社會發(fā)展結(jié)合農(nóng)村水利工程建設(shè)現(xiàn)狀的平均水平而確定。方案層的10個二級指標(biāo)的最優(yōu)值與最差值見表3，其中農(nóng)民人均純收入最差值設(shè)為3 000元，最優(yōu)值設(shè)為15 000元。水利投資系數(shù)參照我國農(nóng)村水利相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一將水利投資系數(shù)最優(yōu)值設(shè)定為2%。根據(jù)農(nóng)村生活占水資源供水比例將農(nóng)村生活用水供給系數(shù)最優(yōu)值設(shè)定為8%。參照我國水利工程建設(shè)、水利科研技術(shù)的推廣與應(yīng)用的實際情況，得出理論上的除澇面積系數(shù)最優(yōu)值為10%、節(jié)水灌溉工程控制面積比例最優(yōu)值為85%、農(nóng)村水利投資/水利投資最優(yōu)值為97%。其余指標(biāo)最優(yōu)值均為100%，最差值0%。

表3 二級評價指標(biāo)的最優(yōu)值與最差值Tab.3 The optimal value and worst value of the second index

1.3 AHP法和熵值法組合確定權(quán)重

AHP法是將一個復(fù)雜的多方案決策問題作為一個系統(tǒng)，將總目標(biāo)分解為多準(zhǔn)則的若干層析，通過定性指標(biāo)模糊量化的方法算出層析單排序和總排序，其優(yōu)點是所需的定量數(shù)據(jù)信息少，簡潔實用，可以將專家的思維過程數(shù)學(xué)化。研究選取以上5個領(lǐng)域?qū)拥亩壷笜?biāo)，運用層次分析法，主要考慮到該領(lǐng)域的指標(biāo)多為定性指標(biāo)，采用AHP法可以考慮到同行參照，專家意見評價[4]，也為評價標(biāo)準(zhǔn)的確立提供前提條件。

熵值法考慮到方案層多為定量反映領(lǐng)域?qū)痈鞣N表的量，且有具體量化數(shù)值，而層次分析法所需定量數(shù)據(jù)少，定性成分多，而熵值法相對主觀賦值法具有客觀性。

目前國內(nèi)外研究中，對水利的評價方法多用層次分析法(AHP)，但AHP法受主觀因素影響較大；而熵值法以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用熵值法計算權(quán)重可以一定程度上消除AHP法的不足之處，故采用AHP法結(jié)合熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，使指標(biāo)權(quán)重更準(zhǔn)確。

為使評價更加具有說服性和準(zhǔn)確性，本文采用主觀和客觀相結(jié)合的方法來確定指標(biāo)權(quán)重。

首先采用層次分析法AHP法確定領(lǐng)域?qū)痈髯酉到y(tǒng)(一級指標(biāo))的權(quán)重Wi，再采用熵值法確定指標(biāo)層中不同評價指標(biāo)(二級指標(biāo))相對領(lǐng)域?qū)又笜?biāo)的權(quán)重Wj，最后將二者相乘Wi*Wj，得到各二級評價指標(biāo)對于目標(biāo)層農(nóng)村水利承載力的權(quán)重[5]。權(quán)重越大，說明該指標(biāo)相對于目標(biāo)層的重要性越大，其變化對目標(biāo)值的影響越大。

2 數(shù)據(jù)收集與計算

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)主要來源于2010～2014年湖南省水利廳和湖南省統(tǒng)計局發(fā)布的《統(tǒng)計年鑒》、《湖南省水資源公報》、《湖南省水利統(tǒng)計年鑒》，基本原始數(shù)據(jù)見表4。

表4 湖南省農(nóng)村水利發(fā)展基本情況Tab.4 The basic developed situation of Hunan rural water conservancy

2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化換算

由原始數(shù)據(jù)計算二級指標(biāo)值，運用極差變換法對原始指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[6]，以統(tǒng)一量綱，確保數(shù)據(jù)的適用性和可比性。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理，所有二級指標(biāo)的數(shù)據(jù)都將處于[0，1]這一區(qū)間范圍之內(nèi)，計算結(jié)果見表5。

表5 湖南省農(nóng)村水利保障能力評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)Tab.5 The standard data of evaluation index

2.3 AHP法計算領(lǐng)域?qū)又笜?biāo)權(quán)重

根據(jù)1～9標(biāo)度法[7]，將領(lǐng)域?qū)覤中各行指標(biāo)與其對應(yīng)的列指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)度，構(gòu)造判斷矩陣，見表6。然后利用MATLAB軟件計算A-Bi判斷矩陣的最大特征值λmax和歸一化特征向量W，同時求得CI[8]，查表得RI=1.12。通過計算W1=0.418，W2=0.262 5，W3=0.159 9，W4=0.097 3，W5=0.061 8；一致性檢驗中λmax=5.068 1，CI=0.017，RI=1.12，CR=0.015 2<0.1。通過檢驗，計算結(jié)果滿足一致性檢驗標(biāo)準(zhǔn)。

表6 湖南省農(nóng)村水利承載力5個子系統(tǒng)的判斷矩陣Tab.6 The judgment matrix of five subsystems

2.4 熵值法計算指標(biāo)層各指標(biāo)權(quán)重

通過計算反映樣本數(shù)據(jù)變化速率的信息熵，根據(jù)各指標(biāo)所含信息的有序程度確定權(quán)重。信息熵越高，系統(tǒng)越均衡，指標(biāo)變化越慢；反之，則變化越快，所以此方法可以根據(jù)各指標(biāo)的變異程度確定權(quán)重[9]。將湖南省地區(qū)2010～2014共5年的農(nóng)村水利承載力數(shù)據(jù)，每年共10個指標(biāo)，構(gòu)建R=Xij(i=1,2,3,4,5;j=1,2…10)的判斷矩陣，運用MATLAB軟件進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化判斷矩陣B，進(jìn)一步計算出各指標(biāo)熵權(quán)值。

W1=(0.483，0.517)；W2=(0.478，0.522)；W3=(0.322，0.678)；W4=(0.246，0.754)；W5=(0.253，0.747)

由湖南省農(nóng)村水利承載力5個子系統(tǒng)的領(lǐng)域?qū)訖?quán)重與其對應(yīng)的指標(biāo)層不同指標(biāo)的權(quán)重相乘，得到各評價指標(biāo)對于農(nóng)村水利承載力目標(biāo)層的權(quán)重，見表7。

表7 基于AHP和熵值法組合測算權(quán)重值Tab.7 The index weights based on AHP and entropy value method

2.5 線性評價模型綜合評價

本文旨在評價湖南省農(nóng)村水利保障能力，保障能力數(shù)值越大，說明保障程度越高，因此運用線性評價模型計算農(nóng)村水利保障能力的評分值。

S=Gk1+Fk2+Dk3+Ek4+Ck5

(1)

基于層次分析法(AHP)和熵值法所確定的各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)以及極差變換法所得到的已標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，利用式(1)式線性評價模型對湖南省農(nóng)村水利的保障能力進(jìn)行綜合評價。在計算出綜合評分后，確定各年度具體所屬的評價等級，見表8。

表8 湖南省農(nóng)村水利保障能力綜合評價得分與等級Tab.8 The comprehensive evaluation score and level

3 結(jié)果與分析

根據(jù)上述綜合評價結(jié)果，繪制湖南省農(nóng)村水利保障能力變化趨勢圖。從圖1中可以看出，湖南省農(nóng)村水利保障能力在2010～2014年的整體程度處于中等水平，這5年期間有緩慢提高，但增長緩慢幅度不大；在前4年2010～2013年一直處于中等水平發(fā)展階段，在2014年得到相對較大幅度的增長，綜合保障能力開始邁入良等發(fā)展水平，但仍處于良等偏底水平。

圖1 綜合保障能力得分(S)變化趨勢圖Fig.1 The trend chart of Comprehensive security ability

從圖2中可知，湖南省2010～2014年農(nóng)村水利建設(shè)綜合評價情況：①工程建設(shè)保障能力(G)：總體呈上升趨勢，特別是近兩年來有比較明顯的改善，從低水平的發(fā)展階段邁入中等發(fā)展水平。這不僅得益于湖南省地區(qū)國民生產(chǎn)總值穩(wěn)步增長，還得益于湖南省農(nóng)村居民人均純收入逐年都有顯著的增長；在2010～2014年間，雖然湖南省的水利投資系數(shù)增幅不明顯，但水利總投資額卻逐年在增加，水利總投資在2014年達(dá)到統(tǒng)計時間的最大值207.08億元，水利投資系數(shù)也達(dá)到最高值0.998%，使得湖南省水利工程建設(shè)保障能力得到顯著提高，邁入中等水平。②農(nóng)田生產(chǎn)保障能力(F)：在2010～2014年間呈穩(wěn)步增長趨勢，在2014年達(dá)到增幅的最大值。這主要歸因于旱澇保收系數(shù)和有效灌概系數(shù)一直處于增長趨勢中，且總體水平較高，在2010年已達(dá)到近60%和70%以上的水平，旱澇保收系數(shù)在2014年達(dá)到70%以上。③飲水保障能力(D)：湖南省農(nóng)村水利飲水安全保障能力總體呈逐年增長趨勢，總體處于中上水平，2014年達(dá)到優(yōu)等。這主要是因為農(nóng)村飲水供給率和飲水安全率在2010～2014年間均處于顯著增長階段。農(nóng)村飲用水供給率從2010年的2.81%上升至2014年的6.54%，飲用水安全率從2010年的58.74%急劇上升至2014年的99.76%，年平均增長近10個百分點。④生態(tài)環(huán)境保障能力(E)：在2010～2013年呈下降趨勢，在2014年些許緩和，總體都處于良等級，呈現(xiàn)先下降后上升的波動狀態(tài)。一方面雖然水土流失治理面積有所增長，但增長幅度不及耕地面積增長，除澇面積系數(shù)增長緩慢；另一方面，水土流失系數(shù)一直處于下降狀態(tài)，到2014年才得以緩和。⑤可持續(xù)發(fā)展保障能力(C)：呈現(xiàn)出先上升后下降的波動狀態(tài)，在2010～2014年間整體處于中等偏上水平。其原因在于：一方面農(nóng)村水利投資占水利總投資比重從2010年的86.9%上升至2012年的最大值93.09%，節(jié)水灌溉工程控制面積比例從2010年的45%顯著上升至2011年的88.4%，成為農(nóng)村水利可持續(xù)發(fā)展保障能力提高的重要原因；而另一方面，由于農(nóng)村水利投資在2012～2014年間，從2012年的93.09%下降至2014年的75.5%，3年來農(nóng)村水利投資占水利總投資比重顯著下降；而對于節(jié)水灌溉工程控制面積雖然在2011～2014年每年度都有增長，但不及耕地面積增長速度，所以相對所占比例有所下降。

圖2 領(lǐng)域?qū)痈鞅Ｕ夏芰ψ兓厔輬DFig.2 The trend chart of different index in B layer

4 結(jié) 論

綜合上述分析，對提高湖南省農(nóng)村保障能力,促進(jìn)湖南省經(jīng)濟(jì)社會生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，提出建議如下：①提高對農(nóng)村水利現(xiàn)代化功能的認(rèn)識，加大對貧困地區(qū)水利項目的支持力度，全面推進(jìn)“五小水利”建設(shè)，加快解決直接關(guān)系民生的水利問題。②由權(quán)重分析研究可知，工程建設(shè)保障能力和農(nóng)田生產(chǎn)保障能力對農(nóng)村水利保障能力所占權(quán)重近0.5,而湖南省工程建設(shè)保障能力相對不足。因此，需要加大對農(nóng)村水利的投資力度，可通過政府政策支持，財政補(bǔ)助，民間融資，引導(dǎo)社會資本參與水利建設(shè)。③創(chuàng)新科學(xué)技術(shù)，協(xié)調(diào)發(fā)展。政府需要加大對農(nóng)村水利工程的科技與人才投入，加大對新技術(shù)、新設(shè)備的研發(fā)與利用，用科技促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，改革創(chuàng)新，適應(yīng)新型城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化新要求。④注重民生水利，注重農(nóng)村水資源的民生發(fā)展，統(tǒng)籌解決好水短缺、水災(zāi)害、水生態(tài)、水安全、水環(huán)境問題，促進(jìn)“三農(nóng)”建設(shè)，夯實農(nóng)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，助推農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，提高農(nóng)民生活水平，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。⑤加強(qiáng)水利管理機(jī)制，深化水利建設(shè)管理體制改革，嚴(yán)格規(guī)范市場管理，創(chuàng)新水利工程管護(hù)機(jī)制，確保水利工程“建得起、管得好、長受益”，切實激發(fā)水利發(fā)展內(nèi)生動力，圍繞水生態(tài)、水安全、水資源、水文化、水管理五大功能建設(shè)。