基于组合权重－物元分析模型的水利改革效果评价
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作者:王美慧 唐德善 尚静
摘要：为科学评价区域水利改革效果，构建了以评价水利改革效果为目标，以水资源、水环境、水生态、水经济、水管护为准则的水利改革效果评价指标体系，包含万元 GDP 用水量、污水处理率等18个指标。将水利改革效果评价指标划分为优秀、良好、中等、差4个等级，采用三标度层次分析法得到指标主观权重，采用贡献率法得到指标客观权重，并采用博弈论计算指标组合权重，构建可拓物元分析模型评价山东省2010―2019年水利改革效果。结果表明：山东省水利改革效果评价等级由2010年的中等到2019年的优秀，整体呈改善趋势。
关键词：组合权重；可拓物元分析；水利改革；山东省
中图分类号：TV212.2 文献酥韭耄A doi：10.3969／j.issn.1000－1379.2022.10.016
引用格式：王美慧，唐德善，尚静.基于组合权重－物元分析模型的水利改革效果评价[J].人民黄河，2022，44（10）：84－88，116.
Evaluation of Water Reform Effects Based on Combined Weight?Object Meta Analysis Model
WANG Meihui，TANG Deshan，SHANG Jing
（ College of Water Resources and Hydropower，Hohai University，Nanjing 210098，China）
Abstract：In order to scientifically evaluate the effectiveness of the regional water reform，a water reform evaluation index system was built to evaluate the effectiveness of water reform with the objectives of water resources ，water environment，water ecology，water economy and watermanagement as the criteria.It evaluated the effect of water reform，including water consumption of 10 thousand Yuan RMB gross domesticproduct （ GDP ），sewage treatment rate and other 18 specific indicators.Further，based on the relevant literature and normative documents ，the water reform evaluation indicators were classified into four levels of excellent，good，medium and poor.The use of three?scale hierarchical analysis to obtain the subjective weights of indicators had the advantages of fast convergence and high calculation accuracy，and also made the calculation of weights more flexible.The contribution rate method was used to obtain objective weights of indicators.Introducing game theory to obtain indicator combination weights and combining subjective and objective factors，the results were more scientific.We also adopted a to? pological element analysis model to evaluate the effect of water reform in Shandong Province in the past 10 years ，and provided a research i? dea for the evaluation of water reform.The results show that the effectiveness of water reform in Shandong Province has benn improved from medium level in 2010 to excellent level in 2019.
Key words：combined weights；topological element analysis；water reform；Shandong Province
水是生命之源、生产之本。加快推进水利改革发展，切实增强水利对水资源可持续利用的支撑和保障能力，是维护社会长期稳定的必要条件[1－4]。我国人多水少，水资源时空分布不均，近年来频繁发生的洪涝灾害事件暴露出我国水利基础设施存在短板[5－7]。王定山[8]将水利改革效果聚焦于农田水利设施方面，并对面临的障碍进行了详尽分析。俞昊良等[9]梳理了2019年度的水利改革进展，总结治水思路亮点的同时对当前存在的问题提出了应对措施。李婷等[10]通过构建熵权－模糊综合评价模型对水利投融资体制改革绩效进行了分析。当前对水利改革的研究大多聚焦于措施及问题分析方面，几乎没有对区域整体改革效果的评价。因此，本研究以山东省为研究对象，对其水利改革效果进行评价，通过评价确定研究区水利改革效果等级，并对目前存在的问题及差距进行简要分析，旨在为水利改革效果评估提供思路。
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1 研究方法
水利改革的目标在于通过阶段性努力，缓解水利建设落后的局面，最终实现水资源合理配置、水环境明显改善、生态流域得到有效治理、水域经济持续发展以及水域管护体系真正落实等。因此，水利改革效果评价是一个多层次、多准则问题。
1.1 水利改革评价指标体系
首先利用德尔菲法[11－13]对影响水利改革效果的因素进行辨识，并对已有的统计资料进行筛选，包括河流健康、经济发展、资源配置等方面的资料，如《河湖健康评价指南（试行）》《生态保护红线生态功能评价技术指南》《循环经济发展评价指标体系（2017年版）》等；然后利用频率分析法筛选出频率较高的指标，并进一步对指标进行选；最后对各项指标进行主成分分析[14－16] ，删除含义重叠的指标，最终从水资源、水环境、水生态、水经济、水管护5个维度出发，建立包含“万元 GDP 用水量”等共18个指标的水利改革效果评价指标体系（见表1）。其中指标选取原则满足独立性、代表性、易得性、全面性[17]。
1.2 水利改革效果评价等级标准
参考《河湖健康评价指南（试行）》《生态保护红线生态功能评价技术指南》等文件，将评价指标的水利改革效果等级划分为Ⅰ级（优秀）、Ⅱ级（良好）、Ⅲ级（中等）、Ⅳ级（差）4级，水利改革效果评价等级标准见表1。可拓物元分析模型在解决模糊或不相容问题上具有一定优势，而水利改革效果评价涉及多指标、多层次、多准则，具备模糊性特点，因此选用该模型进行水利改革效果评价。采用三标度层次分析法[18]确定主观权重、采用贡献率法[19]确定客观权重，引进博弈论[20]求得组合权重，再结合可拓物元分析模型[19]构建水利改革效果评价模型。
1.3 权重计算
（1）三标度层次分析法确定主观权重。三标度层次分析法与一般层次分析法[21]的区别在于，该方法只需用0～2来标度重要性。例如两项指标分别为 a 1 、 a2 ，进行重要性比较时，若 a 1没有 a2重要，则相对重要性取值为0；若 a 1和 a2一样重要，则取值为1；若 a 1 比 a2重要，则取值为2。相对于一般的层次分析法，该方法具有计算过程简单，计算精度高等优点。首先，利用专家打分法对各项指标的重要程度进行初步判定，形成判断比较矩阵 A ＝（ aij） n× n ；然后，计算矩阵 A 各指标的重要程度指数ri：
根据式（2）计算各指标重要性，形成判断矩阵 B ＝
最后，根据方根法和归一化法分别计算各指标的相对权重ωi及绝对权重ωi′：
（2）贡献率法求客观权重。贡献率法确定权重的关键在于，结合实际数据与各评价等级标准值，判断各指标对整个评价模型的贡献率。若某指标的贡献率大，则该指标的权重大。贡献率法结合了各指标的真实数值，在求解权重时更具客观性。贡献率法求客观权重计算公式为
式中：ωi″为第i个指标的客观权重；μi为第i个指标实际值的平均值；Si ′为第i个指标各等级标准的平均值；n 为指标个数。
（3）基于博弈论确定组合权重。博弈论[20]基于最优化原理，即权重与最佳权重的偏差最小，调整偏差使其均衡，最终获得最优化的组合权重值向量。当决策者面临相互作用的因素干扰而无法决策时，博弈论理念能使各种方法得到的权重相对折中，从而使决策更为合理。
若存在 L 种对指标赋权的方法，即权重向量uk＝（ uk 1，uk2，…，ukn ），则 L 种权重向量的任意组合为 u ＝∑αk u k（T） ，其中αk ＝ （α1 ，α2，…，α L ）为线性组合系数、uk为权重集中的一种可能组合权重。αk 的求解利用优化对策模型[20]，对其求导得到线性方程：
计算求得组合系数（α1，α2，…，α L ），将组合系数进行归一化处理α k?＝α k ／∑α k ，得到组合权重 u ?＝
1.4 可拓物元分析模型
可拓物元分析模型[19]将事物名称 N 、特征 C 及量值 X 作为三元组对事物加以描述，在解决处理一系列模糊或不相容问题上具有一定优势，选用该模型对水利改革效果进行评价。建立物元矩阵：
式中：P0为待评价单元；ci 为待评价单元第i个指标，i＝1，2，…，n ；Xi 为对应第i个指标的量值。
经典域Rj与节域物元 Rp ：
式中：Ne （ e ＝1，2，…，m ）为对应 e 个评审状况等级的事物；Np 为 Ne 全体；区间Xei为对应等级的量值范围；Xpi为Xei全体；aei为第i个指标在等级 e 对应的最小值；bei为第i个指标在等级 e 对应的最大值；api为aei的最小值；bpi 为bei的最大值。
xi 到经典域以及节域的距分别为
关联函数为
其中| Xei |＝| aei－bei |。
计算综合关联度：（ xi ∈Xei ）
式中：ui为第i个指标的权重；Ke （ P0）为综合关联度，0＜Ke （ P0） ＜ 1，评估对象满足该等级要求；－1＜Ke （ P0）＜ 0，评估对象不满足该等级要求，但具备转化为该等级的条件；Ke （ P0）＜－1，评估对象不满足该等级要求，也不具备转化为该等级的条件。
最后进行等级评定：
2 实例分析
对山东省水利改革效果进行评价，定量指标数据来源于2010―2019年《山东统计年鉴》《山东省水资源公报》，以及山东省生态环境厅相关统计资料等，个别年份指标缺失数据由内插法求得；定性指标级别“优秀”取值90～100，“良好”取值80～90，“中等”取值70～80，“差”取值0～70，且定性指标例如从良好变为优秀，其值由80～90内插得到。
2.1 权重计算
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将水利改革效果评价指标体系进行细化，首先采用三标度层次分析法确定主观权重，然后采用贡献率，法确定客观权重，最后引人博弈论获得指标组合权重，（各指标原始数据及权重计算结果见表2、表3）。
2.2 可拓物元模型评价
根据可拓物元模型计算山东省2010―2019年水利改革效果，以2010年为例可得各指标的关联度，见表4，同理计算2011―2019年的水利改革效果。为了让评价结果更加直观，采用百分制对评价结果进行处理，规定“优秀”分数为90～100、“良好”分数为80～90、“中等”分数为60～80、“差”分数为0～60。由于计算的各个等级的关联度存在负值，因此将各等级关联度取倒数后取绝对值，再进行归一化处理，最后与相应的等级分数相乘，得到2010―2019年水利改革效果分数，结果见表5。
3 评价结果分析
水利改革政策出台10余 a 来，山东省积极响应水利改革政策号召，水利改革效果逐年显现，将水利改革效果评价结果具体化，根据关联度可以看出：2010―2014年水利改革效果等级为中等，2015年至2018年为良好，2019年为优秀。从整体分数变化来看：2010―2019年水利改革效果分数逐年上升，由2010年的72.5156上升至2019年的90.3329，改革效果明显。从具体评价指标来看，山东省在节水方面如万元 GDP 用水量、万元工业增加值用水量，水环境、水质方面如污水处理率等指标改善明显，2010―2019年山东省万元 GDP 用水量从56.22 m3减小到31.70 m3，污水处理率常年在90％以上。山东省相关部门在水利改革政策的落实中着重强调改善水质，提高节水效率，这为其他地区深化节水改革和践行水质改善方面起到了带头作用。山东省在提高生态效果方面有一定的进步，万元 GDP 排污量呈逐年减少趋势，由2010年的6.24 m3减少至2019年的4.99 m3，但是工业固体废物综合利用率整体呈逐年下降趋势。水生态效果方面，山东省节水以及控制污水方面取得了一定成效，但在综合利用固体废物方面还有改善的空间。
为了推进水利改革进程，实现固体废物无害化、减量化及资源化，首先应将废物进行垃圾分类等预处理，城市相关部门建立健全垃圾分类体系，并在社区内对居民进行推广宣传，落实垃圾分类政策；部分垃圾可以焚烧处理，并将焚烧后的能量用做发电，减少煤炭等资源的消耗，焚烧后产生的有害气体，可采用半干法、催化还原法等化学方法处理，微生物技术也可以用于废物综合处理。山东省作为经济大省，可依托自身经济优势，加大生态环境建设及环保技术创新方面的投资力度，一方面，山东省部分沿海城市应利用傍海的地理优势，在保留海岸绿地、河流水系及湿地的同时，建立公共绿地、沿海基干林带、沿河绿化带等，将其作为生态廊道，并以海岛、湿地公园为补充形成山东省全域生态建设体系；另一方面，山东省应依托历史、文化底蕴，增强生态文明城市建设。文化管理部门等应加强对古街老巷、历史遗迹的保护，必要时可形成保护区，同时挖掘、整理并保护优良民风民俗、奇闻异事等文化遗产，丰富生态文明城市的文化内涵。推进水利改革，政府和市场应相辅相成、相得益彰，鼓励发展节水及生态保护新技术，政府责令相关监管机构加大群众监督力度，借助群众力量，打造全民出力、全民监管的水利改革新局面，必要时可建立奖惩机制，深化水利改革。
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【责任编辑 吕艳梅】
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