基于層次分析法的淮安市水安全綜合評(píng)價(jià)

盧　妍, 周　宇

(淮陰師范學(xué)院 城市與環(huán)境學(xué)院, 江蘇 淮安　223300)

基于層次分析法的淮安市水安全綜合評(píng)價(jià)

盧妍, 周宇

(淮陰師范學(xué)院 城市與環(huán)境學(xué)院, 江蘇 淮安223300)

摘要:運(yùn)用層次分析法對(duì)淮安市2010～2013年的水安全狀況做出評(píng)價(jià). 結(jié)合淮安市具體情況和水資源狀況,篩選符合要求的指標(biāo)并建立評(píng)價(jià)體系,對(duì)各個(gè)指標(biāo)的影響作出比較與分析,并合理預(yù)測(cè)其短期內(nèi)的變化趨勢(shì),進(jìn)而為決策者提供參考．評(píng)價(jià)結(jié)果表明,2010～2013年淮安市水安全等級(jí)屬于基本安全,但仍然需要改善和提高.并從開源節(jié)流、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、控制經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、改革水資源管理體制等方面提出相應(yīng)的改善措施．

關(guān)鍵詞:層次分析法; 水安全; 權(quán)重分析; 淮安市

0引言

近些年來,水資源安全問題逐漸成為社會(huì)各界討論的熱點(diǎn),引起了人們廣泛的關(guān)注．水安全已經(jīng)逐漸發(fā)展成為國家安全的不可缺失的內(nèi)容之一,與國防、經(jīng)濟(jì)、金融安全一樣有著極其重要的戰(zhàn)略地位[1]. 水安全可理解為在不超出水資源承載能力的條件下,水資源能夠維持人類生存、社會(huì)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、支撐良好生態(tài)環(huán)境的需求的一種安全狀態(tài)．而水安全問題是指人類生活中以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中所發(fā)生的與水有關(guān)的問題,關(guān)系到人類自身發(fā)展的各個(gè)方面．如今在很多地區(qū),水資源條件的優(yōu)劣已經(jīng)發(fā)展成為影響城市發(fā)展規(guī)模和區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局的關(guān)鍵性因素．因此,要實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用、協(xié)調(diào)水資源與人類生活與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系,是目前城市發(fā)展中具有基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的課題．

本文采用科學(xué)的分析方法對(duì)淮安市近幾年的水安全狀況做出評(píng)價(jià),介紹了層次分析法評(píng)價(jià)水安全的基本原理和方法步驟,篩選指標(biāo),建立評(píng)估體系,對(duì)水安全相關(guān)因素的影響做出比較與分析,并合理預(yù)測(cè)其未來幾年內(nèi)變化發(fā)展的趨勢(shì),進(jìn)而為決策者提供參照,對(duì)于改善城市水資源的狀況、促進(jìn)水資源的合理利用、保證和監(jiān)測(cè)城市水安全有著重要意義[2]．

1淮安市水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

1.1淮安市概況

淮安位于江蘇省中北部,是蘇北重要的城市之一,地處長(zhǎng)江三角洲,位于淮河流域的中下游,是長(zhǎng)三角北部地區(qū)重要的樞紐城市．淮安是運(yùn)河之都,境內(nèi)河網(wǎng)密布,水源充沛,具有較好的水資源條件,同時(shí)也是一座具有重要?dú)v史地位的著名水城．淮安市境內(nèi)水利工程眾多,市內(nèi)有全國五大淡水湖之一的洪澤湖．此外,受到特定的地理位置、氣候因素以及歷史原因,淮安擁有了豐富的水利資源遺產(chǎn),因此淮安又被稱為“洪水走廊”．但是淮安市水資源供需問題仍然較為嚴(yán)重,存在著眾多水污染、浪費(fèi)情況[3].因此,需要對(duì)淮安市的水安全狀況進(jìn)行深層次的研究．

1.2指標(biāo)體系構(gòu)建

由于水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),因此本文在調(diào)查了淮安市具體情況的基礎(chǔ)上,從水資源狀況、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等三個(gè)方面考慮,兼顧評(píng)價(jià)體系的完善性與簡(jiǎn)潔性[1]．

1) 水資源狀況: 考慮了淮安地區(qū)的年平均降水量和人均水資源總量,除此之外,全年水質(zhì)平均達(dá)標(biāo)率也是一個(gè)重要的水資源的參考標(biāo)準(zhǔn).

表1　淮安市水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2) 社會(huì)方面: 常住人口和人口自然增長(zhǎng)率體現(xiàn)了一個(gè)城市的規(guī)模大小和城市人口發(fā)展速度,也從某方面反映了水安全壓力,居民家庭用水則更為直接地反應(yīng)城市生活用水需求.

3) 經(jīng)濟(jì)方面: 萬元GDP用水量體現(xiàn)了城市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的用水投入,工業(yè)用水重復(fù)利用率、污水集中處理率和工業(yè)廢水排放量則能說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)工業(yè)方面的用水狀況[4]．

在總結(jié)以上內(nèi)容的基礎(chǔ)上,最后構(gòu)建出的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1．

1.3水安全指標(biāo)權(quán)重及一致性檢驗(yàn)

1.3.1構(gòu)造判斷矩陣

在初步建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系后,按照層次分析法的步驟,依照1～9的標(biāo)準(zhǔn)尺度構(gòu)造判斷矩陣．比較每一層對(duì)上一層對(duì)應(yīng)準(zhǔn)則的影響程度,從而確定其所占的比重大?。谟脴?biāo)準(zhǔn)比較尺度構(gòu)造矩陣時(shí),所構(gòu)造的判斷矩陣中各要素重要性程度可以通過相互比較得到相應(yīng)的數(shù)值．構(gòu)造的矩陣如下:

1.3.2層次單排序及檢驗(yàn)

判斷矩陣中各因素相對(duì)于其上一層即準(zhǔn)則層的相對(duì)權(quán)重,就稱為層次單排序．由于判斷矩陣的構(gòu)造具備偶然性,因此需要對(duì)矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)．只有通過了一致性檢驗(yàn),才能說明之前構(gòu)造的判斷矩陣是符合要求的,滿足一致性,進(jìn)而才能進(jìn)行下一步的分析．如果不標(biāo)準(zhǔn)則需要重新構(gòu)造矩陣．檢測(cè)的步驟如下:

首先,計(jì)算一致性指標(biāo)CI．具體公式為:

其次,查看表格確定相應(yīng)的隨機(jī)性指標(biāo)RI(見表2)．

表2　平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI表

運(yùn)用軟件計(jì)算后得出各個(gè)判斷矩陣的最大特征根λ以及與其相對(duì)應(yīng)的特征向量Wi．對(duì)于判斷矩陣A．λmax=3.0126,W1=(0.7471,0.1194,0.1336);判斷矩陣B1,λmax=3.0291,W2=(0.6586,0.1562,0.1852);判斷矩陣B2,λmax=3.0291,W2=(0.6586,0.1562,0.1852);判斷矩陣B3,λmax=4.2213,W3=(0.1340,0.3943,0.0774,0.3943)．

然后,計(jì)算一致性指標(biāo)CR,進(jìn)行判斷,公式如下:

當(dāng)CR< 0.1時(shí),說明之前初步構(gòu)造的判斷矩陣是滿足一致性的,否則認(rèn)為矩陣不符合要求,需要對(duì)矩陣進(jìn)行重新構(gòu)造,再次進(jìn)行判定檢驗(yàn)．對(duì)于構(gòu)造的矩陣A 進(jìn)行檢驗(yàn)得出,λmax=3.0126,CR=0.0121<0.100,因此矩陣A具有滿意的一致性．同理可以得出判斷矩陣B1的CR=0.0279,B2的CR=0.0279,B3的CR=0.0829,均小于0.1也是具有滿意的一致性的．

1.3.3層次總排序及檢驗(yàn)

除了單排序之外,還要進(jìn)行層次總排序．層次總排序是指確定某層所有因素對(duì)于總目標(biāo)的相對(duì)重要性的排序權(quán)值過程．計(jì)算得出指標(biāo)層10個(gè)指標(biāo)的絕對(duì)權(quán)重值見表3．

在建立的10個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)中,計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重總排序之后,排序得出人均水資源量所占比重最大,其他依次為:全年水質(zhì)平均達(dá)標(biāo)率,年平均降水量,常住人口,工業(yè)用水重復(fù)利用率,污水集中處理率,居民家庭用水量,人口自然增長(zhǎng)率,萬元GDP取水量,工業(yè)廢水排放量[4]．

表3　各指標(biāo)權(quán)重值對(duì)應(yīng)表

在這里同樣需要對(duì)總排序結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)．計(jì)算的指標(biāo)公式如下:

最后計(jì)算出的結(jié)果CR=0.056<0.1,因而具備滿意的一致性．

2結(jié)果與分析

水安全是一個(gè)以水資源為中心,包含了人類生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等諸多方面的復(fù)雜系統(tǒng)[5]．本文主要側(cè)重通過層次分析法來構(gòu)建水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)方法,從水資源影響因素的角度出發(fā),在自然水資源、社會(huì)條件、經(jīng)濟(jì)方面考察選取其中可量化的指標(biāo)并記錄下來．然后在此基礎(chǔ)上,把準(zhǔn)則層上的三個(gè)主要方面通過狀態(tài)層構(gòu)建,從而初步建立起較為完善的水安全評(píng)估指標(biāo)體系,形成定量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而為水安全定量研究和分析提供前提．各個(gè)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)取自《淮安市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2010～2013),《淮安市水資源公報(bào)》(2010～2013)，此外還有淮安市統(tǒng)計(jì)局收集的部分資料,制作成表4．

表4　淮安市水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)各年數(shù)據(jù)

在上表中列出水安全評(píng)價(jià)的各種指標(biāo)中,有的指標(biāo)值與結(jié)果是正相關(guān)關(guān)系,此類指標(biāo)稱為正向指標(biāo);反之,則稱為逆向指標(biāo)[6]．對(duì)于正向指標(biāo),具體計(jì)算公式為:

對(duì)于逆向指標(biāo),計(jì)算公式為:

在上述公式中:Xi為指標(biāo)i的具體數(shù)值;Xim是指標(biāo)i的極小值,XiM則為指標(biāo)i的極大值．

根據(jù)研究,設(shè)置水資源總量、工業(yè)廢水排放量、工業(yè)用水重復(fù)利用率等指標(biāo)的極小值和極大值,其他指標(biāo)的極小值和極大值則根據(jù)淮安市歷年的數(shù)據(jù)選擇[7]．因而能夠得出2010～2013年各個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化值(見表5)．

表5　各指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化值

如表5所示,淮安市2013、2012、2011和2010年的水安全評(píng)價(jià)系數(shù)分別為： 0.563、0.568、0.458和0.454,根據(jù)水安全綜合評(píng)價(jià)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)(表6),可以得出2010～2013年淮安市水安全系數(shù)均屬于基本安全．

表6　水安全綜合評(píng)價(jià)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

通過數(shù)據(jù)分析可以看出,2010～2013年淮安市水安全指數(shù)總體上處于不斷上升之中,但在2013年出現(xiàn)了輕微下降．說明淮安市水資源和水環(huán)境系統(tǒng)與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)健康協(xié)調(diào)發(fā)展,水資源供需較為平衡,城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)M意程度較高,處于基本安全的等級(jí)．但是,最后結(jié)果仍表明有較大的提升空間,根據(jù)得到的評(píng)價(jià)結(jié)果能夠得出水資源方面、社會(huì)方面、經(jīng)濟(jì)方面這3個(gè)準(zhǔn)則層的變化特點(diǎn)(圖1)．

從圖1可以看出,水資源方面在近幾年已經(jīng)出現(xiàn)下降的趨勢(shì),這與年平均降水量的輕微波動(dòng)有關(guān),另外,全年水質(zhì)平均達(dá)標(biāo)率雖然在逐年提高,但幅度不大;社會(huì)方面指標(biāo)數(shù)值一直在上升,并在2011～2012年期間有個(gè)明顯的增加,這與人口自然增長(zhǎng)率的下降有關(guān),說明在控制人口增長(zhǎng)這方面取得的效果很顯著,在居民家庭用水量這個(gè)指標(biāo)上數(shù)據(jù)波動(dòng)很大,對(duì)結(jié)果也有一定影響;經(jīng)濟(jì)方面指標(biāo)數(shù)值與社會(huì)方面一樣,也在穩(wěn)定上升,表明在經(jīng)濟(jì)方面的4個(gè)指標(biāo):萬元GDP取水量、工業(yè)用水重復(fù)利用率、工業(yè)廢水排放量和污水集中處理率方面得到了很好的控制,對(duì)水資源做到了較為完善的保護(hù)和利用[8]．

圖1　淮安市水安全評(píng)價(jià)各屬性層結(jié)果

通過逐層分析,總結(jié)出綜合數(shù)值呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)的原因主要是由于在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面對(duì)水資源的保護(hù)和重復(fù)利用取得了很大的進(jìn)步,但仍有較大的提升空間,比如說加強(qiáng)污水的集中處理率與工業(yè)用水重復(fù)利用,減少工業(yè)廢水排放量等．另外在其他方面也需要重視,例如提升全年水質(zhì)平均達(dá)標(biāo)率,控制居民家庭用水量等．而在人均水資源、年平均降水量、常住人口和人口自然增長(zhǎng)率這幾個(gè)指標(biāo)上無法做出具體的要求．

3展望

通過綜合評(píng)價(jià)分析,可以看出居民家庭用水量數(shù)據(jù)較大,一定程度上反映了居民目前尚無明確的節(jié)水意識(shí),政府對(duì)水資源的治理保護(hù)重視不夠．因此,提出以建設(shè)節(jié)水型社會(huì)和節(jié)水型系統(tǒng)為目標(biāo),重點(diǎn)提高居民的節(jié)水意識(shí),加強(qiáng)工業(yè)用水的重復(fù)利用;積極開辟新水源,淮安市內(nèi)河網(wǎng)眾多,因而具有很好的水源條件．在此前提下,做到適度的水源調(diào)配,同時(shí)與開辟新水源結(jié)合起來,打造安全的水環(huán)境[9]．同時(shí),進(jìn)一步開發(fā)非傳統(tǒng)水源,并注重水源地的保護(hù)和水污染防治．

在城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中,要及時(shí)地調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),尤其需要優(yōu)化工業(yè)布局,注重廢水回收再利用,要嚴(yán)格管理污水的排放以及實(shí)時(shí)監(jiān)督水資源的利用狀況,注重對(duì)管理區(qū)域內(nèi)的各企業(yè)管制,工業(yè)污水必須通過處理檢測(cè)達(dá)標(biāo)后才允許排入指定河流．對(duì)于消耗水資源多、水資源利用率低的中小型企業(yè),要積極引導(dǎo)并加以扶持,使其向著高效環(huán)保的方面發(fā)展[10]．從所選的指標(biāo)數(shù)據(jù)中看出,經(jīng)濟(jì)方面幾項(xiàng)指標(biāo)的提升空間仍然很大,要積極落實(shí)從實(shí)際出發(fā),提高水資源的重復(fù)利用率．

實(shí)行水資源的統(tǒng)一管理．在制定了城市水資源利用規(guī)劃的基礎(chǔ)上,建立起水資源檢測(cè)以及信息系統(tǒng),并及時(shí)修訂水資源應(yīng)急預(yù)案．具體步驟如下:首先,我們必須意識(shí)到水是一種極其有限的又十分重要的資源,并且具有不可替代性,遵循效益最優(yōu)、開發(fā)與保護(hù)并重的原則,建立起科學(xué)的水資源管理體制,水量和水質(zhì)統(tǒng)一起來加以管理,夯實(shí)基礎(chǔ)管理,保障治理效果[11];其次,注重利用現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù),提高管理的水平,及時(shí)掌握水資源的變化狀況和開發(fā)利用的情況,同時(shí)讓公眾參與到水資源的監(jiān)督與管理中來,一方面可以減少公眾與用水單位之間的矛盾,另一方面能充分發(fā)揮公眾的力量,使用成本得到降低;第三,及時(shí)制作出水資源應(yīng)急預(yù)案,對(duì)突發(fā)的情況做到有備無患,切實(shí)加大管理力度,努力保證淮安市的用水安全．

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[責(zé)任編輯：蔣海龍]

Evaluation of Water Security of Huaian City Based on the AHP Method

LU Yan, ZHOU Yu

(School of Urban and Environmental Science, Huaiyin Normal University, Huaian Jiangsu 223300, China)

Abstract:This paper uses AHP to evaluate the water security of Huaian city from 2010 to 2013, when combined with the specific circumstances and Huaian water situation on the basis of indicators screening in line with the requirements and the establishment of the evaluation system, the impact on various indicators to compare and analyze, and it is reasonable to predict trends in the short term, and thus provide a reference for decision-makers. The results showed that from 2010 to 2013 in Huaian City water security level below basic security, but there is still a lot to improve and improve. On this basis, in saving, adjusting the industrial structure, control economic growth, water resources management system and other aspects of the reform proposed improvement measures.

Key words:analytic hierarchy process; water safety; weight analysis; Huaian city

收稿日期:2016-02-28

基金項(xiàng)目:淮安市應(yīng)用研究與科技攻關(guān)(社會(huì)發(fā)展)計(jì)劃項(xiàng)目(HAS2014022-1)

通訊作者:盧妍(1977-),女,黑龍江齊齊哈爾人,副教授,博士,主要從事資源環(huán)境科學(xué)方面的研究．

中圖分類號(hào):S158

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1671-6876(2016)02-0149-05

E-mail: yanyan0451-0451@163.com