【精品硕博论文-水利水电工程】城市水生态文明建设水平综合评价

城市水生态文明建设水平综合评价摘要传统的人水关系和水资源利用方式难以有效促进人类社会的可持续发展以及物质精神财富的累积，践行水生态文明理念成为转变发展方式的必然选择。城市水生态文明建设是一个多子系统建设的复合过程，客观、科学的评估对于决策、行动有着重要的意义。本文基于协同学理论构建城市水生态文明建设协调度评价模型，建立包含水安全、水生态、水供用、水管理、水文化及水景观五大子系统的“五位一体”评价指标体系，利用改进模糊层次分析法计算各指标权重。以马鞍山市为例进行城市水生态文明建设水平综合评价，结果表明，该评价指标体系结构清晰、指标权重计算简单，协调度评价模型操作便利、评价全面。马鞍山市2013年城市水生态文明建设完成度为811，处于中度协调状态。关键词水生态文明，指标体系，协调度，模糊层次分析法，评价。中图分类号TVX1714ACOMPREHENSIVEEVALUATIONONCONSTRUCTIONLEVELOFCITYAQUATICECOLOGICALCIVILIZATIONABSTRACTTHETRADITIONALMANWATERRELATIONSHIPANDMETHODOFAQUATICUTILIZATIONAREDIFFICULTTOPROMOTETHESUSTAINABLEDEVELOPMENTOFHUMANSOCIETYANDTHEACCUMULATIONOFTHEMATERIALANDSPIRITUALWEALTH,ITSTHEINEVITABLECHOICETOTRANSFORMTHEDEVELOPMENTMODEWHICHGUIDEDBYAQUATICECOLOGICALCIVILIZATIONIDEATHEREISANIMPORTANTSIGNIFICANCEFORDECISIONMAKINGANDACTIONTAKINGBYEVALUATINGTHECONSTRUCTIONPROCESSOFCITYSAQUATICECOLOGICALCIVILIZATIONOBJECTIVELYANDSCIENTIFIC,WHICHISACTEDASACOMPOUNDSYSTEMTHISSTUDYBUILDSUPCOORDINATIONEVALUATIONMODELBASEDONSYNERGETICTHEORY,ESTABLISHES“FIVEONE”EVALUATIONINDEXSYSTEM,WHICHINCLUDESWATERSECURITY,WATERECOLOGY,WATERSUPPLY,WATERMANAGEMENT,WATERCULTUREANDVIEW,USESTHEFUZZYANALYTICHIERARCHYPROCESSTOCALCULATETHEWEIGHTOFEACHINDEX,ANDAPPLIESTHEMAANSHANCITYSAQUATICECOLOGICALCIVILIZATIONCONSTRUCTIONASANEXAMPLETOQUANTITATIVELYEVALUATEDTHERESULTSHOWSTHATTHEINDEXSYSTEMHASACLEARSTRUCTUREANDASIMPLEINDEXWEIGHTCALCULATIONMETHOD,ITSCONVENIENTANDCOMPREHENSIVEFORTHECOORDINATIONEVALUATIONMODELSOPERATIONANDEVALUATIONTHECOMPLETENESSOFMAANSHANCITYSAQUATICECOLOGICALCIVILIZATIONCONSTRUCTIONIS811IN2013ITSINTHEMODERATECOORDINATIONSTAGEKEYWORDSAQUATICECOLOGICALCIVILIZATION,INDEXSYSTEM,COORDINATIONDEGREE,FAHP,EVALUATION1引言2013年水利部出台关于加快推进水生态文明建设工作的意见，明确提出将建设水生态文明作为提高我国生态文明水平的重要一环。长久以来，我国经济社会的快速发展给水生态系统带来了一定的压力，造成的水资源、水环境问题治理代价过大，部分北方地区的地下水资源超采已诱发了严重的生态环境问题，工业化及城市化带来的污染压力有增无减，实施水生态文明建设已成为国家可持续发展的迫切要求与必然选择。1水生态文明自生态文明发展而来，是生态文明的重要部分。水生态文明是人类在遵循与融入水生态系统自然规律、追求人水和谐过程中创造的物质与精神成果的总和，其文明成果包括人类因保护水环境、维护水生态安全、弘扬水文化等形成的思想体系、指导战略、规章制度以及组织机构等1；水生态文明是人类尊重水生态系统完整性的更高阶段，要求人类保护水环境，与水和谐，将友好、共存等观念扩展到处理人类与水的关系中去；水生态文明反映了人类文明观的进步与发展，是人类在探索人与自然特别是人与水之间关系本质的进一步深化，促使人类改革与之不适应的旧有制度、法规等，最终实现水生态系统与人类社会的可持续发展。随着水生态文明建设实践在全国有关省市的展开，对水生态文明的内涵、建设意义以及评价指标体系等的研究成果在不断丰富，但实例研究较少，且存在评价指标体系片面化以及评价结果单一等问题。水生态文明作为一个复合系统，传统意义上的单一建设水平评价难以反映出各子系统协调发展状况。本文在前人的研究基础上依据协同理论构建协调度评价模型，建立包含水安全、水生态、水供用、水管理、水文化及水景观五大子系统的评价指标体系，利用改进的模糊层次分析法计算各指标权重，综合衡量与评价城市水生态文明建设发展水平与各子系统协调发展程度。2基于协同理论的协调度评价模型协同论由德国理论物理学家赫尔曼哈肯于上世纪七十年代提出，协同论指出一个稳定的系统，其子系统都是按照一定的方式协同运动并且有次序的发展演进。在系统演进过程中，各子系统之间协同与拮抗关系相伴始终，系统相变点处序参量的出现标志着各子系统之间协同关系发挥主导作用，系统由相变前的无序状态演进到各子系统相互协同运动的新状态2。城市水生态文明建设工作涉及水资源管理、水利工程管理、水文化弘扬等软、硬件建设两方面内容，是一项系统性、集成性的工程。各子系统之间协同关系的稳定将促使整个系统有序发展，任何局部强调都将破坏这种协同效应。协调度是各子系统在复杂、动态的发展过程中彼此和谐一致的程度，体现了系统由无序走向有序的趋势。协调度模型是利用一个或者几组函数对子系统协调、和谐程度定量化反映的数学模型。本文基于协同理论构建距离协调度模型度量城市水生态文明建设发展过程中各子系统协同发展的和谐程度。设城市水生态文明建设评价系统有个子系统，各子系统分别有1,2IUN个序参量，各序参量的建设水平由功效函数计算1,2,IJUNJM1,2,IJENJM得出，各子系统建设发展水平由表示，水生态文明城市建设整体水平由表示。,IEE（1）1,2,IJMIJENJM（2）1,NI式中为各序参量对应子系统的权重系数，为各子系统对应复合系统的权重系数，为IJIUIIJE序参量的建设水平。IJU不同序参量对于城市水生态文明建设协调性的提高存在着正功效和负功效两方面作用，如水面面积率、水功能区水质达标率等指标得分越高越好，相反万元GDP用水量等指标得分则是越低越好，因此，区分序参量正负功效建立两段式功效函数（3）IJIJIJIJIJUUE当具有正功效时当具有负功效时式中为序参量的实测值，为序参量的目标值，当时取。IJUIJUIJU1IJEIJ协调度函数定义为（4）021/NTITIISN（5）KTTHS式中为复合系统在时刻的协调度值，为子系统在时刻的建设水平，为子系统THTITEIUT0IE的理想状态值，为调节系数。IUK上述系统协调度计算方法具有欧式距离意义明确、计算简便的优点，能够直观反映出系统现状与理想状态之间的距离。整个系统协调度介于0和1之间，协调度越大，说明城市水生态文明建设整体协调性越好，建设水平越高，协调度具体评价标准见表1表1协调度等级（RHC）划分表3等级12345678910得分001010202030304040505060607070808090910含义极度失调高度失调中度失调低度失调弱度失调弱度协调低度协调中度协调高度协调极度协调3指标体系构建与权重计算水生态文明评价指标体系是是衡量区域水生态文明水平、监测水生态文明进程、制定水生态文明建设目标、明确水生态文明建设方向与重点的基础。本文基于上文对水生态文明内涵的阐释，参考水利现代化评价指标体系4、生态文明建设评价指标体系5等，自上而下建立评价指标体系系统层、子系统层和序参量层，依据指标体系构建科学性、整体性、可操作性、整体与区域兼顾等原则，结合城市建设与发展的特点，构建水安全、水生态、水管理、水供用、水景观与水文化“五位一体”评价指标体系，共29个序参量，如表3所示。模糊层次分析法（FAHP）通过构造模糊判断一致矩阵计算各序参量的权重值，能够很好的反映各专家思维的一致性，避免了层次分析法中判断矩阵的一致性检验和反复一致性调整的缺点6。设元素,两两之间相对重要程度的模糊一致判断矩阵为1A23N（6）11NNRR其中表示元素比重要的隶属度，越大，就比元素越重要，隶属度的判定采用0109IJRIAJIJRIAJ标度法（表2）结合专家打分法确定。具有如下性质R（1），；05IR1,23,IN（2），；IJIJ（3），；05IJIKJR,1,23,IJKN由于实际问题的复杂性以及众多专家认知上的偏差，初始构造的模糊判断矩阵往往不满足一致性的要求，可参考文献7进行判断矩阵一致性的调整。表20109数量标度标度定义说明05同等重要两元素相比较，同等重要06稍微重要两元素相比较，一元素比另一元素稍微重要07明显重要两元素相比较，一元素比另一元素明显重要08重要得多两元素相比较,，一元素比另一元素重要得多09极端重要两元素相比较，一元素比另一元素极端重要上列标度互补互补元素与的标度为，反之为IAJIJR1IJR为模糊一致矩阵的充要条件是存在阶非负归一化向量及正数，使得RN12,NWWA满足,IJ（7）05IJIJRAW其中参数本文取，参数取值大小的选择反映了决策者的个人偏好，越小表1/2AN2明决策者偏好权重之间差异程度越大。由（7）式固定得I（8）12IIKKWRA对求和，得K（9）11NNIIKKRW由权重向量归一化条件，得1NKW，（10）112NIIKRA,23,N即通过（10）式可由模糊一致判断矩阵直接计算出评价指标权重值，具有计算简便、结果可靠等优点。表3城市水生态文明建设评价指标体系及指标权重权重子系统层序参量单位目标值指标层子系统层流域防洪标准达标率1000270城市防洪达标率1000220城市排涝达标率1000170城市集中式饮用水源地水质达标率1000220水安全水功能区水质达标率900120030水生态生态需水维持度900260025水面面积率100160水土流失治理率850210建成区绿化覆盖率300160人均占有公共绿地面积160210万元GDP用水量M1100129规模以上工业万元增加值取水量M500100用水量弹性系数0030157工业废水排放达标率1000100城市生活污水集中处理率1000071供水管网漏损率180157生活节水器具普及率900186水供用农田灌溉水有效利用系数0600100020水资源管理考核合格率1000167取水许可实施率950100骨干河库管理达标率1000133生活及重要工业用水保证率950233人才结构达标率900100水利科技信息化水平950133水管理规划编制完备程度950133015城市滨水景观建设满意率850317水利工程文化配套设施建设率850250水文化知识普及率850250水文化及水景观水景观建设程度9501830104实例研究马鞍山市于2013年入选安徽省水生态文明建设试点城市，是全国文明城市，境内水资源丰富，长江穿城而过，水生态文明底蕴深厚。本文选择20092013年数据对马鞍山市水生态文明城市创建前后建设情况进行评价与分析。指标现状值参考安徽省及马鞍山市年鉴、水资源公报以及相关规划报告等，指标目标值参考国家、省市相关规划标准，以及部分文献8。马鞍山市20092013年城市水生态文明总体建设水平与各子系统建设水平如表4所示表4马鞍山市20092013年水生态文明建设发展水平评价结果子系统层20092010201120122013水安全07710795080908200827水生态07910798082308250845水供用06310716075007650791水管理07340748076107750793水文化及水景观07100714072407240747综合07360765078507940811由表4得出，马鞍山市近五年水生态文明整体建设发展水平不断提高，建设完成度由2009年的736提高到2013年的811，处于建设提升阶段，但总体尚未建设达标。五大子系统均有所提升发展，其中水安全与水生态完成度较高，总体评价结果与马鞍山市现状较吻合。计算得到马鞍山市20092013年水生态文明建设子系统协调度如图1所示图1马鞍山市20092013年水生态文明建设协调度发展变化图由图1中可以看到马鞍山市水生态文明建设协调度逐年提升，由0722增长到0798，处于中度协调的发展阶段，总体发展趋势平缓，仍有较大潜力有待进一步挖掘。马鞍山市近五年水生态文明建设协调度逐年提升主要原因是各子系统在五年之中均呈现出稳步增长的态势，建设水平不断提高，但水文化与水景观完成度较低，成为制约水生态文明建设协调度提升的主要短板。基于上述评价结果，马鞍山市在创建水生态文明城市的过程中应注重总体把握、均衡发展，扩充水利工程建设内涵，挖掘现有资源潜力。5结语城市水生态文明建设与综合评价在我国目前尚处于探索与实践阶段，尚未建立普适性的评价指标体系与评价方法。本文根据城市水生态文明建设工程多系统与复杂的特点构建了“五位一体”评价指标体系，简化了指标权重计算方法，基于协同理论建立协调度评价模型，在传统的城市水生态文明建设水平评价基础之上引入各子系统建设协调度评价，扩展了评价内涵。并以马鞍山市水生态文明建设为例进行动态评价，评价结果不仅从宏观上展示城市水生态文明建设动态水平值，更进一步量化了各子系统建设的协调程度。当然，城市水生态文明建设是一个长期的复杂演进过程，贴近实际的动态评价发挥着关键指引作用，如何构建科学、合理的评价指标与评价方法有待于在水生态文明建设过程中不断修改与完善。参考文献1詹卫华，邵志忠，汪升华生态文明视角下的水生态文明建设J中国水利，2013，（04）79（ZHANWEIHUA，SHAOZHIZHONG，WANGSHENHUAWATERECOLOGICALCIVILIZATIONCONSTRUCTIONWITHRESPECTTOECOLOGICALCIVILIZATIONJCHINAWATER，2013，（04）79（INCHINESE）2傅晓华协同学与我国可持续发展系统自组织研究J系统辩证学学报，2004，12（1）5055FUXIAOHUARESEARCHONTHESELFORGANIZATIONOFSUSTAINABLEDEVELOPMENTSYSTEMINCHINAWITHTHEVIEWOFSYNERGETICSJJOURNALOFSYSTEMICDIALECTICS，2004,12（1）5055（INCHINESE）3杨世琦，高旺盛农业生态系统协调度测度理论与实证研究J中国农业大学学报，2006，11（02）712（YANGSHIQI，GAOWANGSHENGHARMONYCOEFFICIENTTHEORYANDCASESTUDYONAGRICULTURALECOSYSTEMJJOURNALOFCHINAAGRICULTURALUNIVERSITY，2006，11（02）712（INCHINESE）4童坤，刘恒，耿雷华，等水利现代化评价指标体系研究J中国水利，2012，（11）1418（TONGKUN，LIUHENG，GENLEIHUA，ETALSTUDYONASSESSMENTINDICATORSYSTEMOFWATERMODERNIZATIONJCHINAWATER，2012，（11）1418（INCHINESE）5白杨，黄宇驰，王敏，等我国生态文明建设及其评估体系研究进展J生态学报，2011，31（20）295304（BAIYANG，HUANGYUCHI，WANGMIN，ETALTHEPROGR