湖南省城镇化进程与水资源利用响应模型

1、湖南省城镇化进程与水资源利用响应模型3.1 指标体系3.1.1 指标体系的确定本文遵循科学性、综合性、动态性及可获得性等原则，分别构建了湖南省城镇化发展水平与水资源利用潜力的评价指标体系。同时，根据其地域特征，采用理论分析法及频度统计法，并结合专家打分法得到初选指标。城镇化发展水平评价指标主要从经济城镇化、社会城镇化、人口城镇化与空间城镇化等4个方面选取；水资源利用潜力评价指标主要从水资源本底条件、水资源利用程度、水资源利用效率与水资源管理能力等4个方面选取。由于初选指标所涵盖的内容通常会有着某种相关性(如正相关或负相关)，而且当相关性达到较大程度时就会产生指标间的信息重叠。假如指标间信息的重

2、叠程度较大，就会存在人为地强化系统某项指标重要性的可能，进而导致最终的测度结果出现偏差。因此，利用SPSS软件，采用主成分分析法对评价指标进行“筛选”14，将累计贡献率大于85%的指标进行合并或删减 (部分相关系数较大但对标准层具有同等重要意义的指标仍然保留)，确保将信息覆盖面较广、指标间信息重叠度较小的指标选进评价指标体系(见表3-1)。表3-1 湖南省城镇化与水资源利用评价指标体系及权重目标层标准层指标层权重属性城镇化发展水平经济城镇化（0.361）人均GDP0.136正程非农产业产值比重0.107正程工业增加值占GDP的比重0.037正程人均地方财政收入0.081正程社会城镇化（0.28

3、2）城镇居民人均可支配收入0.120正程万人拥有卫生机构床位数0.050正程万人拥有高等教育学生数0.087正程人均邮电业务量0.024正程人口城镇化（0.163）城镇人口比重0.122正程非农从业人员比重0.041正程空间城镇化（0.194）城镇人口密度0.119正程人均建成区面积0.052正程人均公路通车里程0.023正程水资源利用潜力水资源本底条件（0.205）人均水资源拥有量0.154正程水资源总量折合地表径深0.051正程水资源利用程度（0.289）人均综合用水量0.027逆程水资源开发利用率0.068逆程工业用水量0.137逆程农业用水量0.057逆程水资源利用效率（0.185）万

4、元GDP用水量0.119逆程水田实灌亩均用水量0.016逆程万元工业增加值用水量0.050逆程水资源管理能力（0.321）用水普及率0.107正程污水处理率0.214正程3.1.2 指标权重的计算由于水资源与城市化系统内各因素间存在着错综复杂的关系，为此采用的层次分析法 (AHP) 来确定各参评指标权重（见表3-1），权重计算步骤具体如下15：（1） 构造判断矩阵C设有n个因素（n9），用19标度法对其中两两因素进行比较，用表示因素i与j相对重要性之比，这样就得到一个矩阵，此矩阵是决策者定性思维过程的定量化，称之为判断矩阵。本文在计算指标权重过程中所建立的判断矩阵主要采用专家打分法，并结合理论

5、分析法来确定。（2） 求解最大特征值及特征向量W本文采用方根法来近似求解所建立各个判断矩阵的最大特征值及特征向量。计算判断矩阵C每行元素乘积的n次方根： （i=1,2,.,n） （1）对向量做正规化、归一化处理： （2）则为所求的对应最大特征值的特征向量求解最大特征值 （3）（3）一致性检验AHP法的主要优点是识别问题的系统性强， 但因容易产生循环而不满足传递性公理，导致标度把握不准和丢失部分信息。因此，在权重计算过程中引入判断矩阵最大特征值以外的其余特征根的负平均值CI作为度量判断矩阵偏离一致性的指标，。当判断矩阵具有完全一致性时，CI值为0。为了度量不同阶判断矩阵是否具有满意的一致性，还要

6、引入平均随机一致性指标RI（RI值是用随机方法构造出500个矩阵样本，分别对n=39阶各500个随机样本矩阵计算CI值而得到的平均值），对应RI值如下表所示。表3-2 随机一致性指标RI值阶数3456789RI0.580.901.121.241.321.411.45由于1，2阶矩阵总是具有完全一致性，其RI值为0（即不需要进行一致性检验）；当阶数大于2时，CI与RI之比称为随机一致性比率，记为CR，当时，可以认为判断矩阵具有较为满意的一致性，否则就需要调整判断矩阵，直至有满意的一致性为止。3.2 综合指数3.2.1 隶属度的计算由于不同指标之间存在着量纲与量级的差别，因此为了使各指标之间具有可

7、比性，本文先运用模糊隶属度函数对各指标进行标准化处理。对正程指标，采用半升梯形模糊隶属度函数: 对逆程指标，采用半降梯形模糊隶属度函数: （4）式中：xij为具体指标的属性值；i代表年份，j代表第i年的指标个数；Mj、mj分别代表在总共的i个年份中第j个指标属性值的最大值和最小值；x'ij代表第i年第j个指标的隶属度。3.2.2 综合指数的计算 根据所求各指标的权重与隶属度，本文采取逐层加权平均法分别计算城镇化发展水平及其四个分量与水资源利用潜力及其四个分量的综合指数。以城镇化发展综合指数（FiC）为例，计算公式如下： （5）式中：Wj为对应指标在整个指标体系中的权重值；i代表年份，j

8、为表征城镇化综合发展水平的指标个数；x'ij代表第i年第j个指标的隶属度。本文以FC、FC1、FC2、FC3、FC4分别表示城镇化发展水平综合指数、经济城镇化指数、社会城镇化指数、人口城镇化指数、空间城镇化指数(表4-1）；以FW、FW1、FW2、FW3、FW4分别表示水资源利用综合潜力指数、水资源本底条件指数、水资源利用程度指数、水资源利用效率指数、水资源管理能力指数（表4-2）。3.3 响应模型的构建3.3.1 响应方程的建立运用SPSS统计分析软件，采用线性回归、二次方程模型、复合曲线模型、增长曲线模型、对数方程模型、三次方程模型、S 形曲线模型、指数方程模型、倒数曲线模型、乘幂曲线模型等多种曲线模型分别对城镇化发展水平综合指数与水资源利用潜力综合指数及其分量进行曲线拟合，同时对拟合曲线进行检验，并选取相关性精度较高的函数建立响应方程（表4-3），得出其响应曲线（图4-3）。 3.3.2 水资源利用对城镇化进程响应度的计算根据所建立的响应关系模型，利用下述公式来计算水资源对城镇化的响应度（表4-3），进而揭示两者的响应关系1