陳艷萍，胡玉盼

(河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇南京 211100)

基于組合賦權(quán)的水污染物總量區(qū)域分配方法

陳艷萍，胡玉盼

(河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇南京 211100)

從公平兼顧效率的角度出發(fā),綜合考慮區(qū)域的經(jīng)濟、社會和環(huán)境等因素,依據(jù)代表性和獨立性原則,選取與污染物總量分配緊密相關(guān)的水資源量、環(huán)境容量、人口和生產(chǎn)總值4個主要指標(biāo),借助熵權(quán)法和層次分析法原理,根據(jù)主觀權(quán)重和客觀權(quán)重對于總量分配的影響程度賦權(quán),得出主客觀相結(jié)合的組合賦權(quán),最后根據(jù)污染物排放控制目標(biāo)確定分配方案,并以陜西省漢中市11個行政區(qū)的水污染物總量控制方案為例進行實證分析。結(jié)果表明,采取組合賦權(quán)方法時,主觀權(quán)重與客觀權(quán)重對總量控制影響程度不同,需對重要性加以區(qū)分,對客觀權(quán)重給予更大的權(quán)重,同時,實例分配結(jié)果符合國家水污染削減比例的要求。

水污染物；環(huán)境容量；區(qū)域分配；總量控制；主觀權(quán)重；客觀權(quán)重；組合賦權(quán)

控制水污染對于保護生態(tài)環(huán)境具有重要作用,針對水污染控制問題,Donald等[1]綜合考慮氣象和水文等多重影響因子,研究了水污染物允許排污量分配問題；Burn等[2]在研究區(qū)域污染負(fù)荷分配問題時引入遺傳算法,為污染物負(fù)荷分配的研究方法提供了新的思路；Grahn等[3]在研究污染物排放總量分配方案時,重視人口因素的影響作用,將人口因素引入污染物分配研究中。

針對水污染物排放總量分配問題,楊玉峰等[4-6]從影響水污染物總量控制的影響因素入手,選擇具有代表性的指標(biāo)進行污染物排放總量分配研究；李如忠等[7-10]從指標(biāo)的權(quán)重方面入手,采用各種權(quán)重分析方法確定指標(biāo)權(quán)重進行研究；王有樂等[11-13]則從公平、效率等角度著重研究污染物分配問題。

目前,關(guān)于組合權(quán)重用于水污染物排放總量分配的文章較少,筆者采用主、客觀權(quán)重相結(jié)合的方法,對主、客觀權(quán)重的重要性進行區(qū)分,并結(jié)合“十二五”國家污染物削減目標(biāo),以漢中市為例進行污染物總量控制和分配方案的研究,從而得出漢中市各地區(qū)的水污染物分配方案。

1 基于組合權(quán)重構(gòu)建分配模型

1.1 水污染物總量分配原則

水污染物總量控制作為水污染防治的重要環(huán)節(jié)和保護水環(huán)境的重要措施,如何做到兼顧公平和效率兩個原則,對水污染總量分配具有積極的研究意義,水污染物控制分配方案還要與環(huán)境相匹配,具備可行性。

a.公平性原則。環(huán)境資源作為一種準(zhǔn)公共物品,具有競爭性和非排他性的屬性特征,因此區(qū)域間進行污染物總量分配時要考慮到環(huán)境資源分配的公平性。國內(nèi)多數(shù)地區(qū)采用無償分配的方式對污染物的排放權(quán)進行初始分配,所以每個地區(qū)從自身利益的角度出發(fā),都希望在初始排污權(quán)的分配中獲得更多的允許排污量,從而在地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展中受到更小的限制?？紤]到各個地區(qū)的差異性,絕對公平的方式不可取,但可以結(jié)合各區(qū)域的經(jīng)濟、社會和環(huán)境等綜合狀況采取相對公平的污染物總量分配方案。文中選定的人口指標(biāo)具體體現(xiàn)了公平性原則。

b.效率性原則。污染物排放量與水環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān),污染物的允許排放量與當(dāng)前的水環(huán)境容量密不可分。各區(qū)域使用水環(huán)境容量,但也有義務(wù)根據(jù)水環(huán)境容量限制自身的水污染物排放量,從而促進經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的協(xié)調(diào)性。污染物排放總量分配不但要考慮公平性,也要考慮效率性,更大程度地發(fā)揮水環(huán)境容量的作用。文中選定的生產(chǎn)總值指標(biāo)具體體現(xiàn)了效率性原則。

c.環(huán)境匹配性原則。各個地區(qū)社會經(jīng)濟、環(huán)境和資源等狀況皆不同,因此水環(huán)境承載力和當(dāng)前水環(huán)境容量具有差異性。因此在制定污染物總量分配方案時應(yīng)該結(jié)合各地區(qū)的差異性和現(xiàn)狀,保證各區(qū)域排污總量在水體環(huán)境容量之內(nèi)或者是以水環(huán)境容量為界限不斷減少污染物排放量,從而為地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展提供環(huán)境資源支持,并充分利用環(huán)境自凈能力和環(huán)境容量的再生性。文中選定的水資源量和環(huán)境容量兩個指標(biāo)體現(xiàn)了環(huán)境匹配性原則。

d.可行性原則。污染物總量分配過程需要結(jié)合各個地區(qū)的經(jīng)濟水平、技術(shù)水平和管理水平和自身資源環(huán)境現(xiàn)狀等因素,分配方案要具有可行性。忽視各地區(qū)的現(xiàn)狀制定分配方案,污染物分配量會出現(xiàn)與地區(qū)經(jīng)濟水平等因素不相匹配的情況,使污染物分配工作與預(yù)定的目標(biāo)偏離。

1.2 總量分配指標(biāo)的選取

目前,在水污染物總量分配中,較多人為因素的存在使得公平性量化具有很大爭議。公平性的衡量準(zhǔn)則可以歸結(jié)為需求類準(zhǔn)則(人口、經(jīng)濟)和供給類準(zhǔn)則(水資源量、環(huán)境容量)兩類。

在需求類準(zhǔn)則中,人口準(zhǔn)則是指在排污權(quán)分配上人人平等,每個人得到的排污權(quán)應(yīng)該相等,即人口眾多的區(qū)域理應(yīng)分配更多的環(huán)境資源；經(jīng)濟準(zhǔn)則是指充分考慮區(qū)域的經(jīng)濟貢獻(xiàn),經(jīng)濟貢獻(xiàn)多的區(qū)域應(yīng)分配更多的環(huán)境資源。在供給類準(zhǔn)則中,水資源量準(zhǔn)則是指分配排污量需要與水資源量相匹配,即水資源量大的區(qū)域可以分配更多的排污量；環(huán)境容量準(zhǔn)則是指考慮區(qū)域的水環(huán)境容量,分配的排污量與區(qū)域的環(huán)境容量相匹配,充分利用水環(huán)境的自凈能力,即環(huán)境容量大的區(qū)域納污能力強,可以分配更多的排污量。

同時,經(jīng)濟指標(biāo)可以很好地體現(xiàn)效率性原則,文中選定生產(chǎn)總值指標(biāo)具體體現(xiàn)效率性原則。水資源量和環(huán)境容量兩個指標(biāo)也體現(xiàn)了環(huán)境匹配性原則。

針對污染物排放情況,結(jié)合各區(qū)域的社會、經(jīng)濟和環(huán)境發(fā)展?fàn)顩r,發(fā)現(xiàn)水污染物排放量與人口、經(jīng)濟發(fā)展水平、環(huán)境承載力和資源狀況等因素緊密相關(guān),再結(jié)合公平和效率原則,最后選出人口、生產(chǎn)總值、水資源量、環(huán)境容量4個指標(biāo)。

1.3 主觀賦權(quán)

層次分析法是一種兼具定性分析和定量分析的方法,它可以將定性問題進行定量化處理。層次分析法是一種主觀賦權(quán)的分析方法,由于人的主觀性因素,因而分析權(quán)重主觀性強。筆者選取指標(biāo)較少,根據(jù)層次分析法的原理,分析人口、資源、水資源量和環(huán)境容量對水污染物分配量的影響作用,結(jié)合公平性和效率性原則,賦予4個指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重。

1.4 客觀賦權(quán)

熵權(quán)法作為客觀賦權(quán)的分析方法,可以有效彌補主觀賦權(quán)方法的不足。實踐當(dāng)中,根據(jù)熵權(quán)法計算的客觀權(quán)重,可以對得出的主觀權(quán)重做出調(diào)整,分析的結(jié)果具有客觀性,同時滿足主觀需要,得出符合實際需要的結(jié)果。熵權(quán)法的計算過程:

a.根據(jù)評價指標(biāo)和評價區(qū)域,現(xiàn)有n個區(qū)域,4個指標(biāo),構(gòu)建原始矩陣x=(xij)n×4,其中,xij是指第j項指標(biāo)下第i個區(qū)域的數(shù)值。

b.指標(biāo)同質(zhì)化處理。各項指標(biāo)單位不一致,屬于異質(zhì)指標(biāo),在對指標(biāo)進行計算之前,采用正向指標(biāo)的方法對指標(biāo)進行規(guī)范化處理。

式中:x＇ij為xij對應(yīng)的規(guī)范化數(shù)值,為了方便起見,仍記數(shù)據(jù)x＇ij=xij。

c.計算第j項指標(biāo)的熵值ej。

式中:pij為第i個區(qū)域值在第j項指標(biāo)中所占的比重。

d.評價指標(biāo)的熵權(quán)wj。1.5 確定組合權(quán)重αj

指標(biāo)權(quán)重的主觀排序由于結(jié)合了專家的經(jīng)驗和知識,同時考慮了指標(biāo)體系對于污染物分配總量的影響,因而指標(biāo)體系權(quán)重的確定和排序具有合理性,但考慮到主觀賦權(quán)主觀隨意性很大,客觀性不足。熵權(quán)法根據(jù)原始數(shù)據(jù)計算權(quán)重,權(quán)重客觀性很強,但是缺少了專家的經(jīng)驗和知識,得到的客觀結(jié)果未必與實際相符。結(jié)合主、客觀權(quán)重,綜合了主、客觀的優(yōu)缺點,得出組合賦權(quán)α:

式中:w＇j為主觀權(quán)重；wj為客觀權(quán)重；a為對主觀權(quán)重重要性進行的賦權(quán)；b為對客觀權(quán)重重要性進行的賦權(quán)。

1.6 確定削減指數(shù)βi

根據(jù)組合權(quán)重αj和規(guī)范化數(shù)據(jù)xij計算削減指數(shù)βi。

式中:βi為削減指數(shù)；Wi削為i地區(qū)最終削減量；W為地區(qū)污染物排放總量；r為國家對地區(qū)規(guī)定的計劃削減比例。

2 實例分析

漢中市位于陜西省西南部,內(nèi)有鎮(zhèn)巴、留壩、勉縣、西鄉(xiāng)、南鄭、城固、寧強、洋縣、佛坪、略陽10個縣以及漢臺區(qū),總面積27246 km2,2010年人口380萬。漢中作為國家歷史文化名城、中國優(yōu)秀旅游城市、國家生態(tài)示范區(qū)建設(shè)試點地區(qū)和全國雙擁模范城,生態(tài)環(huán)境一直受到重點關(guān)注和良好保護,但隨著旅游業(yè)的發(fā)展,生態(tài)環(huán)境受到一定的威脅。漢中市位于漢江上游,是漢江的發(fā)源地,而漢江作為長江最大的支流,隨著經(jīng)濟發(fā)展和南水北調(diào)中線工程的進展,對于漢中市的生態(tài)環(huán)境提出更高的要求。

筆者以漢中市各區(qū)域的水污染物總量分配為研究對象,研究漢中市的11個行政區(qū)的水污染物總量分配方案,為區(qū)域總量分配方案提供參考和借鑒。同時,參照《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃》,以總量削減比例r=10%為基準(zhǔn)對漢中市各區(qū)域水污染物總量進行分配。

2.1 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)水資源量、環(huán)境容量、人口和生產(chǎn)總值4項指標(biāo),漢中市2010年各區(qū)縣指標(biāo)數(shù)據(jù)具體見表1。

表1 漢中市2010年各區(qū)縣指標(biāo)數(shù)據(jù)

2.2 主觀權(quán)重

根據(jù)層次分析法原理,考慮水資源量、環(huán)境容量、人口和生產(chǎn)總值對水污染物總量分配量的重要性程度,對重要性程度進行排序。人口指標(biāo)體現(xiàn)了分配的公平性原則,單位人口水污染物分配量具有公平性是必要的。生產(chǎn)總值指標(biāo)表現(xiàn)了分配的效率性原則,只注重公平會忽視效率的重要性,不利于資源的優(yōu)化配置,因此應(yīng)重視效率的重要影響。鑒于環(huán)境容量大于COD排放量,環(huán)境容量尚有剩余,可以賦予較低的權(quán)重。最后,考慮到環(huán)境匹配性原則,水資源量與水污染物分配密切相關(guān),但由于水資源量更多的專注點在于水權(quán),對于污染物排放的重要性程度在4個指標(biāo)中置后,因此給予其較低的權(quán)重。水資源量、環(huán)境容量、人口、生產(chǎn)總值的具體賦值為0.1、0.1、0.4、0.4。同時考慮到主觀權(quán)重與客觀權(quán)重的作用不同,對主觀權(quán)重賦權(quán),取a=0.4。

2.3 熵值法賦權(quán)

a.采用正向指標(biāo)的方法對原始數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理,使異質(zhì)指標(biāo)同質(zhì)化,根據(jù)式(1)得到規(guī)范化處理結(jié)果(表2)。

表2 規(guī)范化處理結(jié)果

b.根據(jù)規(guī)范化數(shù)據(jù)和熵權(quán)法計算指標(biāo)的熵值ej和熵權(quán)wj,同時對客觀權(quán)重對污染物分配量的影響作用賦權(quán),取b=0.6,得到組合權(quán)重αj,具體如表3。

表3 指標(biāo)客觀權(quán)重處理結(jié)果

c.根據(jù)式(5)～(7),計算漢中市各地區(qū)削減指數(shù)βi和最終削減量Wi削,結(jié)合《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中總量削減比例10%的要求計算,結(jié)果見表4。

表4 水污染物總量分配結(jié)果

以《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中總量削減10%為參考,文中計算的總量削減比例為12.3%,略大于10%的削減要求,符合國家提出的環(huán)保要求。同時根據(jù)各地區(qū)的現(xiàn)狀,基于公平與效率原則,提出了不同的削減要求,有利于漢中市走經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護相協(xié)調(diào)的道路,發(fā)展生態(tài)文明。

3 結(jié) 語

基于公平和效率角度,結(jié)合主客觀權(quán)重對目標(biāo)

指標(biāo)組合賦權(quán),再根據(jù)國家污染物削減要求,對漢中市各地區(qū)污染物總量進行分配。結(jié)果表明,各地區(qū)分配量與地區(qū)現(xiàn)狀相匹配,污染物削減比例也滿足國家政策要求,有利于國家生態(tài)文明建設(shè)和漢中市生態(tài)環(huán)境保護,同時為污染物削減方案提供借鑒。

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Regional allocation method of water pollutants based on combination weighting

CHEN Yanping,HU Yupan
(Business School of Hohai University,Nanjing 211100,China)

From the perspective of fairness and efficiency,taking economic,social and environmental factors into consideration,four main indicators closely related to pollutant distribution,including water resources, environmental capacity,population and gross domestic product,are selected according to the principles of representation and independence.Then bymeans of entropy weightsmethod and AHP,weights are assigned based on different levels of influence of subjective weights and objective weights on the total allocated amount.Then the combination weighting of both subject and object is obtained.In the end,the allocating scheme is determined according to the target of pollutant emission control and is testified in the cases of total water pollutants control schemes of 11 districts in Hanzhong,Shanxi Province.The results show that when adopting combination weights assignment approach,subjective weights and objectiveweights have different levels of influence on total control.To distinguish the influence,more weights are assigned to objective weights.Meanwhile,distribution results in this papermeet the national requirements of the water pollution abatement proportion.

water pollutants；environmental capacity；regional distribution；total allocation；subjective weights；objective weights；combination weighting

X32

：A

：1004 6933(2015)06 0170 04

10.3880/j.issn.1004 6933.2015.06.028

2015 03 04 編輯:徐 娟)

國家社會科學(xué)基金(13CGL095)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項(2014B20014)

陳艷萍(1977—),女,副教授,博士,主要從事水資源管理、決策科學(xué)理論與方法等研究。E-mail:chenyp@hhu.edu.cn