基于武漢市水資源“三條紅線”管理的評價指標(biāo)量化方法探討

孫可可，陳 進(jìn)

（長江科學(xué)院a.水資源綜合利用研究所；b.院長辦公室，武漢 430010）

基于武漢市水資源“三條紅線”管理的評價指標(biāo)量化方法探討

孫可可a，陳 進(jìn)b

（長江科學(xué)院a.水資源綜合利用研究所；b.院長辦公室，武漢 430010）

“三條紅線”是“最嚴(yán)格水資源管理制度”的核心，指的是水資源開發(fā)利用控制紅線、用水效率控制紅線、水功能區(qū)限制納污控制紅線。每條紅線的管理和實施，都需要以評價指標(biāo)為衡量標(biāo)準(zhǔn)，考慮到地區(qū)、行業(yè)等的差異和管理的需要，有必要對各評價指標(biāo)進(jìn)行具體量化。分析了“三條紅線”間的內(nèi)在關(guān)系，并以武漢市為例，劃分各行政單元區(qū)，對“三條紅線”的各評價指標(biāo)進(jìn)行初步量化，為探討制定合理的武漢市水資源管理“三條紅線”指標(biāo)提供借鑒。

水資源管理；三條紅線；指標(biāo)量化；武漢市

1 概 述

2011年中央一號文件明確提出實行最嚴(yán)格的水資源管理制度，確立水資源開發(fā)利用控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污的“三條紅線”?！叭龡l紅線”在實施過程中，都以具體的評價指標(biāo)作為控制標(biāo)準(zhǔn)。水資源開發(fā)利用紅線的控制指標(biāo)包括地區(qū)或流域的用水總量、行業(yè)部門用水總量等；用水效率控制紅線的評價指標(biāo)有人均生活用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、每公頃農(nóng)田用水量（畝均用水量）、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)、工業(yè)用水重復(fù)利用率等；水功能區(qū)限制納污紅線則以各污染物的允許納污量作為評價指標(biāo)［1］。對各評價指標(biāo)進(jìn)行量化，劃定定量控制標(biāo)準(zhǔn)，是有效落實水資源管理“三條紅線”制度的前提和基礎(chǔ)。因此，有必要分析各評價指標(biāo)之間的內(nèi)在關(guān)系，探討影響指標(biāo)的因素，在此基礎(chǔ)上對“三條紅線”的各評價指標(biāo)進(jìn)行合理的量化。

2 “三條紅線”評價指標(biāo)間關(guān)系

總的來說，“三條紅線”分別反映了水資源管理中的水利用問題和水體污染問題，從管理的目的上看，限制納污和用水控制相輔相成，具有一定的相關(guān)性，任何一個指標(biāo)的提高均有利于另一個指標(biāo)的實現(xiàn)。用水總量的降低，會在一定程度上要求通過提高用水效率來滿足用水需求，同時用水效率的提高也會降低總的用水量［2］。

具體的，每條紅線都以相應(yīng)的評價指標(biāo)為實施標(biāo)準(zhǔn)，各評價指標(biāo)之間存在著一定的相關(guān)性，各指標(biāo)的劃定和實現(xiàn)都會對其他指標(biāo)的實施產(chǎn)生影響，因此，在對各評價指標(biāo)進(jìn)行量化時，需盡可能地考慮其他因素的影響。

3 武漢市“三條紅線”評價指標(biāo)量化

3.1 武漢市水資源概況

武漢市水資源充沛，長江、漢江兩條大江穿城而過，多年平均降水量1 284 mm，多年平均水資源總量47.25億m3。市內(nèi)分布有大量湖泊和水庫，水域面積達(dá)2 117.6 km2，占全市總面積的1／4?，F(xiàn)有湖泊170個，其中城區(qū)湖泊41個，郊區(qū)湖泊129個，5 km以上河流165條，大中小型水庫272座。目前，隨著武漢加快建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得用水量迅速增長，出現(xiàn)了供需矛盾和用水效率低下的問題，同時產(chǎn)生的大量廢水給水體水質(zhì)和河流湖泊的生態(tài)環(huán)境帶來了威脅。有必要對“三條紅線”各指標(biāo)分別進(jìn)行量化，劃定定量控制標(biāo)準(zhǔn)，以有效落實“三條紅線”政策，實現(xiàn)對水資源的最嚴(yán)格管理。

3.2 水資源開發(fā)利用控制紅線指標(biāo)量化

水資源開發(fā)利用控制紅線要求從用水總量上劃定控制標(biāo)準(zhǔn)，其目的在于促進(jìn)水資源的合理開發(fā)、優(yōu)化配置、全面節(jié)約和有效保護(hù)［3］。影響區(qū)域用水總量的因素包括地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、水資源豐富程度、開發(fā)利用現(xiàn)狀、水環(huán)境現(xiàn)狀、需求程度以及用水行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等。本文分析武漢市和全國的用水現(xiàn)狀，考慮上述影響因素，嘗試探討全國未來的水資源總量控制標(biāo)準(zhǔn)在地區(qū)上進(jìn)行合理分配的方法。以2009年為現(xiàn)狀水平年，選取大連、南京和廣州3個較為典型的城市作為對比，其現(xiàn)狀用水情況如表1所示。

表1 2009年武漢等主要城市和全國的用水情況統(tǒng)計表Tab le 1 Typical indices of water use in W uhan and other cities in 2009

由于影響總量控制標(biāo)準(zhǔn)的因素眾多，包括水資源條件等自然因素和行業(yè)差異等的人為因素［4］，其因素之間關(guān)系復(fù)雜。本文僅選取具有一定代表性的因子，分別為地區(qū)人均用水量、萬元工業(yè)增加值用水量和每公頃農(nóng)田用水量（畝均用水量），這3個因子分別從生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水3個層面，一定程度上反映了地區(qū)的水資源的豐富程度、經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的差異。此方法的原理是將全國的用水總量控制標(biāo)準(zhǔn)按比例進(jìn)行分配，其比例為地區(qū)水資源總量占全國總量的比率，同時考慮全國和各地區(qū)的人均生活用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、每公頃農(nóng)田用水量（畝均用水量）等因素的影響。具體計算公式為

式中：Q標(biāo)準(zhǔn)為地區(qū)的未來用水總量控制量化標(biāo)準(zhǔn)；Q全國標(biāo)準(zhǔn)為全國劃定的未來用水總量控制目標(biāo)；Q全國為全國的現(xiàn)狀年用水總量；Q地區(qū)為地區(qū)的現(xiàn)狀年用水總量；q1全國，q2全國和q3全國分別為全國人均生活用水量、萬元工業(yè)增加值用水量和每公頃農(nóng)田用水量（畝均用水量）；q1地區(qū)，q2地區(qū)和q3地區(qū)分別為地區(qū)人均生活用水量、萬元工業(yè)增加值用水量和每公頃農(nóng)田用水量（畝均用水量）；α1，α2和α3分別為全國的生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水所占百分比。

由上述公式可以看出，地區(qū)的人均生活用水量、萬元工業(yè)增加值用水量和每公頃農(nóng)田用水量（畝均用水量）越高，相應(yīng)的用水率也越高，計算出的地區(qū)用水總量控制標(biāo)準(zhǔn)就越高。由表1可知2009年全國和武漢市的用水效率指標(biāo)現(xiàn)狀值，根據(jù)2011年中央一號文件中的內(nèi)容，到2020年劃定的全國用水總量控制目標(biāo)為6 700億m3。以2009年為現(xiàn)狀水平年，根據(jù)上述公式，計算得2020年武漢市的用水總量控制目標(biāo)為

該方法計算出的結(jié)果略大于單純以現(xiàn)狀用水情況進(jìn)行用水總量劃分的結(jié)果。同時，由于方法的局限性，對各區(qū)域計算出的總量控制標(biāo)準(zhǔn)之和可能不等于總的全國控制標(biāo)準(zhǔn)，因此，可以將各地區(qū)的用水總量標(biāo)準(zhǔn)乘以比例系數(shù)，比例系數(shù)同時，隨著未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源狀況的變化，可對地區(qū)用水總量控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適時的調(diào)整。

而對于武漢市各行政分區(qū)，則可以根據(jù)各分區(qū)的現(xiàn)狀用水比例對武漢市的未來用水總量控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分配。在實施用水總量控制過程中，考慮到武漢市建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型的兩型社會，對資源的利用效率要求更高，可適當(dāng)降低用水總量的控制標(biāo)準(zhǔn)。該方法考慮了地區(qū)水資源豐富程度、經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的差異性，相比以往單純以現(xiàn)狀用水總量為比例進(jìn)行分配的方法，能夠更加合理的確定出地區(qū)的用水總量控制標(biāo)準(zhǔn)。但是，還有其他一些因素，如地區(qū)的用水保證率程度、未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水資源的需求程度等未考慮，且尚未考慮各影響因素之間的相關(guān)性，故此方法還有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

3.3 用水效率控制紅線指標(biāo)量化

目前，用水效率紅線的落實，主要是通過劃定用水效率標(biāo)準(zhǔn)，以及確定一段時期內(nèi)用水效率的提高水平。該方法簡單易行，但是缺少考慮各地區(qū)的實際用水效率水平，對于現(xiàn)狀用水效率較低的地區(qū)，劃定的目標(biāo)往往難以實現(xiàn)，而對于現(xiàn)狀用水效率高的地區(qū)，根據(jù)邊際效應(yīng)，實現(xiàn)同樣的增加幅度，難度也會更大。為合理量化武漢市的用水效率控制指標(biāo)，將武漢市的各現(xiàn)狀用水效率指標(biāo)和全國進(jìn)行比較，并根據(jù)未來的規(guī)劃目標(biāo)，劃定符合地區(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的合理用水效率標(biāo)準(zhǔn)。

表2 全國和武漢市現(xiàn)狀年用水效率指標(biāo)以及未來水平年控制標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The evaluation indices of water use efficiency in W uhan and the whole country in 2009 and the control objectives in 2020

由表2可知，2009年武漢市和全國的萬元工業(yè)增加值用水量和每公頃農(nóng)田用水量（畝均用水量）比較接近，對于未來水平年指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)，可以采用相同的削減比例進(jìn)行劃定。而對于萬元GDP用水量和農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)，武漢市的現(xiàn)狀指標(biāo)值明顯高于全國的平均水平，因此，在劃定過程中，可以考慮邊際效應(yīng)的因素，適當(dāng)降低指標(biāo)的削減比例，以利于控制目標(biāo)的實現(xiàn)。

對于人均綜合用水量和人均生活用水量指標(biāo)，將隨著用水總量和人口數(shù)量的控制，人均用水量將緩慢增長并趨于穩(wěn)定不變，全國范圍尚未劃定控制標(biāo)準(zhǔn)，可以按照用水效率現(xiàn)狀水平進(jìn)行控制。萬元工業(yè)增加值用水量和每公頃農(nóng)田用水量（畝均用水量）參用和全國同樣的削減比例，到2020年的控制標(biāo)準(zhǔn)分別為60.6～80.8 m3／萬元和4 176～5 568 m3／hm2（278.4～371.2 m3／畝）。2009年武漢市萬元GDP用水量為104 m3，約低于全國平均值40%，已經(jīng)低于全國2020年削減40%后的目標(biāo)值，同時農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)為0.51，高于全國平均水平3個百分點，因此考慮邊際因素，劃定2020年武漢市的萬元GDP用水量范圍為62.68～104.46 m3，農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)控制范圍為0.55～0.58。

對于武漢市各行政分區(qū)，由于其經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等的差異，各區(qū)的用水效率指標(biāo)差異較大，在對用水效率控制紅線實施過程中，應(yīng)進(jìn)行充分考慮，分別量化，制定出合理可行的控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 水功能區(qū)限制納污紅線指標(biāo)量化

實行水功能區(qū)限制納污，需要在水功能區(qū)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合水環(huán)境的保護(hù)目標(biāo)、現(xiàn)狀水質(zhì)及排污現(xiàn)狀，計算各水域的納污能力，即在給定的水質(zhì)目標(biāo)和水質(zhì)現(xiàn)狀下水體所能容納的最大污染物量，并劃定限制納污的定量標(biāo)準(zhǔn)。以武漢市中心城區(qū)為例，選取2010年為現(xiàn)狀水平年，根據(jù)《2010年武漢市水環(huán)境狀況》中的監(jiān)測結(jié)果，武漢市中心城區(qū)現(xiàn)有37個湖泊一級水功能區(qū)中，水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的湖泊10個，達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的11個，水質(zhì)為Ⅴ或劣Ⅴ類的湖泊16個。利用ArcGIS軟件，將各一級水功能區(qū)的水質(zhì)現(xiàn)狀和管理目標(biāo)，以不同的顏色進(jìn)行表示，繪制水質(zhì)現(xiàn)狀圖和管理目標(biāo)圖，如圖1和圖2所示。

圖1 2010年武漢市中心城區(qū)各一級水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀圖Fig.1 Status quo of the water quality ofmain water function regions in urban area of W uhan in 2010

圖2 2010年武漢市中心城區(qū)各一級水功能區(qū)水質(zhì)管理目標(biāo)圖Fig.2 Objective of water quality m anagement for main water function regions in urban area of W uhan in 2010

由圖1和圖2可以看出，武漢市中心城區(qū)水功能區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀水平不高，均在Ⅲ類水平以下，受污染的湖泊數(shù)量比例比較高，部分湖泊水質(zhì)在Ⅴ類或劣Ⅴ類以下，相比較管理目標(biāo)，水質(zhì)的達(dá)標(biāo)率僅為40.54%，對于未達(dá)標(biāo)的水域，需要通過納污量的削減等措施以改善其水質(zhì)。對于湖泊水功能區(qū)，其納污能力的計算方法有數(shù)學(xué)模型計算法、調(diào)查統(tǒng)計法和估算法，具體方法可根據(jù)計算精度要求以及現(xiàn)有資料情況進(jìn)行選擇。針對武漢市中心城區(qū)各湖泊一級水功能區(qū)，由于湖泊眾多，選取面積大于1 km2的湖泊為計算對象，采用數(shù)學(xué)模型的方法計算各湖泊的納污能力。根據(jù)《水域納污能力計算規(guī)程》中的計算方法，當(dāng)湖泊或水庫的入流量等于出流量時，湖泊的水量保持平衡穩(wěn)定，小型湖泊的納污能力計算公式為

式中：M為湖泊的納污能力（t）；Cs為水質(zhì)目標(biāo)濃度值（mg／L）；C0為水體初始濃度值（mg／L）；V為湖泊的容積（萬m3）。

考慮到實行最嚴(yán)格的水功能區(qū)限制納污，在缺少實際水功能區(qū)的現(xiàn)狀COD（化學(xué)需氧量）和NH3-N（氨氮）濃度值時，假定其現(xiàn)狀濃度值均取符合水質(zhì)指標(biāo)范圍內(nèi)的最高值。根據(jù)《GB3838－2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，不同水質(zhì)類型對應(yīng)的生化需氧量COD和NH3-N的濃度值如表3所示。

表3 不同水質(zhì)類別下COD和氨氮的標(biāo)準(zhǔn)濃度范圍Table 3 Criteria of the concentration of COD and NH3-N for different water quality levels mg／L

在假定各湖泊現(xiàn)狀濃度值均取符合水質(zhì)指標(biāo)范圍內(nèi)的最高值時，由表3可以得出各主要湖泊的COD和NH3-N的現(xiàn)狀濃度值，將其代入上述公式，即可計算出武漢市中心城區(qū)主要湖泊水功能區(qū)的納污削減量，結(jié)果如表4所示。

表4僅在現(xiàn)狀水質(zhì)指標(biāo)范圍已知的情況下，計算出了排污削減量的范圍以及最小排污量，在實際的應(yīng)用中，可根據(jù)具體的現(xiàn)狀排污量（包括COD和NH3-N），計算出湖泊納污的具體削減量，削減后的排污量指標(biāo)即為水功能區(qū)的限制納污量。

表4 武漢市中心城區(qū)主要湖泊水功能區(qū)限制納污計算表Table 4 The pollution accommodating capacity ofmain lake function regions in W uhan

4 討論和建議

目前，我國的水資源管理實行用水總量控制和用水定額管理相結(jié)合的管理制度，關(guān)于水資源管理“三條紅線”的評價指標(biāo)量化還處于探索階段，科學(xué)合理的控制目標(biāo)需要在對各地區(qū)的現(xiàn)狀用水和排污情況調(diào)查計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行確定。對“三條紅線”各評價指標(biāo)量化的關(guān)鍵在于充分考慮各地區(qū)、行業(yè)的差異，制定不同的控制標(biāo)準(zhǔn)，同時鑒于各評價指標(biāo)間存在著不同程度的相關(guān)性，一個指標(biāo)的控制會對其他指標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，今后可以考慮對指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行研究。武漢市水資源豐沛，然而由于過度開發(fā)利用，用水效率水平不高，接近全國的平均水平，同時水質(zhì)現(xiàn)狀水平不高，對水功能區(qū)的納污缺乏嚴(yán)格的控制和管理手段。建議今后建立科學(xué)合理的用水和納污控制目標(biāo)，并進(jìn)行有效的落實。

本文初步提出了武漢市的用水總量控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污的合理控制標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)果的合理性還有待于進(jìn)一步驗證。同時，為有效落實“三條紅線”，還需要采取相應(yīng)的保障措施，如對于取水總量已經(jīng)達(dá)到或者超過總量控制指標(biāo)的地區(qū)，暫停審批建設(shè)項目的新增用水；對取水總量接近取水許可控制指標(biāo)的地區(qū)，限制審批新增用水；將水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)作為各級政府水污染防治和污染減排工作的重要依據(jù)等。

［1］ 孫宇飛，王建平，王曉娟.關(guān)于“三條紅線”指標(biāo)體系的幾點思考［J］.水利發(fā)展研究，2010，（8）：62－65.（SUN Yu-fei，WANG Jian-ping，WANG Xiao-juan.Some Comments About the Evaluation Index System of“the Three Red Lines”［J］.Water Resources Development Research，2010，（8）：62－65.（in Chinese））

［2］ 陳 進(jìn)，黃 薇.實施水資源三條紅線管理有關(guān)問題［J］.中國水利，2011，（6）：118－120.（CHEN Jin，HUANGWei.Some Problems About the Implementation of“Three Red Lines”of Water Resources Management［J］.China Water Resources，2011，（6）：118－120.（in Chinese））

［3］ 胡震云，雷貴榮，韓 剛.基于水資源利用技術(shù)效率的區(qū)域用水總量控制［J］.河海大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，38（1）：41－46.（HU Zhen-yun，LEIGuirong，HAN Gang.Regional Water Consumption Control Based on Technical Efficiency ofWater Resources Utilization［J］.Journal of Hohai University（Natural Sciences），2010，38（1）：41－46.（in Chinese））

［4］ 裴源生，劉建剛，趙 勇.水資源用水總量控制與定額管理協(xié)調(diào)保障技術(shù)研究［J］.水利水電技術(shù)，2009，40（3）：8－11.（PEIYuan-sheng，LIU Jian-gang，ZHAO Yong.Study on Support Technique for Coordination Between Total Amount Control and Quota Management of Water Consumption for Water Resources［J］.Water Resources and Hydropower Engineering，2009，40（3）：8－11.（in Chinese） ）

（編輯：周曉雁）

Evaluation Index Quantification for“The Three Red Lines”of W ater Resources M anagement in W uhan

SUN Ke-ke，CHEN Jin
（Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

“The Three Red Lines”，as the core of themost stringentwater resourcesmanagement policy，consists of the red line of restrictingwater resources exploitation and utilization，red line of controllingwater consumption efficiency，and red line of limiting water resources pollution.The implementation of each red line requires a corresponding evaluation index，which needs to be quantified as there exists disparity in different areas and industries.The article firstmakes an analysis on the relationship among the three red lines，andmakes a quantification of each evaluation index with Wuhan Municipality as a case study.The quantification results could offer reference for the formulation of reasonable evaluation index for Wuhan’swater resourcesmanagement.

water resourcesmanagement；the three red lines；evaluation index quantification；Wuhan Municipality

TV213.4

A

1001－5485（2011）12－0005－05

2011-10-20

水利部公益性行業(yè)專項經(jīng)費項目（201001005）

孫可可（1988-），男，安徽阜陽人，碩士研究生，主要從事水文水資源研究，（電話）027-82818101（電子信箱）kewater＠yeah.net。