水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系研究

吳書悅,楊陽,黃顯峰(.河海大學(xué)大禹學(xué)院,江蘇南京0098;.河海大學(xué)水利水電學(xué)院,江蘇南京0098)

水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系研究

吳書悅1,楊陽2,黃顯峰2
(1.河海大學(xué)大禹學(xué)院,江蘇南京210098;2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院,江蘇南京210098)

在分析水資源管理“三條紅線”的內(nèi)涵及其相互關(guān)系的基礎(chǔ)上,遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性、完備性等原則,構(gòu)建了包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層3個(gè)層次結(jié)構(gòu)的指標(biāo)體系,運(yùn)用德爾菲法和主成分分析法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選,最終確立了由水資源開發(fā)利用控制、用水效率控制、水功能區(qū)限制納污3個(gè)準(zhǔn)則、10個(gè)指標(biāo)組成的水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系。

水資源管理；三條紅線；控制指標(biāo)體系；主成分分析

2011年中央一號(hào)文件“中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定”中,明確提出要把最嚴(yán)格水資源管理作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的戰(zhàn)略舉措,確立水資源管理“三條紅線”,即水資源開發(fā)利用控制紅線、用水效率控制紅線和水功能區(qū)限制納污紅線,著力解決當(dāng)前水資源過度開發(fā)、用水浪費(fèi)和水污染嚴(yán)重三大突出問題。為保障水資源管理“三條紅線”目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn),國(guó)內(nèi)已有部分學(xué)者[1-5]開展了相關(guān)研究工作。張曉宇等[2]從建立水資源管理體系、水資源管理法規(guī)等方面指出我國(guó)水資源管理存在水平落后、市場(chǎng)化程度低、體制和政策有弊端以及忽視節(jié)水方針的實(shí)施等問題。陶潔等[3]對(duì)“三條紅線”指標(biāo)體系的構(gòu)建進(jìn)行了初步探討,闡述了每類指標(biāo)的確定方法,并將其應(yīng)用到新密市。孫可可等[4]指出,每條紅線的管理和實(shí)施,都需要以評(píng)價(jià)為衡量標(biāo)準(zhǔn),考慮到地區(qū)、行業(yè)等的差異和管理需要,要對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行具體量化。楊丹等[5]采用層次分析法構(gòu)建了包含目標(biāo)層、領(lǐng)域?qū)?、?zhǔn)則層和指標(biāo)層四階遞階層次結(jié)構(gòu)的區(qū)域最嚴(yán)格水資源管理“三條紅線”評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并對(duì)濟(jì)南市進(jìn)行實(shí)例研究等。鑒于我國(guó)尚未構(gòu)建系統(tǒng)的水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系,且現(xiàn)有的研究成果對(duì)構(gòu)建水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系研究較少,在指標(biāo)的確定方面大多采用定性分析的方法,所構(gòu)建的指標(biāo)體系存在大量主觀因素的干擾,缺乏系統(tǒng)性和科學(xué)性。本文以實(shí)現(xiàn)水資源管理“三條紅線”控制為出發(fā)點(diǎn),在總結(jié)水資源管理“三條紅線”已有研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,分析“三條紅線”的內(nèi)涵和相互關(guān)系,明確指標(biāo)體系的構(gòu)建原則和步驟,通過一系列指標(biāo)的初選和優(yōu)選,構(gòu)建科學(xué)合理的水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系,為提高區(qū)域水資源管理能力,評(píng)價(jià)和考核水資源管理“三條紅線”的控制水平提供科學(xué)依據(jù)。

1 水資源管理“三條紅線”的內(nèi)涵

水資源開發(fā)利用控制紅線是在高效開發(fā)利用水資源的前提下,采取以供定需政策,對(duì)一個(gè)流域或者區(qū)域用水總量進(jìn)行控制和管理,保證河流水域所必需的生態(tài)環(huán)境用水。用水效率控制紅線是通過定額管理制度的實(shí)施,將水資源管理落實(shí)到生產(chǎn)生活控制用水的各個(gè)環(huán)節(jié),反映各個(gè)用水部門用水合理程度和區(qū)域水資源配置合理程度。水功能區(qū)限制納污紅線是根據(jù)水功能區(qū)劃對(duì)水質(zhì)的要求和水體的自凈能力,核定水域納污能力,提出限制排污總量,從水質(zhì)濃度和排污總量?jī)蓚€(gè)方面保護(hù)水體,切實(shí)保證水體功能的良好發(fā)揮。

水資源管理“三條紅線”是從不同角度對(duì)水資源開發(fā)利用和保護(hù)進(jìn)行管理。水資源開發(fā)利用控制,可以用來對(duì)流域或區(qū)域進(jìn)行用水總量的宏觀管理;用水效率控制,可以用來對(duì)特定行業(yè)、企業(yè)或者用水戶進(jìn)行用水效率的微觀管理;水功能區(qū)限制納污,可以用來對(duì)水資源保護(hù)效果、水質(zhì)狀況和減排情況進(jìn)行綜合管理。“三條紅線”互為支撐、相互關(guān)聯(lián),任何一條控制紅線的實(shí)現(xiàn)均有利于另一條控制紅線的實(shí)現(xiàn),三者一起構(gòu)成了一個(gè)完整的水資源管理體系?！叭龡l紅線”之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 水資源管理“三條紅線”之間的關(guān)系

2 水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建原則

水資源管理“三條紅線”涉及水資源、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等不同層面的多維協(xié)調(diào)關(guān)系,是一個(gè)典型的多層次、多目標(biāo)決策問題,因此在構(gòu)建指標(biāo)體系時(shí)必須遵循一定的原則,準(zhǔn)確全面地反映水資源管理“三條紅線”的控制狀況。

a.科學(xué)性原則。指標(biāo)的定義、計(jì)算方法、數(shù)據(jù)收集、涵蓋范圍和權(quán)重選擇等都必須有科學(xué)的理論依據(jù),水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系必須建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上。

b.系統(tǒng)性與層次性相結(jié)合的原則。水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,必須根據(jù)各層次、各因素之間的特點(diǎn)和關(guān)系,將其分為幾個(gè)既相互聯(lián)系又彼此獨(dú)立的子系統(tǒng),再統(tǒng)籌綜合,做到系統(tǒng)性與層次性相結(jié)合。

c.可操作性原則。選取指標(biāo)時(shí),不能脫離指標(biāo)相關(guān)資料信息來源的實(shí)際條件,所選指標(biāo)應(yīng)含義清楚,內(nèi)容明確,易于通過統(tǒng)計(jì)資料整理、抽樣或典型性調(diào)查獲得,可操作性強(qiáng)。

d.完備性原則。水資源管理“三條紅線”涉及內(nèi)容較多、較廣,因此,建立的指標(biāo)必須具有足夠的涵蓋面,能完整全面地反映水資源管理“三條紅線”控制的實(shí)際水平。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建步驟

為構(gòu)建科學(xué)合理的水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系,使系統(tǒng)中大量相互關(guān)聯(lián)、相互制約的因素條理化、層次化,應(yīng)當(dāng)按照一定的步驟構(gòu)建相應(yīng)的指標(biāo)體系。本文在構(gòu)建水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系時(shí),分以下3步進(jìn)行：①收集相關(guān)資料,提出控制指標(biāo)體系的目標(biāo)及其影響因素;②對(duì)收集的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算,比較各影響因素之間的關(guān)系,確定指標(biāo)體系的層次,進(jìn)行指標(biāo)初選,初步構(gòu)建水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系;③對(duì)初選指標(biāo)進(jìn)行篩選(包括定性篩選和定量篩選)、優(yōu)化后,確定指標(biāo)之間的層次和結(jié)構(gòu),再反復(fù)討論、修改,不斷完善,確定最終的指標(biāo)體系。

2.3 指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.3.1 指標(biāo)的初選

指標(biāo)初選的目的是確定能夠全面反映與系統(tǒng)目標(biāo)要求相關(guān)的指標(biāo),而對(duì)所選指標(biāo)是否重復(fù)、指標(biāo)構(gòu)成的關(guān)系、指標(biāo)的實(shí)際可操作性等方面并無要求。通過對(duì)水資源管理“三條紅線”內(nèi)涵的分析,確定系統(tǒng)的總目標(biāo)為全面實(shí)現(xiàn)水資源管理“三條紅線”,并從水資源開發(fā)利用、用水效率和水功能區(qū)限制納污3個(gè)方面對(duì)總目標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步分解,采用理論分析法和頻度分析法確定指標(biāo)體系的初選指標(biāo)。理論分析法是對(duì)研究對(duì)象的內(nèi)涵、特征進(jìn)行綜合分析,分析每個(gè)指標(biāo)的代表性、針對(duì)性、綜合性和系統(tǒng)性,最終確定出最重要、最能體現(xiàn)研究對(duì)象特征的指標(biāo)。頻度分析法是在閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)已有的相關(guān)研究成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)出現(xiàn)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行頻度統(tǒng)計(jì),初步確定一些使用頻率較高的指標(biāo)。

經(jīng)過初步分析,確定水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)初選體系,該指標(biāo)體系包括3個(gè)層次：目標(biāo)層(O)、準(zhǔn)則層(S)和指標(biāo)層(I)。目標(biāo)層O為水資源管理“三條紅線”控制,處于整個(gè)指標(biāo)體系的最高層,從宏觀上反映水資源管理“三條紅線”的控制水平;準(zhǔn)則層S包括水資源開發(fā)利用控制(S1)、用水效率控制(S2)、水功能區(qū)限制納污(S3)“三條紅線”,反映每條紅線的控制水平;根據(jù)各控制紅線的主要影響因素,設(shè)置指標(biāo)層(I),采用具體的控制指標(biāo)體現(xiàn)“三條紅線”各自的實(shí)現(xiàn)水平。筆者初步擬定的水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系見表1。

表1 水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系(初選)

2.3.2 指標(biāo)的優(yōu)選

上述所選指標(biāo)反映了水資源管理“三條紅線”控制的各個(gè)方面,但在實(shí)際應(yīng)用過程中,并非指標(biāo)越多越好,關(guān)鍵在于指標(biāo)所起作用的大小,指標(biāo)間信息的重疊會(huì)直接或間接地影響評(píng)價(jià)結(jié)果,因此,為了保證結(jié)果的可靠性,需進(jìn)一步對(duì)初選指標(biāo)進(jìn)行篩選和優(yōu)選。

目前,指標(biāo)優(yōu)選的方法主要有德爾菲法(Delphi法)、主成分分析法、相關(guān)系數(shù)法、聚類分析法等,這些方法從指標(biāo)的重要性、敏感性、獨(dú)立性和代表性等方面對(duì)其進(jìn)行篩選,其中德爾菲法屬于定性分析的方法,其他方法屬于定量分析的方法。定性分析缺乏客觀的標(biāo)準(zhǔn),存在較大的主觀性;定量分析可以避免主觀性,但在重要性和代表性方面又存在著不足。本文采用定性分析和定量分析相結(jié)合的方法進(jìn)行指標(biāo)優(yōu)選,即采用德爾菲法和主成分分析法相結(jié)合選出最具代表性的指標(biāo),確定指標(biāo)體系。指標(biāo)優(yōu)選的過程如下。

a.選取10名具有豐富水資源管理知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專家組成專家組。根據(jù)初步擬定的控制指標(biāo)體系,編制專家咨詢表。請(qǐng)專家根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)按照“重要”(90～100分)、“較重要”(80～90分)、“一般”(70～80分)、“較不重要”(60～70分)和“不重要”(＜60分)5個(gè)等級(jí)進(jìn)行判別。專家打分結(jié)果見表2。

b.統(tǒng)計(jì)專家的打分情況,計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的平均值,選取平均值高于70分的指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,以主成分分析法原理[6-7]為基礎(chǔ),運(yùn)用SPSS軟件對(duì)指標(biāo)群進(jìn)行分析,確定最終的指標(biāo)。主成分分析的步驟如下：①將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理;②建立變量的相關(guān)系數(shù)矩陣R;③求解相關(guān)系數(shù)矩陣得到特征值及各個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率,根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率確定主成分保留的個(gè)數(shù);④選取主成分,結(jié)合主成分分析結(jié)果對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分析并深入研究。

表2 專家打分結(jié)果

從表2中可以看出I12、I13、I14、I22、I23、I28、I211、I212、I31這9項(xiàng)指標(biāo)的平均分低于70分,因此將其剔除,不予考慮。運(yùn)用SPSS17.0對(duì)剩下的10項(xiàng)指標(biāo)做主成分分析。具體操作時(shí),進(jìn)入SPSS17.0軟件,打開數(shù)據(jù)集水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系.sav,輸入原始數(shù)據(jù),對(duì)原始數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理(均值為0,標(biāo)準(zhǔn)差為1),得到標(biāo)準(zhǔn)化后的變量,見表3。

依次單擊“分析→降維→因子分析”,調(diào)出因子分析主界面,將標(biāo)準(zhǔn)化后的10個(gè)變量x1～x10選入“變量”框中,所有選項(xiàng)執(zhí)行系統(tǒng)默認(rèn)操作,單擊“確定”按鈕,在SPSS Statistics查看器窗口中查看因子分析結(jié)果。根據(jù)分析結(jié)果,得到10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化變量的相關(guān)系數(shù)表和方差分解主成分提取分析表,見表4和表5。

表5顯示了各主成分解釋變量總方差的情況。由于特征值在某種程度上是表示主成分影響度大小的指標(biāo),因此剛開始可選用特征值大于1作為主成分的提取標(biāo)準(zhǔn)。SPSS17.0默認(rèn)保留特征值大于1的主成分。由表5可知,特征值姿＞1的主成分有2個(gè),這2個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)79.046%,未達(dá)到85%的界定標(biāo)準(zhǔn)。為了確定合理的主成分?jǐn)?shù)量,更好地看出新的主成分和原始指標(biāo)之間的聯(lián)系,可進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn),使原始指標(biāo)對(duì)主成分的變換系數(shù)向0或1極化(因子旋轉(zhuǎn)并不會(huì)對(duì)累計(jì)貢獻(xiàn)率產(chǎn)生影響)。在SPSS17.0的因子分析主界面選擇“旋轉(zhuǎn)”,采用最大方差法進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn),再在因子分析主界面選擇“抽取”,確定要提取的因子數(shù)量固定為6,單擊“確定”按鈕,計(jì)算結(jié)果見表5。這6個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到98.664%,超過了85%的界定,因此最終提取6個(gè)主成分。

c.根據(jù)分析結(jié)果可知,本文取前6個(gè)主成分來反映原來的10個(gè)變量,其方差累積貢獻(xiàn)率已達(dá)到98.664%。這6個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為41.751%、13.444%、12.984%、12.724%、11.840%和5.921%。可以認(rèn)為,這6個(gè)主成分為所提取的6個(gè)潛在的綜合性指標(biāo),可代替前面所述的10個(gè)指標(biāo)。根據(jù)提取的主成分?jǐn)?shù)量,確定因子載荷矩陣。表6為因子旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣。

表3 標(biāo)準(zhǔn)化后的變量

表4 相關(guān)系數(shù)

表5 方差分解主成分提取分析結(jié)果

表6 因子旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣

由表6可以看出：在第1主成分中,用水總量、人均生活用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、農(nóng)田灌溉單位面積用水量這4個(gè)指標(biāo)占有較高的載荷;在第2主成分中,農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)占有較高的載荷;在第3主成分中,水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率占有較高的載荷;在第4主成分中,工業(yè)用水重復(fù)利用率占有較高的載荷;在第5主成分中,城鎮(zhèn)生活污水集中處理率占有較高的載荷;在第6主成分中,萬元GDP用水量和城市供水管網(wǎng)漏損率這2個(gè)指標(biāo)占有較高的載荷。

經(jīng)過上述步驟的篩選,最終確定用水總量、人均生活用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、農(nóng)田灌溉單位面積用水量、萬元GDP用水量、城市供水管網(wǎng)漏損率、工業(yè)用水重復(fù)利用率、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)、水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率和城鎮(zhèn)生活污水集中處理率共10個(gè)指標(biāo)。

2.3.3 指標(biāo)體系的確定及各指標(biāo)的含義

通過上述過程的指標(biāo)初選和優(yōu)選,并對(duì)各指標(biāo)序號(hào)進(jìn)行重新分配,最終建立水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系,見表7。

具體的指標(biāo)及其含義如下：

I11：用水總量=生活用水總量+生產(chǎn)用水總量+生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水總量;I21：人均生活用水量=生活用水總量/總?cè)丝跀?shù);I22：萬元工業(yè)增加值用水量=工業(yè)用水量/工業(yè)增加值;I23：農(nóng)田灌溉單位面積用水量=農(nóng)田灌溉用水量/農(nóng)田實(shí)際灌溉面積;I24：萬元GDP用水量=工業(yè)用水總量/GDP值;I25：城市供水管網(wǎng)漏損率=(出廠水量-入戶水量)/出廠水量× 100%;I26：工業(yè)用水重復(fù)利用率=工業(yè)用水重復(fù)利用量/工業(yè)用水總量×100%;I27：農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)=田間凈灌溉水量/干渠渠首總引水量;I31：水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率=水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)個(gè)數(shù)/水功能區(qū)評(píng)價(jià)總個(gè)數(shù)×100%;I32：城鎮(zhèn)生活污水集中處理率=城鎮(zhèn)集中處理的生活污水量/城鎮(zhèn)生活污水總量×100%。

表7 水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系(最終)

3 結(jié)語

本文闡述了水資源管理“三條紅線”的內(nèi)涵,分析了“三條紅線”之間的相互關(guān)系,依據(jù)指標(biāo)體系構(gòu)建的原則和步驟,采用理論分析和頻度分析相結(jié)合的方法初步擬定指標(biāo)體系,采用Delphi法和主成分分析法,運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行指標(biāo)優(yōu)選,最終構(gòu)建了水資源管理“三條紅線”控制指標(biāo)體系。該指標(biāo)體系為評(píng)價(jià)和考核水資源管理“三條紅線”控制水平提供了良好的基礎(chǔ),具有一定的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。但是,要使所構(gòu)建的指標(biāo)體系實(shí)際操作性更強(qiáng),

在具體應(yīng)用的過程中,應(yīng)當(dāng)結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況,因地制宜地對(duì)控制指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。

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[7]白慧強(qiáng).主成分分析法在SPSS中的應(yīng)用：以文峪河河岸帶林下草本群落為例[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2009, 19(9)：172-176.(BAI Huiqiang.The application of principle components analysis in SPSS：taking the herbage community under forest in the riparian zone of Wenyuhe River as the example[J].SCI-Tech Information Development&Economy,2009,19(9)：172-176.(in Chinese))

Study of control index system of“Three Red Lines”for water resourcesmanagement

WU Shuyue1,YANG Yang2,HUANG Xianfeng2
(1.Dayu College,Hohai University,Nanjing 210098,China; 2.College ofWater Conservancy and Hydropower Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China)

Based on analysis of the connotation of“Three Red Lines”for water resources management and the relationship between the“Three Red Lines”,we constructed a control index system,which includes a target layer, a criterion layer,and an index layer,following the principles of scientificity,systematization,operability,and completeness.Finally,a control index system consisting of three criteria,i.e.,the control of the development and utilization ofwater resources,the control of the efficiency ofwater consumption,and the restriction of pollutants in water functional areas,and ten indices,was established through optimization of the indices using the Delphimethod and principal component analysis.

water resourcesmanagement;Three Red Lines;control index system;principal component analysis

TV213

A

1004 6933(2014)05 0081 05

2014 05 15編輯：彭桃英)

10.3969/j.issn.1004 6933.2014.05.015

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金重大項(xiàng)目(2012&ZD214)

吳書悅(1993—),女,本科生,水利水電工程專業(yè)。E-mail：hehaiwsy@sina.com