海水資源利用區(qū)適宜性評(píng)價(jià)方法研究
——以海水淡化為例*

馬珊珊 韓 鐵 劉淑靜 霍艷芳

(1.國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192；2.國(guó)家開(kāi)發(fā)銀行天津分行，天津 300061；3.天津大學(xué) 管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部，天津 300072)

一、前言

海洋功能區(qū)是根據(jù)海域及海島的自然資源條件、環(huán)境狀況、地理區(qū)位、開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀，并考慮國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)持續(xù)發(fā)展的需要，所劃定的具有最佳功能的區(qū)域，是海洋功能區(qū)劃最小的功能單元。海洋功能區(qū)劃按照海洋功能區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，將海域及海島劃分為不同類型的海洋功能區(qū)，是為海洋開(kāi)發(fā)、保護(hù)與管理提供科學(xué)依據(jù)的基礎(chǔ)性工作。[1]近年來(lái)，各級(jí)海洋功能區(qū)劃的批準(zhǔn)實(shí)施，為海域使用管理和海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了科學(xué)依據(jù)，有力地保障了海洋經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康發(fā)展。

海水資源利用區(qū)是2002年發(fā)布的《全國(guó)海洋功能區(qū)劃》所劃定的十種海洋功能區(qū)之一，但2012年發(fā)布的《全國(guó)海洋功能區(qū)劃(2011～2020年)》中已不再獨(dú)立出現(xiàn)，僅鹽田區(qū)被納入礦產(chǎn)與能源區(qū)做了簡(jiǎn)要說(shuō)明。[2]新版《區(qū)劃》較以往更加宏觀、簡(jiǎn)明，更有利于海洋的保護(hù)與開(kāi)發(fā)，但同時(shí)也對(duì)海洋功能區(qū)開(kāi)發(fā)利用適宜性的評(píng)價(jià)與細(xì)化提出了更高要求。尤其是對(duì)于正在快速發(fā)展的海水利用事業(yè)，更需要一套科學(xué)合理、操作性強(qiáng)的評(píng)價(jià)方法體系來(lái)指導(dǎo)海洋功能區(qū)的開(kāi)發(fā)與利用。為了便于研究范圍的限定，本文依舊使用海水資源利用區(qū)進(jìn)行表述，針對(duì)該類區(qū)域開(kāi)展適宜性研究。

海洋功能區(qū)劃是由我國(guó)學(xué)者提出，并逐漸得到發(fā)展和應(yīng)用的。從總體發(fā)展上看，實(shí)踐先于理論，因此關(guān)于海洋功能區(qū)劃評(píng)價(jià)方面的理論成果不是很多，而且普遍集中在海洋功能區(qū)劃整體的開(kāi)發(fā)潛力、布局技術(shù)、環(huán)境質(zhì)量、利用效能等評(píng)價(jià)方面。[3-6]在國(guó)際上，除個(gè)別國(guó)家如韓國(guó)效仿我國(guó)開(kāi)展海洋功能區(qū)劃外，基本沒(méi)有開(kāi)展這項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，但許多國(guó)家在海岸帶資源與環(huán)境管理中實(shí)施有針對(duì)性的區(qū)劃、規(guī)劃和計(jì)劃，對(duì)海洋及海岸帶資源評(píng)價(jià)的指標(biāo)框架主要有OECD(Organization for Economic Cooperation and Development)提出的PSR模型和DSR模型、Corvalán 等人提出的DPSEEA模型、EEA采用的DPSIR模型等。[7-9]對(duì)于海水資源利用區(qū)發(fā)展適宜性的評(píng)價(jià)還未受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注，還沒(méi)有相關(guān)成果發(fā)表，但以上關(guān)于海洋功能區(qū)的評(píng)價(jià)方法和研究思路將為本研究提供很好的借鑒和參考。

海水資源利用主要包括：海水淡化、海水直接利用和海水化學(xué)資源的利用等，尤其以海水淡化與海水直接利用發(fā)展迅速。我國(guó)電廠、鋼鐵、石化等高耗水行業(yè)主要利用海水淡化和海水直接利用。為了提高海水利用工程項(xiàng)目與海洋功能區(qū)自然要素、社會(huì)環(huán)境匹配度，實(shí)現(xiàn)海水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，在908專項(xiàng)支持下，開(kāi)展了相關(guān)方面研究。本文將以海水淡化為例，建立海水淡化與海水資源利用功能區(qū)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，探討有關(guān)評(píng)價(jià)方法，并應(yīng)用該方法對(duì)天津、大連、青島、寧波、舟山等5個(gè)海水資源利用區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出各區(qū)域發(fā)展海水淡化工程項(xiàng)目的適宜性等級(jí)，為海洋綜合管理提供依據(jù)和參考。

一、海水淡化適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

海水資源利用區(qū)適宜性評(píng)價(jià)的核心問(wèn)題，是確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。海水利用方式不同，對(duì)資源、環(huán)境和社會(huì)的影響與需求也不盡相同，因此要根據(jù)海水淡化的特性，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，客觀、全面地反映影響適宜性的所有因素，并且有較強(qiáng)的可操作性，能用于實(shí)際的海洋開(kāi)發(fā)和海域管理工作中。根據(jù)上述要求，按照需求牽引、綜合考慮、動(dòng)態(tài)發(fā)展三個(gè)原則，建立海水淡化適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

(一)指標(biāo)體系構(gòu)建原則

1、需求牽引原則

從我國(guó)目前發(fā)展情況看，海水淡化的推廣力度與應(yīng)用程度主要受需求制約。因此，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要以需求的緊迫程度作為第一選擇標(biāo)準(zhǔn)，以此為基礎(chǔ)，綜合考慮自然條件和社會(huì)條件的滿足程度。

2、綜合考慮原則

必須堅(jiān)持全面、客觀、綜合的原則，多方調(diào)研、聽(tīng)取相關(guān)各方意見(jiàn)，形成全面科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。由于本研究主要針對(duì)適宜性，將弱化經(jīng)濟(jì)性的影響，主要考慮發(fā)展需求、自然條件、社會(huì)條件和環(huán)保的要求。

3、動(dòng)態(tài)發(fā)展原則

海水資源的利用不但受水資源現(xiàn)狀影響，而且要符合區(qū)域發(fā)展規(guī)劃。因此不但要考慮近期的現(xiàn)實(shí)需求，同時(shí)要關(guān)注區(qū)域未來(lái)的發(fā)展，要近、遠(yuǎn)結(jié)合，形成科學(xué)可行的評(píng)價(jià)體系。

(二)指標(biāo)體系建立

參照海水淡化相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)指標(biāo)體系構(gòu)建原則，綜合各方面的因素，經(jīng)過(guò)專家研討篩選，構(gòu)建指標(biāo)體系如圖1。

圖1 海水淡化適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

(三)指標(biāo)權(quán)重確定

指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算綜合采用德?tīng)柗品?Delphi Method)和層次分析法(AHP)。其基本思想是：(1)在最終指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上由專家評(píng)判同層兩兩指標(biāo)間的相對(duì)重要性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理；(2)由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)構(gòu)建判斷矩陣，求解指標(biāo)權(quán)重。

德?tīng)柗品ㄊ菍＜翌A(yù)測(cè)法的一種，它本質(zhì)上是一種反饋匿名函詢法。德?tīng)柗茰y(cè)定法的主要工作是征求專家對(duì)所要預(yù)測(cè)和評(píng)估問(wèn)題的意見(jiàn)，然后進(jìn)行整理、歸納和統(tǒng)計(jì)，再匿名反饋給各專家，再次征求意見(jiàn)，再集中，再反饋，直到得到穩(wěn)定的意見(jiàn)。

層次分析法是一種較為理想的賦值途徑。層次分析法，簡(jiǎn)稱AHP，是美國(guó)匹茲堡大學(xué)運(yùn)籌學(xué)家TL.Saayt于20世紀(jì)70年代中期提出的一種多層次權(quán)重分析決策方法，它按照人類決策過(guò)程的“分解一判斷一綜合”的思想特點(diǎn)，把多層次、多準(zhǔn)則的復(fù)雜問(wèn)題分解為各個(gè)組成因素，將這些因素按支配關(guān)系分組，形成有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩兩比較的方式來(lái)確定層次中各因素的相對(duì)重要性，再加以綜合，來(lái)確定相對(duì)重要性順序(權(quán)重)。由于該方法巧妙地把定量分析和定性分析結(jié)合起來(lái)，有高度的邏輯性、系統(tǒng)性、簡(jiǎn)潔型和實(shí)用性，因而被廣泛采用。由于該方法是比較基本而常用的評(píng)價(jià)方法，具體算法本文不再贅述。

為了確定合理的權(quán)重，本研究按照AHP法的基本要求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的調(diào)查表，并選擇海水資源利用領(lǐng)域30名專家進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，分別對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較和打分，計(jì)算出指標(biāo)體系的判斷矩陣、最大特征值、指標(biāo)權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果如表1。

表1 海水淡化適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重

二、海水淡化適宜性評(píng)價(jià)

(一)評(píng)價(jià)方法選擇

通?？梢圆捎玫脑u(píng)價(jià)方法有綜合評(píng)分法、模糊綜合評(píng)判、灰色評(píng)價(jià)、熵權(quán)法、遺傳算法等。本研究采用因素評(píng)分法對(duì)目標(biāo)海區(qū)的適宜性進(jìn)行實(shí)際測(cè)算。因素評(píng)分法是一種對(duì)具有多因素的決策方案進(jìn)行綜合評(píng)判的定性與定量相結(jié)合的方法。它通過(guò)把多個(gè)因素化為一個(gè)綜合的單目標(biāo)，據(jù)此評(píng)價(jià)、比較和選擇決策方案。首先針對(duì)已選定的評(píng)價(jià)指標(biāo)(因子)評(píng)出相應(yīng)分?jǐn)?shù)，然后根據(jù)權(quán)重計(jì)算適宜性系數(shù)，進(jìn)而確定對(duì)應(yīng)等級(jí)。經(jīng)已有樣本數(shù)據(jù)驗(yàn)證，本方法與實(shí)際情況契合程度較高，且具有很明顯的區(qū)分度，能夠?qū)⒉煌瑓^(qū)域合理區(qū)分開(kāi)來(lái)。

(二)數(shù)據(jù)處理

由于數(shù)據(jù)的種類比較復(fù)雜，既有明確的數(shù)量指標(biāo)，又有相對(duì)模糊的定量指標(biāo)，既有連續(xù)性指標(biāo)，也有離散的類別指標(biāo)，既有高優(yōu)指標(biāo)，還有低優(yōu)指標(biāo)。因此在實(shí)際評(píng)價(jià)之前需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理：

1、在自然條件中，水文、水質(zhì)滿足相應(yīng)條件的為1，不滿足相應(yīng)條件的為0。

2、地質(zhì)條件按照對(duì)取水的影響，淤泥質(zhì)、沙質(zhì)和基巖質(zhì)分別確定分0、0.5和1。

3、對(duì)于低優(yōu)的連續(xù)型指標(biāo)，即越低越好的指標(biāo)，用隸屬函數(shù)(最大值—指標(biāo)值)/(最大值—最小值)，轉(zhuǎn)換為0到1之間的數(shù)。

4、對(duì)于高優(yōu)的連續(xù)型指標(biāo)，即越高越好的指標(biāo)，用隸屬函數(shù)(指標(biāo)值—最小值)/(最大值—最小值)，轉(zhuǎn)換為0到1之間的數(shù)。

5、對(duì)于定性指標(biāo)，如區(qū)域產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局、與周邊海洋功能區(qū)協(xié)調(diào)性、政策支持、居民區(qū)和旅游區(qū)規(guī)劃、交通運(yùn)輸條件的數(shù)值由專家打分所得。

(三)計(jì)算結(jié)果分級(jí)

經(jīng)與專家分析研討，確定了分級(jí)結(jié)果。設(shè)發(fā)展需求適宜性系數(shù)為D，將其結(jié)果分為三級(jí)：Ⅰ級(jí)為非常迫切，Ⅱ級(jí)為比較迫切，Ⅲ級(jí)為不太迫切。自然條件適宜性系數(shù)為N，同樣分三個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)為非常適宜，Ⅱ級(jí)為基本適宜，Ⅲ級(jí)為不太適宜。社會(huì)條件適宜性系數(shù)為S，I級(jí)為好，Ⅱ級(jí)為較好，Ⅲ級(jí)為一般。其取值范圍如表2所示。

表2 計(jì)算結(jié)果分級(jí)

(四)適宜性評(píng)價(jià)

為了突出需求牽引和充分體現(xiàn)不同區(qū)域在自然條件和社會(huì)條件的差異，并根據(jù)這種差異確定適宜性，本研究采用序貫決策思路，按照需求、自然條件、社會(huì)條件的順序依次篩選適合的區(qū)域，從而將不同區(qū)域歸入相應(yīng)的發(fā)展等級(jí)中，為制定合適的規(guī)劃方案提供基礎(chǔ)。

需求條件為Ⅲ的為三類。需求條件為Ⅰ、Ⅱ的，如果自然條件滿足Ⅰ、Ⅱ，社會(huì)條件為Ⅰ的為一類，社會(huì)條件為Ⅱ的為二類，社會(huì)條件為Ⅲ的為三類。如果自然條件滿足Ⅲ，則社會(huì)條件為Ⅰ的為二類，社會(huì)條件為Ⅱ、Ⅲ的為三類，如圖2所示。

圖2 海水淡化適宜性決策思路

三、實(shí)證

選取天津、大連、青島、寧波、舟山等5個(gè)海水資源利用區(qū)進(jìn)行實(shí)際測(cè)算。對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和打分，根據(jù)權(quán)重計(jì)算得到發(fā)展需求系數(shù)、自然條件適應(yīng)性系數(shù)和社會(huì)條件適應(yīng)性系數(shù)，并按照序貫決策思路得到各區(qū)域發(fā)展海水淡化適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果(見(jiàn)表3和表4)。

表3 測(cè)算結(jié)果

表4 評(píng)價(jià)結(jié)果

一類區(qū)域由于需求迫切，自然條件適宜度與社會(huì)條件成熟度都相對(duì)較好，因此是近期重點(diǎn)推廣的區(qū)域；二類區(qū)域由于自然條件限制，或者社會(huì)條件的成熟度還相對(duì)欠缺，因此列為中期規(guī)劃區(qū)域；而三類區(qū)域，由于需求緊迫程度不高，或者雖然需求相對(duì)緊迫，但在自然條件、社會(huì)條件方面的適宜度上都處于相對(duì)較低的水平，近期開(kāi)展推廣的難度比較大，因此列為遠(yuǎn)期規(guī)劃的區(qū)域，在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可以嘗試推廣應(yīng)用。

四、總結(jié)與展望

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量和生活用水量都呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，水資源分布不均，淡水資源短缺的現(xiàn)狀日益凸顯。海水資源的開(kāi)發(fā)利用是緩解水資源緊張局面的有效途徑，海水利用與海洋功能區(qū)適宜性評(píng)價(jià)是海水資源可持續(xù)利用的前提和保障，本研究以海水利用為例開(kāi)展了適宜性評(píng)價(jià)研究，得到了一套科學(xué)、可行的評(píng)價(jià)方法，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)?zāi)軌蛴糜诤ＫY源利用區(qū)發(fā)展適宜性的評(píng)價(jià)工作，可為海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和海域使用綜合管理提供保障和技術(shù)支持。根據(jù)海水利用方式類別，按照本研究評(píng)價(jià)思路，還可以對(duì)海水冷卻、大生活用海水、海水脫硫(脫銷)、海水化學(xué)資源利用等進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)，從而建立一整套海水利用適宜性評(píng)價(jià)方法，為我國(guó)海洋功能區(qū)劃工作向科學(xué)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)提供技術(shù)指導(dǎo)。

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