廣東省綜合用水效率評價

杜佩玲+劉德地+王家生+李凌云

摘要：用水效率評價是落實最嚴格水資源管理制度的核心內(nèi)容之一，而用水效率評價涉及不同的用水部門，為了綜合評價廣東省用水效率，在選取經(jīng)濟總體、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、水生態(tài)與環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展六個方面的評價指標(biāo)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了綜合用水效率評價指標(biāo)體系，并利用模糊綜合評價方法，對廣東省21地級市和全省用水效率進行了綜合評價，評價結(jié)果表明：（1）廣東省全省和各地級市綜合用水效率隨經(jīng)濟發(fā)展而不斷提高；（2）構(gòu)建的綜合用水效率評價體系和評價方法能反映出評價區(qū)域用水效率的綜合水平，其評價結(jié)果可為最嚴格水資源管理考核提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：最嚴格水資源管理制度；綜合用水效率；模糊評價；廣東省

中圖分類號：TV213文獻標(biāo)志碼：A文章編號：

1672-1683（2015）001-0202-05

Evalulion of comprehensive water use efficiency of Guangdong Province

DU Pei-ling1，LIU De-di1，WANG Jia-sheng2，LI Ling-yun2

（1.State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science，Wuhan University，Wuhan 430072，China；

2.Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

Abstract：Water use efficiency assessment is one of the core content to implement the most strict water resources management system in China.Water use efficiency assessment is involved in different water users and the comprehensive water use efficiency assessment is necessary.In order to evaluate the water use efficiency of Guangdong province，the indexes for comprehensive evaluation of water use efficiency are established based on the six aspects of water user which are the total economic，agriculture，industry，domesticity，water ecology and economic development level.Comprehensive water use efficiencies of 21 cities of Guangdong province and the whole province have been evaluated based on the fuzzy method.The results of assessment are shown that：①comprehensive water use efficiency has been improved along with their economy developments in the past 30 years；②the comprehensive evaluation system and evaluation method can reflect the comprehensive level of regional water use efficiency and also will be helpful for the implementation of the most strict water resources management system in China.

Key words：the most strict water resources management system；comprehensive water use efficiency；fuzzy evaluation；Guangdong province

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于實行最嚴格水資源管理制度的意見》是繼2011年中央1號文件和中央水利工作會議明確要求實行最嚴格水資源管理制度之后，中央對實行水資源開發(fā)利用、用水效率和水功能區(qū)限制納污“三條紅線”做出的全面部署和具體安排。為了落實最嚴格水資源管理制度，實現(xiàn)“三條紅線”考核，必須構(gòu)建合理的綜合評價指標(biāo)體系，其中用水效率評價是對不同用水結(jié)構(gòu)的區(qū)域之間進行考核比較的主要部分，十分有必要建立面向最嚴格水資源管理的綜合用水效率評價體系。國內(nèi)外很多學(xué)者就水資源利用效率的問題已經(jīng)進行了較為深入廣泛的研究[1]，但目前的研究大多主要是以單個用水部門的用水情況為研究對象，如：農(nóng)業(yè)用水效率進行評價[2]；工業(yè)用水效率評價[3]；生活用水效率研究節(jié)水措施的評價[4]等，但缺乏對區(qū)域整體的綜合性評價的研究，不能完全滿足實施最嚴格水資源管理過程中對整個區(qū)域考核的要求，因此有必要建立考慮整個水資源系統(tǒng)的綜合用水效率指標(biāo)體系，并在此基礎(chǔ)上，利用綜合評價方法進行評價與比較，而模糊綜合評價法是進行綜合評價的有效方法[5]，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用。如：徐向陽[5]在研究海水入侵地下水水質(zhì)評價中應(yīng)用模糊評價法；陳守煜[6-7]建立了多目標(biāo)規(guī)劃模糊優(yōu)化模型、且基于模糊評價法進行水質(zhì)評價；段紹偉[8]在工程方案設(shè)計選擇中應(yīng)用模糊綜合評價方法；張悅[9]基于可變模糊評價法進行地下水水質(zhì)評價研究，馮峰[10]對洪水資源利用綜合效益進行動態(tài)連續(xù)模糊評價的研究，等等。因此，本文以廣東省21個地級市為研究對象，針對用水效率評價涉及諸多因素的特點，應(yīng)用模糊評價方法對其用水效率進行綜合評價，為廣東省實施最嚴格的水資源管理提供技術(shù)支撐。endprint

1模糊綜合評價方法

模糊綜合評價是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清，不宜定量的因素定量化、進行綜合評價的一種方法[10]。模糊綜合評價的具體步驟如下。

步驟一：確定評價對象的因素集。

評價對象的因素集是指影響評價對象的各個因素所組成的集合，可表達為：X={X1，X2，…，Xn}，其中，元素Xi為影響評價對象的因素；n為評價因素的個數(shù)。

步驟二：確定評價對象集。

評價對象集是由被評價對象所組成的集合，可表達為：V={V1，V2，…，Vm}，式中，Vj為第j個被評價對象；m為被評價對象的個數(shù)。

步驟三：建立評價因素的隸屬函數(shù)。

首先需要進行單因素評價，據(jù)此建立模糊關(guān)系矩陣。設(shè)是集合X到[0，1]的一個映射，即：X→[0，1]，x→（x）則稱是x上的模糊集，而函數(shù)（x）稱為模糊集的隸屬函數(shù)，（x）稱為x對模糊集的隸屬度。構(gòu)造了單因素的模糊集后，確定被評價對象的單因素對模糊集的隸屬度，進而得到模糊關(guān)系矩陣，記作：

2廣東省綜合用水效率模糊評價

廣東省是中國第一經(jīng)濟大省，經(jīng)濟總量占全國的1099%，但地區(qū)經(jīng)濟不平衡， 2012年，珠江三角洲地區(qū)人均GDP為935 萬元，粵東地區(qū)人均GDP為236萬元，僅為珠江三角洲地區(qū)人均GDP的252%；廣東省水資源豐富，但地區(qū)分布不均，2012年珠江三角洲地區(qū)的人均資源量為711 m3，粵東地區(qū)的人均資源量為1 276 m3，為珠江三角洲地區(qū)的179倍。由此可見廣東省地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展情況與水資源分布并不匹配，同時，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對水資源需求越來越大，水資源供需矛盾越來越突出，提高用水效率是解決這一矛盾的有效途徑。

然而，用水效率的評價涉及多個方面，常難以用單一指標(biāo)評價。例如：2012年珠江三角洲地區(qū)的萬元GDP用水量為45 m3，粵東地區(qū)的萬元GDP用水量為126 m3，但同年珠江三角洲地區(qū)的萬元工業(yè)增加值用水量為47 m3，而粵東地區(qū)的萬元工業(yè)增加值用水量為32 m3，因此，在實施最嚴格水資源考核時，對不同區(qū)域的用水效率考核標(biāo)準(zhǔn)進行比較和確定時，需選用多個評價指標(biāo)，建立用水效率指標(biāo)體系，并進行綜合評價比較研究。

2.1綜合用水效率指標(biāo)體系構(gòu)建

在實際的綜合評價中，合理的評價指標(biāo)的確定十分關(guān)鍵，也并非是評價指標(biāo)越多越好。評價過多，存在重復(fù)性，會受干擾；但是，評價指標(biāo)過少，可能所選的指標(biāo)缺乏足夠的代表性，產(chǎn)生片面性[12]。結(jié)合廣東省水資源開發(fā)利用的特點和最嚴格水資源管理考核指標(biāo)的要求[13]，本文將綜合用水效率評價指標(biāo)分類為如下六類[14]。

① 經(jīng)濟總體指標(biāo)（萬元GDP用水量/X1）：從宏觀層次上選擇反映符合經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展特性和反映子系統(tǒng)間協(xié)調(diào)程度的指標(biāo)，是用水效率指標(biāo)體系的重要參數(shù)。

②農(nóng)業(yè)性指標(biāo)（農(nóng)田灌溉畝均用水量/X2）：農(nóng)業(yè)為人類提供了充足的食物與工業(yè)原材料，是用水大戶，有必要從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面上選擇反映農(nóng)業(yè)用水效率情況的指標(biāo)。

③工業(yè)性指標(biāo)（萬元工業(yè)增加值用水量/X3）：工業(yè)決定著國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的速度、規(guī)模和水平，從工業(yè)生產(chǎn)方面上選擇反映工業(yè)用水效率情況的指標(biāo)。

④生活性指標(biāo)（城鎮(zhèn)居民生活人均用水量/X4）：指生活用水指標(biāo)，體現(xiàn)居民的節(jié)水意識、政府供水效率等；

⑤水生態(tài)與環(huán)境指標(biāo)（地表水水功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)率/X5）：是指用來推斷或解釋該生態(tài)系統(tǒng)其它屬性的相應(yīng)變量或組分，并提供生態(tài)系統(tǒng)或其組分的綜合特性或概況，精確地反映生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，辨識已發(fā)生或可能發(fā)生的各種變化；

⑥用水效率能力提高指標(biāo)（人均GDP/X6）：是用于體現(xiàn)在當(dāng)前的實際經(jīng)濟水平和能力條件下進行節(jié)水和提高用水效率能力的指標(biāo)，從而做到因地制宜，因時制宜，有效地落實最嚴格水資源管理制度，實現(xiàn)“三條紅線”考核。

在此基礎(chǔ)上，建立因素論域X={X1，X2，X3，X4，X5，X6}，具體見表1。

表1廣東省綜合用水效率指標(biāo)體系

序號指標(biāo)分類代表指標(biāo)計算公式*[15]

①經(jīng)濟總體指標(biāo)萬元GDP用水量/X1X1=W總/GGDP

②農(nóng)業(yè)性指標(biāo)農(nóng)田灌溉畝均用水量/X2X2=W農(nóng)/A農(nóng)

③工業(yè)性指標(biāo)萬元工業(yè)增加值用水量/X3X3=W工/M增

④生活性指標(biāo)城鎮(zhèn)居民生活人均用水量/X4X4=W生/M居

⑤生態(tài)與環(huán)境指標(biāo)地表水水功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)率/X5X5=W達標(biāo)，i/W總×100%

⑥經(jīng)濟發(fā)展指標(biāo)人均GDP/X6X6=GGDP/M居

注：W總為某一區(qū)域總用水量；GGDP為某一區(qū)域的國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）；W農(nóng)為某區(qū)域農(nóng)田灌溉用水總量；A農(nóng)為某區(qū)域農(nóng)田面積；W工為工業(yè)用水量，指區(qū)域內(nèi)所有工業(yè)企業(yè)從不同水源地取用的新鮮水量，不包括輸水損失量；M增為工業(yè)增加值，指區(qū)域內(nèi)所有工業(yè)企業(yè)全部生產(chǎn)活動的總成果，扣除了在生產(chǎn)過程中消耗的物質(zhì)產(chǎn)品和勞務(wù)價值后的余額；W生為某區(qū)域生活用水總量；M居為某區(qū)域城鎮(zhèn)居民人口數(shù)；W達標(biāo)，i為第i次監(jiān)測某區(qū)域地表水水功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)個數(shù)；W總：水功能區(qū)總個數(shù)。

2.2評價指標(biāo)隸屬函數(shù)的建立

根據(jù)廣東省行政分區(qū)，選取廣東省21個地級市及全省為評價對象，并以此建立評價對象集。

本文采用兩種權(quán)重法。第1種權(quán)重法為等權(quán)重法，即6個評價指標(biāo)采用相等的權(quán)重，W=（0167，0167，0167，0167，0167，0167）；第2種權(quán)重法為不等權(quán)重法，采用專家咨詢法，確定模糊權(quán)向量W=（0195，0195，0195，0195，0135，0085）[15]，這是體現(xiàn)因素的重要程度不同而有所側(cè)重。

各指標(biāo)的隸屬函數(shù)常用半梯形與梯形分布，其中萬元GDP用水量X1、農(nóng)田灌溉畝均用水量X2、萬元工業(yè)增加值用水量X3為偏小型指標(biāo)，根據(jù)廣東省水利發(fā)展“十二五”規(guī)劃確定公式（2）中的標(biāo)準(zhǔn)值Zu，并根據(jù)長序列確定公式（2）中序列最大值Zmax（詳見表2），可得到隸屬函數(shù)（X1）、（X2）、（X3）。endprint

城鎮(zhèn)居民生活人均用水量的隸屬函數(shù)采用中間型，根據(jù)《城市居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50331-2002），廣東省城鎮(zhèn)居民生活人均用水量標(biāo)準(zhǔn)為150～220 L/（人·d），由此可知公式（3）中的Zu1=150 L/（人·d），Zu2=220 L/（人·d），并根據(jù)長序列確定公式（3）中的序列最小值Zmin和最大值Zmax（詳見表2），可得到隸屬函數(shù)（X4）。

地表水水功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)率X5、人均GDPX6為偏大型指標(biāo)，參照公式（4），并根據(jù)廣東省水利發(fā)展“十二五”規(guī)劃確定公式（4）中的標(biāo)準(zhǔn)值Zu，并根據(jù)長序列確定公式（4）中序列最大值Zmax（詳見表2），可得到隸屬函數(shù)（X5）、（X6）。

表2評價指標(biāo)隸屬函數(shù)參數(shù)

矩陣中元素rij表示為全省第j個時段（2004年-2012年）第i個單項指標(biāo)對模糊集的隸屬度。同理分析廣東省21個地級市的綜合用水效率隸屬函數(shù)。

2.3模糊綜合評價結(jié)果

模糊綜合評價模型常見的是模糊線性加權(quán)變換模型，按公式（6）選用M（·，）算子，分別應(yīng)用兩種權(quán)重法進行計算，由此得到綜合用水效率模糊評價結(jié)果向量B。

第1種權(quán)重法：B=（0.580 0.619 0.649 0.675 0.688 0.712 0.708 0.722 0.725）。

第2種權(quán)重法：B=（0.518 0.557 0.588 0.615 0.630 0.657 0.650 0.668 0.677）。

其中，bj表示2004年-2012年廣東全省情況的綜合評價指標(biāo)。bj大者為優(yōu)，bj∈[0，1]。

由上述綜合用水效率評價結(jié)果向量B的結(jié)果可知，兩種權(quán)重法的結(jié)果均顯示廣東省的綜合用水效率呈逐年增加趨勢（圖1），等權(quán)重的綜合評價結(jié)果比不等權(quán)重法的結(jié)果大，但是前者比后者平均每年僅僅只大0057，兩者結(jié)果相近，這表示評價結(jié)果對權(quán)重的變化不敏感，權(quán)重變化不會影響評價對象的相對排序。

圖1廣東全省綜合用水效率評價指標(biāo)逐年變化

同理，廣東省的21個地級市采用不等權(quán)重法得到綜合用水效率模糊評價結(jié)果向量B，其中2004年-2012年廣東省的21個地區(qū)綜合用水效率評價指標(biāo)具體見表3。

表3廣東省各地區(qū)綜合用水效率評價指標(biāo)（不等權(quán)重法）

注：數(shù)據(jù)來源于2004年-2012年廣東省水資源公報。

從表3中可以看出，2004年-2012年廣東省各地市以及全省綜合用水效率呈現(xiàn)總體增加趨勢，特別是在河源梅州清遠增加較快，2004年各地市綜合用水效率之間用水效率差別明顯，但到2012年各地市之間的綜合用水效率差別較2004年大幅度減小，說明在這段時間內(nèi)，由于節(jié)水意識和社會經(jīng)濟發(fā)展，促使了各個部門提高用水效率的提高。

選取廣東全省綜合用水評價結(jié)果以及2004年-2012年地區(qū)人均GDP增長率排名前兩名（即清遠、河源）及后兩名（即珠海、茂名）的城市作為典型地區(qū)分析（圖2）。各個城市的綜合用水效率增長速度有所不同，其中，清遠、河源經(jīng)濟增長速度較快，其綜合用水效率的年均增長率也較高，分別為10865%、1025%；珠海、茂名經(jīng)濟增長速度較慢，其綜合用水效率年均增長率也較低，為331%、318%。這表明人均GDP增長率較高的地區(qū)，其綜合用水效率亦增長較快；而經(jīng)濟增長率低的地區(qū)，其用水效率提高較慢。

圖2廣東全省及典型地區(qū)綜合用水效率評價結(jié)果逐年變化

另外，以2012年為例，將各地區(qū)的綜合用水效率評價結(jié)果進行排序比較（圖3），其中，綜合用水效率評價排名前三位分別為東莞、深圳、珠海。結(jié)合城市經(jīng)濟發(fā)展程度分析，在2012年人均GDP排名中，東莞排名第六、深圳排名第一、珠海排名第二，均為經(jīng)濟發(fā)展較快的城市，可看出用水效率排名靠前的地區(qū)經(jīng)濟較為發(fā)達；另外，綜合用水效率評價排名后三名分別為河源、梅州、茂名，而河源、梅州的人均GDP排名分別為第20、21位（廣東省共21個地級市）；由于茂名是廣東省的石化基地，盡管經(jīng)濟較為發(fā)達，人均GDP為第11位，但用水效率還有待提高。

綜合看來，地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展程度影響了城市的用水效率高低情況。經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)擁有更大的能力和充足的資源用于開發(fā)節(jié)水技術(shù)、宣傳節(jié)水型社會的建設(shè)；同樣，居民有一定經(jīng)濟能力做出一些節(jié)水的措施，如更換節(jié)水型水龍頭等。不難看出，經(jīng)濟發(fā)展對用水效率的提高有積極影響，因此，在進行最嚴格水資源管理中用水效率考核時，需要考慮地區(qū)間的經(jīng)濟發(fā)展水平和用水結(jié)構(gòu)。

圖32012年廣東省各地區(qū)綜合用水效率評價指標(biāo)排序

3結(jié)論

針對綜合用水效率評價存在多指標(biāo)性、模糊性的特點，選擇經(jīng)濟總體、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、水生態(tài)與環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展六個方面的評價指標(biāo)，構(gòu)造了用水效率評價指標(biāo)體系；并應(yīng)用模糊綜合評價方法對廣東省的用水效率進行綜合評價。

（1）廣東省的整體水平和各個地區(qū)的綜合用水效率均呈現(xiàn)增長趨勢；且經(jīng)濟發(fā)展水平與其綜合用水效率相關(guān)性較高，即經(jīng)濟越發(fā)達，則區(qū)域的用水效率越高。

（2）在廣東省綜合用水效率評價中，通過選擇不同的模糊綜合評價權(quán)重向量發(fā)現(xiàn)，綜合用水效率評價結(jié)果與權(quán)重的是否改變相關(guān)性較小，這主要是由于各個指標(biāo)之間的權(quán)重差別不大造成的，同時各個評價指標(biāo)值也呈現(xiàn)出有利于綜合提高的趨勢。

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