基于“三條紅線”的區(qū)域水安全評(píng)價(jià)

王洪發(fā)，周 銘

(1.浙江水利水電學(xué)院 信息工程與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，浙江 杭州 310018;2.浙江水利水電學(xué)院 科技處，浙江 杭州 310018)

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基于“三條紅線”的區(qū)域水安全評(píng)價(jià)

王洪發(fā)1，周 銘2

(1.浙江水利水電學(xué)院 信息工程與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，浙江 杭州 310018;2.浙江水利水電學(xué)院 科技處，浙江 杭州 310018)

以“三條紅線”為基準(zhǔn)，選取影響區(qū)域水安全的水量控制、用水效率控制、水質(zhì)控制為3個(gè)準(zhǔn)則層形成17個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立區(qū)域水安全評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，浙江省2005-2014年的水安全狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析，認(rèn)為該期間浙江省水安全處于不穩(wěn)定狀態(tài)，總體偏向于臨界安全程度.

三條紅線；區(qū)域水安全;綜合評(píng)價(jià)

水是生命之源、生產(chǎn)之基、生態(tài)之要.隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)水的需求量日益的增加，同時(shí)由于人類對(duì)水資源的過(guò)度開發(fā)利用和全球氣候環(huán)境的變化，水資源短缺、水環(huán)境惡化等現(xiàn)象頻發(fā)，致使水資源成為制約區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸.面對(duì)日益突出的水資源問(wèn)題，2011年中央1號(hào)文件和2012年國(guó)務(wù)院3號(hào)文件明確建立用水總量控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污水資源管理的“三條紅線”，實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度，充分體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)于水安全問(wèn)題的戰(zhàn)略決策和制度安排.因此，進(jìn)行最嚴(yán)格水資源管理制度約束下的水安全評(píng)價(jià)研究，對(duì)推動(dòng)水資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.

1 水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

1.1 “三條紅線”的內(nèi)涵

《關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》中確定水資源管理“三條紅線”和實(shí)施水資源管理“四項(xiàng)制度”[1].水資源開發(fā)利用控制紅線為到2030年全國(guó)用水總量控制在7 000億m3以內(nèi)，用水效率控制紅線為到2030年用水效率達(dá)到萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量降低到40 m3以下和農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高到0.6以上，水功能區(qū)限制納污紅線為到2030年水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率提高到95%以上.嚴(yán)格實(shí)行用水總量控制度、用水效率控制制度、水功能區(qū)限制納污制度和水資源管理責(zé)任和考核制度四項(xiàng)制度.通過(guò)確立“三條紅線”，實(shí)施“四項(xiàng)制度”，全面抑制用水總量增幅、強(qiáng)化提升用水效率、嚴(yán)格控制入水排污總量，著力破解水資源過(guò)度開發(fā)、水資源浪費(fèi)、水環(huán)境污染等突出問(wèn)題，使水資源要素在經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級(jí)、產(chǎn)業(yè)布局結(jié)構(gòu)調(diào)整中成為重要的控制性、約束性、先導(dǎo)性指標(biāo).

1.2 區(qū)域水安全指標(biāo)體系的構(gòu)建

區(qū)域水安全是個(gè)涉及面廣的綜合復(fù)雜系統(tǒng)，通常將水安全系統(tǒng)看成一個(gè)社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)安全的復(fù)合系統(tǒng)來(lái)考慮[2-3].本文從最嚴(yán)格的水資源管理出發(fā)，以水資源管理“三條紅線”為基準(zhǔn)，選取了影響區(qū)域水安全的用水總量控制、用水效率控制、水質(zhì)控制為3個(gè)準(zhǔn)則層.同時(shí)，考慮到數(shù)據(jù)的可得性及區(qū)域內(nèi)不同地區(qū)的可比性，在3個(gè)準(zhǔn)則層下綜合選取17個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了基于“三條紅線”的區(qū)域水安全評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(見圖1).

圖1 基于“三條紅線”的區(qū)域水安全指標(biāo)體系

2 區(qū)域水安全系統(tǒng)狀態(tài)的評(píng)價(jià)

2.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

在區(qū)域水安全系統(tǒng)評(píng)價(jià)中，選用層次分析法(簡(jiǎn)稱AHP法)分析法確定區(qū)域水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，通過(guò)AHP法對(duì)影響區(qū)域水安全的多層次、多因子進(jìn)行分析排序以確定其相對(duì)重要程度[4].應(yīng)用層次分析法確定的基本過(guò)程是：把復(fù)雜問(wèn)題逐級(jí)分解成多個(gè)子問(wèn)題(也可稱為元素)，按所屬或者支配關(guān)系將這些元素分組，使之形成有序的遞階層次結(jié)構(gòu).通過(guò)兩兩比較，判斷各層次中諸元素的相對(duì)重要性，并進(jìn)行下一步一系列的計(jì)算，從而獲得各層次元素各自的權(quán)重；再針對(duì)最后一層元素，兩兩比較解決問(wèn)題的各個(gè)方案，計(jì)算出各方案權(quán)重.[5-7]

確定指標(biāo)權(quán)重的具體步驟如下：

(1)建立層次結(jié)構(gòu)模型.包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層.

(2)構(gòu)造判斷矩陣.以A表示指標(biāo)，Ui(i=1,2,…,n)分別表示參評(píng)的各個(gè)特征，Uij表示Ui對(duì)Uj相對(duì)重要性數(shù)值(j=1,2,…,n)，Uij的取值依據(jù)(見表1).

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義

(3)層次單排序.根據(jù)判斷矩陣，求出最大特征根所對(duì)應(yīng)的特征向量，該特征向量即為各評(píng)價(jià)要素重要性排序，即權(quán)值.

(4)判斷一致性檢驗(yàn).用公式CR=Ci/RiCR來(lái)檢驗(yàn)，其中Ci為判斷矩陣的一般一致性檢驗(yàn)，由公式Ci=(λmax-n)/(n-1)給出(其中λmax為矩陣最大特征根)；Ri為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo).當(dāng)CR<0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性，說(shuō)明指標(biāo)權(quán)重分配合理.

(5)層次總排序.利用同一層次中所有層次單排序的結(jié)果，就可以計(jì)算針對(duì)上一層次而言，本層次所有因素重要性的權(quán)值，這就是層次總排序.層次總排序需要從上到下，逐層順序進(jìn)行.

2.2 區(qū)域水安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)狀態(tài)等級(jí)確定

由于區(qū)域水安全狀態(tài)是動(dòng)態(tài)變化的，是相對(duì)一定時(shí)期而言的，較難用絕對(duì)量來(lái)表達(dá)[8].當(dāng)以區(qū)域水安全為準(zhǔn)則制定其發(fā)展目標(biāo)時(shí)，評(píng)估年的各指標(biāo)數(shù)據(jù)值與最優(yōu)參照值的相對(duì)差距即距離指數(shù)，可以很好地反映區(qū)域評(píng)估年相對(duì)于最優(yōu)參照值的水安全狀態(tài).在距離指數(shù)基礎(chǔ)上，采用層次分析法評(píng)價(jià)區(qū)域水安全狀態(tài),稱為距離指數(shù)—層次分析法.

(1)

(2)

距離指數(shù)均處于[0，1]區(qū)間，其值越接近于0，表示系統(tǒng)距離參照年的目標(biāo)的差距越??；反之，其值越接近1，則表示距離目標(biāo)的差距越大.距離指數(shù)相對(duì)應(yīng)的區(qū)域水安全系統(tǒng)狀態(tài)(見表2).

表2 區(qū)域水安全狀態(tài)參考

3 浙江省水安全評(píng)估

3.1 浙江省水資源概況

3.1.1 水資源總量與供水總量

2005—2014年期間，浙江省平均水資源總量為1 024.49億m3，人均水資源量為1 966.60 m3，供水總量整體呈逐年上升趨勢(shì)，各年水資源總量和供水總量分別(見表3，表4).

表3 浙江省2005—2014年水資源總量

表4 浙江省2005—2014年供水總量

3.1.2 用水總量與用水指標(biāo)

伴隨著浙江省經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)以及水資源管理制度推行，2005—2014年期間，浙江省總用水量上升趨勢(shì)相對(duì)平穩(wěn)，水效率顯著提升.具體(見表5,表6).

3.2 浙江省水安全評(píng)價(jià)

3.2.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)權(quán)重

在最嚴(yán)格水資源管理制度約束下，根據(jù)水資源管理“三條紅線”控制標(biāo)準(zhǔn)；考慮浙江省水資源條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等實(shí)際情況，按照《浙江省水資源管理?xiàng)l例》和規(guī)劃目標(biāo)等要求，結(jié)合國(guó)內(nèi)外有關(guān)水安全指標(biāo)等級(jí)劃分的研究成果，，建立了浙江省水安全評(píng)價(jià)體系非常安全、安全、臨界安全、不安全、危機(jī)5個(gè)等級(jí)，均列于表7.

表5 浙江省2005—2014年用水量總量

表6 浙江省2005—2014年主要用水效率

表7 浙江省水安全評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3.2.2 距離指標(biāo)及水安全等級(jí)的確定

以《浙江省統(tǒng)計(jì)年鑒》(2005—2014年)、《浙江省國(guó)名經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》(2005—2014年)、《浙江省環(huán)境狀況公報(bào)》(2005—2014年)、《浙江省水資源公報(bào)》(2005—2014年)為原始數(shù)據(jù)來(lái)源，以各類型指標(biāo)的非常安全最優(yōu)值為參照數(shù)據(jù)值，根據(jù)層次法確定各指標(biāo)權(quán)重，最后通過(guò)計(jì)算得到的加權(quán)距離指數(shù)評(píng)價(jià)2005—2014年的浙江省水安全狀態(tài).

表8 浙江省2005—2014年水安全評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)表8評(píng)價(jià)結(jié)果，浙江省2005—2009年水安全綜合評(píng)價(jià)為III級(jí)(臨界安全狀態(tài))；2010年綜合評(píng)價(jià)為Ⅱ級(jí)(安全狀態(tài))；2011年綜合評(píng)價(jià)為Ⅲ級(jí)(臨界安全狀態(tài))；2012年綜合評(píng)價(jià)為Ⅱ級(jí)(安全狀態(tài))；2013—2014年綜合評(píng)價(jià)為Ⅲ級(jí)(臨界安全狀態(tài)).這說(shuō)明2005—2014年，浙江省的水安全處于不穩(wěn)定狀態(tài)，總體偏向于臨界安全程度.

[1] 沈俊源，吳鳳平，于倩雯.基于模糊集對(duì)分析的最嚴(yán)格水安全綜合評(píng)價(jià)[J].水資源與水工程學(xué)報(bào),2016(4):92-97.

[2] 汪紅洲,傅 春,周 波,等.區(qū)域水安全評(píng)價(jià)研究——以中部四省為例[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2014(8):41-44,48.

[3] 包 曄,蔡建平,沈陸娟.杭州市水環(huán)境安全評(píng)價(jià)與預(yù)警模型[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí),2014(20):148-155.

[4] 林 彬,曾萃林,向美洲.基于層次分析法的城市用地水安全評(píng)價(jià)[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào),2012(1):58-63.

[5] 陳紹金.水安全系統(tǒng)評(píng)價(jià)、預(yù)警與調(diào)控研究[D].南京:河海大學(xué),2004.

[6] 陳鴻起.水安全及防汛減災(zāi)安全保障體系研究[D].西安:西安理工大學(xué),2007.

[7] 梁力丹.強(qiáng)震作用下錨索震害特征及其健康評(píng)估方法研究[D].成都:成都理工大學(xué),2014.

[8] 戴 靚,陳東湘,吳紹華,等.水資源約束下江蘇省城鎮(zhèn)開發(fā)安全預(yù)警[J].自然資源學(xué)報(bào),2012(12):2039-2047.

Comprehensive Evaluation of Regional Water Security Based on “Three Red Lines”

WANG Hong-fa1, ZHOU Ming2

(1.College of Information Engineering and Art Design, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China; 2.Department of Science and Technology, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

Based on the restraint of the most strict water resources management system, so-called the “three red lines”, the regional water security evaluation index system, including 17assessment criteria, was constructed, and the regional water security assessment level was determined by distance index AHP method. Using the regional water security evaluation index system which was established based on “three red lines ”, the water security situation of Zhejiang Province between 2005—2014 can be analyzed and evaluated. The research shows during this period, the water security situation of Zhejiang Province will be in an unstable state.

Three Red Lines; regional water safety; comprehensive evaluation

2016-02-10

浙江省水利科技計(jì)劃項(xiàng)目(RC1311)

王洪發(fā)(1957-)，男，江西婺源人，教授，主要研究方向：優(yōu)化計(jì)算、水利信息化.

TV131

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1008-536X(2016)06-0055-05