東港灌區(qū)水資源掙值模型預(yù)警類(lèi)別劃分及預(yù)警閾值計(jì)算研究

(1.遼寧省水文局,遼寧 沈陽(yáng) 110003；2.遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118001)

水資源“三條紅線”中，用水總量控制指標(biāo)、用水效率控制指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)是水資源管理的難點(diǎn)，唐雷彬[1]針對(duì)上述問(wèn)題，引進(jìn)工程管理中的掙值模型，以工業(yè)產(chǎn)值和萬(wàn)元工業(yè)用水量構(gòu)建用水總量的掙值模型。掙值模型有利于用水總量實(shí)時(shí)監(jiān)控，能有效區(qū)分用水效率與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值不同變化對(duì)用水總量的綜合影響，有機(jī)統(tǒng)一了用水總量控制指標(biāo)和用水效率控制指標(biāo)。掙值模型屬于事中監(jiān)控，在一個(gè)考核年度內(nèi)，預(yù)警類(lèi)別如何劃分，預(yù)警閾值如何計(jì)算等問(wèn)題沒(méi)有深入分析。本文以灌區(qū)“三條紅線”考核指標(biāo)為實(shí)例，以掙值模型偏差理論和預(yù)測(cè)理論為基礎(chǔ)，確定預(yù)警類(lèi)別及閾值計(jì)算。

1 灌區(qū)水資源掙值模型

掙值模型(Earned Value Model，EVM)始于1967年，綜合考慮項(xiàng)目成本與進(jìn)度指標(biāo)，評(píng)估與測(cè)量項(xiàng)目績(jī)效和進(jìn)展，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控和早期預(yù)警能力。掙值模型的4個(gè)參數(shù)分別是預(yù)算單價(jià)、實(shí)際單價(jià)、計(jì)劃工程量和實(shí)際工程量，參數(shù)計(jì)算的3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是計(jì)劃成本、掙值、實(shí)際成本。指標(biāo)值既需分階段(通常以周或月為單位)監(jiān)測(cè)和報(bào)告，又需按階段對(duì)累計(jì)值進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)告[2-3]。

灌區(qū)水資源掙值模型對(duì)應(yīng)的參數(shù)是計(jì)劃灌溉定額、實(shí)際灌溉定額、計(jì)劃灌溉畝數(shù)和實(shí)際灌溉畝數(shù)，基本公式如下：

PV=BCWS

(1)

EV=BCWP

(2)

AC=RCWP

(3)

式中BC——計(jì)劃灌溉定額；

WS——計(jì)劃灌溉畝數(shù)；

WP——實(shí)際完成灌溉畝數(shù)；

RC——實(shí)際發(fā)生的灌溉定額；

PV——計(jì)劃灌溉用水量；

EV——已完成畝數(shù)的計(jì)劃灌溉用水量；

AC——實(shí)際完成灌溉用水量。

2 預(yù)警類(lèi)別

預(yù)警類(lèi)別劃分以掙值法的三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)的邏輯關(guān)系為核心，同時(shí)分析灌區(qū)“三條紅線”達(dá)標(biāo)情況，現(xiàn)狀原因、改進(jìn)措施難易等[4-5]。

3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)PV、EV、AC共組合成6類(lèi)情況，其中灌區(qū)用水總量和灌溉定額雙達(dá)標(biāo)的2個(gè)，核心要素是AC值最??；單參數(shù)達(dá)標(biāo)的2個(gè)，核心要素是AC值介于PV和EV之間；都不達(dá)標(biāo)的2個(gè)，核心要素是AC值最大(見(jiàn)表1)。

表1 灌區(qū)掙值法預(yù)警類(lèi)別劃分

不考慮雙達(dá)標(biāo)情況，預(yù)警類(lèi)別分為四類(lèi)，序號(hào)增大則預(yù)警級(jí)別提高。?一類(lèi)預(yù)警時(shí)，用水總量不達(dá)標(biāo)，但用水定額達(dá)標(biāo)，主要原因是灌溉畝數(shù)超過(guò)原計(jì)劃。達(dá)標(biāo)措施較容易，主要減少灌溉畝數(shù)；?二類(lèi)預(yù)警時(shí)，灌溉定額不達(dá)標(biāo)，但用水總量達(dá)標(biāo)，主要原因是灌溉畝數(shù)減少，且畝數(shù)減少量的影響大于定額增加量的影響。達(dá)標(biāo)措施較難，必須減少灌溉定額，但多余水量可以外調(diào)或增加灌溉畝數(shù)；?三類(lèi)預(yù)警時(shí)，灌溉定額和用水總量都不達(dá)標(biāo)，主要原因是灌溉定額增加，灌溉畝數(shù)增加。達(dá)標(biāo)措施較難，必須降低灌溉定額，可以降低灌溉畝數(shù)；?四類(lèi)預(yù)警時(shí)，灌溉定額和用水總量都不達(dá)標(biāo)，主要原因是灌溉定額增加，灌溉畝數(shù)減少，且定額增加的影響大于畝數(shù)減少的影響。達(dá)標(biāo)措施難，必須降低灌溉定額，且降幅較大。

3 閾值計(jì)算

預(yù)警閾值計(jì)算以掙值法偏差理論和預(yù)測(cè)理論為基礎(chǔ)，根據(jù)期間績(jī)效完工估算為指標(biāo)，進(jìn)行閾值計(jì)算。

3.1 績(jī)效指數(shù)

績(jī)效指數(shù)包括成本績(jī)效指數(shù)和進(jìn)度績(jī)效指數(shù)[4]。進(jìn)度績(jī)效指數(shù)(SPI)是比較灌溉已完成進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的一種指標(biāo)。SPI等于EV與PV的比值。

(4)

當(dāng)SPI<1.0時(shí)，說(shuō)明已完成的灌溉畝數(shù)未達(dá)到計(jì)劃要求；當(dāng)SPI>1.0時(shí)，則說(shuō)明已完成的灌溉畝數(shù)超過(guò)計(jì)劃。成本績(jī)效指數(shù)(CPI)是比較計(jì)劃灌溉定額與實(shí)際灌溉定額的一種指標(biāo)。CPI等于EV與AC的比值。

(5)

當(dāng)CPI<1.0時(shí)，說(shuō)明已完成灌溉的定額增大；當(dāng)CPI>1.0時(shí)，則說(shuō)明已完成灌溉的定額減小。

3.2 預(yù)測(cè)分析

績(jī)效指數(shù)說(shuō)明項(xiàng)目的狀態(tài)，為預(yù)測(cè)年末灌溉用水量提供依據(jù)。根據(jù)當(dāng)前灌溉績(jī)效對(duì)年末灌溉用水量(EAC，estimate at completion)進(jìn)行預(yù)測(cè)，EAC用已完工作的灌溉水量，加上剩余工作的尚需水量估算(ETC, estimate to completion)。預(yù)測(cè)的結(jié)果與年度計(jì)劃灌溉用水量(BAC, budget at completion)進(jìn)行比較，BAC是PV的年度累計(jì)值[2-3]。

EAC=AC+ETC

(6)

考慮實(shí)施ETC的兩種情況。

a.當(dāng)前CPI完成ETC工作。該法假設(shè)灌溉將按截至目前的情況繼續(xù)進(jìn)行，即ETC工作將按項(xiàng)目截至目前的績(jī)效指數(shù)(CPI)實(shí)施。

(7)

b. SPI與CPI同時(shí)影響ETC工作。這種預(yù)測(cè)中，假設(shè)灌溉必須達(dá)到計(jì)劃畝數(shù)，需要計(jì)算一個(gè)由成本績(jī)效指數(shù)與進(jìn)度績(jī)效指數(shù)綜合決定的效率指標(biāo)，并假設(shè)ETC工作將按該效率指標(biāo)完成。使用這種方法需要分別給CPI和SPI賦予不同的權(quán)重，如 80/20、50/50，或其他比率。

(8)

3.3 閾值計(jì)算

唐雷彬[1]給出的預(yù)警閾值是上半年AC值大于PV值10%以上需進(jìn)行預(yù)警，下半年AC值大于PV值5%以上需進(jìn)行預(yù)警。

AC值是現(xiàn)狀值，是現(xiàn)狀的對(duì)比。從EAC與BAC的大小邏輯關(guān)系入手,EAC是現(xiàn)狀與預(yù)測(cè)值的整體，是整體的對(duì)比，更具合理性。閾值的確定參考唐雷彬[1]文采用5%，因?yàn)镋AC預(yù)測(cè)可以有效解決達(dá)標(biāo)措施實(shí)施時(shí)間長(zhǎng)短的影響，不需要進(jìn)行上下半年的人為離散化處理。如果EAC大于BAC的值超過(guò)5%，則進(jìn)行預(yù)警。

參考式7，當(dāng)前CPI完成ETC工作時(shí)，閾值計(jì)算公式為

(9)

參考式8，當(dāng)SPI與CPI同時(shí)影響ETC工作時(shí)，閾值計(jì)算公式為

(10)

式8綜合考慮了進(jìn)度績(jī)效和成本績(jī)效，適用于進(jìn)度落后的預(yù)警二類(lèi)和四類(lèi)。

4 實(shí)例應(yīng)用

東港灌區(qū)為多水源取水的大型灌區(qū)，灌區(qū)用水量占丹東地區(qū)用水量的70%以上。水資源“三條紅線”考核指標(biāo)用水總量是7.5億m3，灌溉水利用系數(shù)是0.55。

4.1 參數(shù)值計(jì)算

以2015年為掙值監(jiān)控年。

a.灌溉用水按分期灌溉定額確定(BC)。畝均用水量(BC)按年下降5%計(jì)算得出，各月分配按2013—2014年平均值分配。經(jīng)計(jì)算畝均用水量為689m3/畝，4—9月不均勻分布，丹東市灌區(qū)用水總量掙值模型計(jì)算見(jiàn)表2。

b.計(jì)劃灌溉畝數(shù)(WS)。灌溉畝數(shù)(WS)按2014年設(shè)計(jì)有效灌溉面積計(jì)算。

c.實(shí)際定額(RC)和實(shí)際灌溉畝數(shù)(WP)。2015年實(shí)際數(shù)據(jù)由統(tǒng)計(jì)得到，式中RC由實(shí)際用水量和灌溉畝數(shù)計(jì)算得到，見(jiàn)表2。

表2 丹東市灌區(qū)用水總量掙值模型計(jì)算

4.2 預(yù)警類(lèi)別劃分

根據(jù)表1對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)警類(lèi)別見(jiàn)表3，由表3可以看出：4月份雙達(dá)標(biāo)；5月份為四類(lèi)預(yù)警，用水總量和用水定額都不達(dá)標(biāo)；剩下4個(gè)月份都是二類(lèi)預(yù)警。

4.3 閾值計(jì)算

閾值分別按式7和式8計(jì)算，式8中的權(quán)重按0.5計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3和下圖。

表3 東港灌區(qū)掙值模型預(yù)警類(lèi)別與閾值計(jì)算

東港灌區(qū)掙值分析圖

5月份兩種方法計(jì)算結(jié)果都大于5，需要發(fā)出預(yù)警；T1大于T2，也說(shuō)明了定額增加的影響大于畝數(shù)減少的影響，因?yàn)門(mén)2考慮了一半進(jìn)度績(jī)效的影響。

6—9月份都是T1小于T2，說(shuō)明畝數(shù)減少量的影響大于定額增加量的影響，差值越大說(shuō)明影響程度差異越大。在考慮進(jìn)度績(jī)效影響后，6月和3月都達(dá)到了預(yù)警閾值，灌區(qū)在用水總量不超標(biāo)的情況下，考慮灌溉畝數(shù)減少的影響是有必要的，需要發(fā)出預(yù)警。

從預(yù)警效果看，預(yù)警類(lèi)別和預(yù)警閾值計(jì)算，不僅能反應(yīng)未達(dá)標(biāo)情況，更能體現(xiàn)具體原因、達(dá)標(biāo)偏離程度和達(dá)標(biāo)難度。

5 結(jié) 論

水資源掙值模型預(yù)警類(lèi)別分為4類(lèi)：?預(yù)警用水總量不達(dá)標(biāo)；?預(yù)警灌溉定額不達(dá)標(biāo)；?預(yù)警灌溉定額和用水總量都不達(dá)標(biāo)，且灌溉畝數(shù)增加；?預(yù)警灌溉定額和用水總量都不達(dá)標(biāo)，且灌溉畝數(shù)減少。預(yù)警類(lèi)別序號(hào)越大，則達(dá)標(biāo)難度越大。

預(yù)警閾值計(jì)算以掙值法偏差理論和預(yù)測(cè)理論為基礎(chǔ)，根據(jù)期間績(jī)效完工估算為指標(biāo)，按只考慮成本績(jī)效和成本與進(jìn)度績(jī)效都考慮兩種方法進(jìn)行計(jì)算，其中雙績(jī)效計(jì)算適應(yīng)于預(yù)警二類(lèi)和預(yù)警四類(lèi)。

東港灌區(qū)案例分析表明，預(yù)警類(lèi)別和預(yù)警閾值計(jì)算，提高了預(yù)警的準(zhǔn)確性和針對(duì)性。兩種不同閾值計(jì)算方法的比較，可定量對(duì)比出灌溉定額變化與灌溉畝數(shù)變化的影響大小。

[1] 唐雷彬.基于掙值模型的水資源用水總量和用水效率實(shí)時(shí)監(jiān)控研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2017(12):11-13,50.

[2] Project Management Institute.The standard for program management—third edition[M].Project Management Institute,2012(4).

[3] Andrzej.C.Application of Earned Value Method to Progress Control of Construction Projects[J]. Procedia Engineering,2014,91-97.

[4] 于璐,王偲,竇明.最嚴(yán)格水資源管理考核指標(biāo)體系研究[J].人民黃河,2016(8):38-42.

[5] 張志強(qiáng),左其亭,馬軍霞.基于人水和諧理念的“三條紅線”評(píng)價(jià)及應(yīng)用[J].水電能源科學(xué),2015(1):136-140.