基于和諧論的鄭州市用水總量指標(biāo)分解方法

韓 娜

（河南緣份電子科技有限公司）

1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)域概況

鄭州市是河南省省會(huì)，位于河南省中部偏北，東經(jīng)112°42′～114°14′，北緯36°16′～34°58′，北臨黃河，西依嵩山，東南為廣闊的黃淮平原。鄭州市屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)型氣候，其特點(diǎn)是春夏秋冬四季分明，春季多風(fēng)沙，夏季炎熱、暴雨集中，秋季涼爽多晴，冬季天冷少雪。多年平均氣溫14.20 ℃，最高氣溫43.20 ℃，最低氣溫-15.40 ℃。多年平均降水量624.30 mm，年均雨量分配不均。冬季干旱，雨雪稀少，1月份降水量最少，為5～9 mm。夏季降雨集中，7 月份降水量最多，為140～160 mm。7-9月降雨量約占全年降雨量的70%，且多以暴雨形式出現(xiàn)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

文章所用數(shù)據(jù)來(lái)源于鄭州市水資源公報(bào)和鄭州市水資源綜合規(guī)劃，其中包括2015 年鄭州市各二級(jí)行政分區(qū)（新密市、新鄭市、滎陽(yáng)市、登封市、中牟縣、鄭州市區(qū)、航空港區(qū)、上街區(qū)）的可供水量、人口與面積。

2 研究方法

2.1 和諧論概述

研究和諧行為的理論和方法體系稱為和諧論。和諧論主要包括和諧論理念、和諧論五要素、和諧度方程等。

在利用和諧論的方法對(duì)用水總量進(jìn)行量化分解過程中，需確定用水總量的和諧論五要素：和諧參與者、和諧目標(biāo)、和諧規(guī)則、和諧因素、和諧行為。

式中：HD為某一因素對(duì)應(yīng)的和諧度，表達(dá)和諧度的指標(biāo)，HD∈［0，1］，HD 值越大，和諧程度越高；a 為統(tǒng)一度，b 為分歧度。a，b∈［0，1］，且a+b=1；i為和諧系數(shù)，反映和諧目標(biāo)的滿足程度，由和諧目標(biāo)計(jì)算確定，i∈［0，1］；j為不和諧系數(shù)，反映和諧方對(duì)存在分歧現(xiàn)象的反對(duì)程度，由分歧度計(jì)算確定，j∈［0，1］。

在利用和諧論的方法對(duì)用水總量進(jìn)行量化分解過程中，需確定用水總量的和諧論五要素。然后確定和諧度方程，通過和諧度方程確定和諧度最高的分解方法作為最優(yōu)解。

2.2 用水總量分解的和諧論方法

2.2.1 各水平年的確定

文章主要研究如何將一級(jí)行政區(qū)2020年用水總量控制指標(biāo)分解至各二級(jí)行政區(qū)。結(jié)合目前掌握的資料，確定2015 年為現(xiàn)狀水平年，2020 年為規(guī)劃水平年。利用和諧論方法，以2015 年各二級(jí)行政區(qū)實(shí)際用水量為基礎(chǔ)，確定一級(jí)行政區(qū)2020年用水總量控制指標(biāo)最優(yōu)分解方案?？紤]到各二級(jí)行政區(qū)供用水計(jì)量的特殊性、復(fù)雜性，在此，可將部分二級(jí)行政區(qū)作為一個(gè)整體進(jìn)行研究。

2.2.2 和諧論五要素的確定

①和諧參與者：因?yàn)橛盟偭靠刂浦笜?biāo)需分解至各二級(jí)行政區(qū)，因此，確定和諧參與者為各二級(jí)行政區(qū)。②和諧目標(biāo)：即各和諧參與者用水總量之和不超過鄭州市用水總量控制指標(biāo)，且符合各和諧參與者自身可供水量。③和諧規(guī)則：各和諧參與者2015年實(shí)際用水總量不超過2015年各和諧參與者分配用水總量控制指標(biāo)。④和諧因素：對(duì)用水總量控制指標(biāo)進(jìn)行分解時(shí)，和諧因素為單一因素和諧，即用水總量。⑤和諧行為：指各和諧參與者滿足和諧目標(biāo)的各種用水總量控制指標(biāo)分解方案。

2.2.3 最優(yōu)方案的確定

各二級(jí)行政區(qū)在用水總量控制指標(biāo)進(jìn)行分解時(shí)，主要受可供水量、人口、面積因素影響，在此只需確定可供水量、人口、面積三個(gè)影響因素的權(quán)重，因?yàn)橛盟偭恐饕芤陨先齻€(gè)因素的影響，因此，確定三個(gè)因素權(quán)重之和為1。

在可供水量、人口、面積三因素權(quán)重確定時(shí)，利用和諧論方程進(jìn)行計(jì)算。通過可供水量、人口、面積的試算，結(jié)合現(xiàn)狀水平年一級(jí)行政區(qū)用水總量控制指標(biāo)，計(jì)算出一系列用水總量控制指標(biāo)分解方案。然后，確定計(jì)算a、i、b、j的數(shù)值，計(jì)算各方案的和諧度HD，通過比較，確定最大和諧度HD 為最優(yōu)方案，通過最優(yōu)方案確定相應(yīng)的三要素權(quán)重。最終，通過確定的三要素權(quán)重，結(jié)合規(guī)劃水平年，計(jì)算得到各二級(jí)行政區(qū)規(guī)劃水平年用水總量控制指標(biāo)。

3 實(shí)例分析

3.1 確定不同權(quán)重組合和綜合權(quán)重

結(jié)合目前掌握的資料，確定2015年為現(xiàn)狀水平年，按照鄭州市水資源公報(bào)及鄭州市水資源綜合規(guī)劃，可確定各和諧參與者2015年可供水量、人口、面積情況。因各二級(jí)行政區(qū)在對(duì)用水總量控制指標(biāo)進(jìn)行分解時(shí)，主要受可供水量、人口、面積因素影響，且三個(gè)影響因素的權(quán)重之和為1?？紤]可供水量對(duì)控制指標(biāo)分解影響較大，人口及面積對(duì)用水總量影響相對(duì)較小，且逐漸減少，確定可供水量權(quán)重范圍0.60～0.65，人口權(quán)重0.21～0.25，面積權(quán)重0.15～0.19。各和諧參與者綜合權(quán)重為各和諧參與者可供水量、人口、面積占全市的比例分別與相應(yīng)權(quán)重相乘的和。根據(jù)不同的權(quán)重組合可確定出30 個(gè)權(quán)重方案，對(duì)應(yīng)各和諧參與者在不同權(quán)重方案中的30種綜合權(quán)重。

3.2 根據(jù)不同權(quán)重方案的綜合權(quán)重確定出一系列分解方案

根據(jù)各和諧參與者在不同權(quán)重方案中的綜合權(quán)重可得到不同的分配方案，各分配方案對(duì)應(yīng)的2015 年用水總量控制指標(biāo)分解方案見表1。由表1 可知，各和諧參與者用水總量之和不超過鄭州市總用水總量控制指標(biāo)，并且各和諧參與者2015年實(shí)際用水總量不超過2015年各和諧參與者分配用水總量控制指標(biāo)。符合和諧目標(biāo)與和諧規(guī)則。

3.3 計(jì)算不同分解方案的和諧度，確定最優(yōu)方案

和諧度計(jì)算時(shí)，確定a為各分解方案與2015年全市實(shí)際用水量的比值，因各和諧參與者均滿足用水控制指標(biāo)，故確定i=1；不和諧度b采用公式b=1-a確定，不和諧系數(shù)j=b。計(jì)算得到各分解方案和諧度HD。通過分析比較可知，方案5 和諧度最高為0.97，故方案5為最優(yōu)方案，此時(shí)，可供水量、人口、面積的權(quán)重分別為0.60、0.21、0.19。

3.4 最優(yōu)分解方案下鄭州市2020年用水總量控制指標(biāo)分解

表1 不同分解方案下各和諧參與者用水總量控制指標(biāo)表

結(jié)合2020 年鄭州市用水總量控制指標(biāo)，可分解得到2020年各縣（市、區(qū)）用水總量控制指標(biāo)，見表2。由表2 可知，通過和諧論方法分解得到的鄭州市用水總量指標(biāo)為22.47億m3，該結(jié)果不超過鄭州市用水總量紅線指標(biāo)22.47億m3。

表2 最優(yōu)分解方案下鄭州市2020年用水總量控制指標(biāo)分解表

4 結(jié)論

考慮到可供水量、人口、面積對(duì)控制指標(biāo)分解的影響確定出不同權(quán)重方案的綜合權(quán)重，根據(jù)和諧度的計(jì)算公式得出方案5的和諧度最高為0.974 211 5，該方案為最優(yōu)方案，對(duì)應(yīng)的可供水量、人口、面積的權(quán)重分別為0.6、0.21、0.19。通過和諧論方法分解得到2020年鄭州市用水總量指標(biāo)不超過鄭州市用水總量紅線指標(biāo)22.47億m3。

和諧論在最嚴(yán)格水資源管理制度“三條紅線”控制指標(biāo)分解中具有一定的適用性。為有效控制管理水資源的開發(fā)利用、促進(jìn)水資源的優(yōu)化配置、提高水資源利用效率和效益，提供科學(xué)的技術(shù)支撐和決策依據(jù)。