水資源管理績(jī)效評(píng)價(jià)模型研究進(jìn)展

秦 聰 郭 華 李 揚(yáng)

（1.太原理工大學(xué) 山西太原 030024；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹(shù)研究所 山西太原 030031）

水，一切生命活動(dòng)賴以生存的自然資源和戰(zhàn)略資源。中國(guó)，一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，水資源利用效率不高：農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)遠(yuǎn)低于0.7～0.8 的世界先進(jìn)水平；工業(yè)用水是世界先進(jìn)水平的2～3 倍；城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏失率高達(dá)20%[1]。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水資源短缺、水安全問(wèn)題日益凸顯。黨的十八大以來(lái)，習(xí)近平總書(shū)記談生態(tài)環(huán)境保護(hù)最多，講水資源水生態(tài)水環(huán)境等問(wèn)題最實(shí)，論述生態(tài)文明建設(shè)最具體，習(xí)近平生態(tài)文明思想為推動(dòng)新發(fā)展理念和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)提供了方向指引和根本遵循[2]。

2021年，水資源管理工作要深入學(xué)習(xí)貫徹黨的十九屆五中全會(huì)精神和習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于治水工作的重要論述，堅(jiān)持以水而定、量水而行，強(qiáng)化水資源剛性約束，按照水利部黨組提出的“三對(duì)標(biāo)、一規(guī)劃”專項(xiàng)行動(dòng)要求，以改促干、以改促建，進(jìn)一步夯實(shí)水資源管理基礎(chǔ)，不斷提升監(jiān)管能力，推進(jìn)水生態(tài)突出問(wèn)題治理和水資源保護(hù)，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。

1 水資源現(xiàn)狀

根據(jù)《中國(guó)水資源公報(bào)》，2020年我國(guó)年平均降水量706.5 mm，水資源總量31 605.2 億m3，比多年平均值偏多14%。全國(guó)用水總量為5 812.9 億m3，其中生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水分別為863.1 億m3、1 030.4 億m3和3 612.4 億m3，人工生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水307.0 億m3，人均綜合用水量307.0 億m3。

目前，我國(guó)水資源存在匱乏、涉及面廣的問(wèn)題，并且地下水超采嚴(yán)重，隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，水資源污染嚴(yán)重，影響可持續(xù)利用。

2 水資源管理制度

我國(guó)嚴(yán)重的水問(wèn)題，除了經(jīng)濟(jì)發(fā)展等外部因素外，管理方面也是重要原因。由于水資源管理手段、措施、技術(shù)、能力甚至制度不到位，在一定程度上導(dǎo)致和惡化了我國(guó)嚴(yán)重的水資源和水環(huán)境問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：水資源管理的技術(shù)審查嚴(yán)重滯后，不能滿足水資源管理的行政管理要求；水資源管理的行政管理沒(méi)有實(shí)現(xiàn)技術(shù)審查的目標(biāo)；水資源管理的層次性脫節(jié)；水資源管理的宏觀和微觀管理脫節(jié)。

針對(duì)以上水資源存在問(wèn)題，我國(guó)以“目標(biāo)水平年水資源可利用量或取水許可總量控制指標(biāo)與流域和區(qū)域取水總量、水域納污能力與入河污染排放總量”為原則，將水資源分區(qū)管理建立為紅黃藍(lán)分區(qū)。

水資源紅黃藍(lán)分區(qū)制度主要實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)目標(biāo)：水資源的可持續(xù)利用、水資源的有效保護(hù)、水資源的高效利用。

3 水資源管理績(jī)效評(píng)價(jià)模型

為了有效監(jiān)控水資源管理水平，從多方面審視水資源管理成效，以水資源紅黃藍(lán)分區(qū)制度“水資源的可持續(xù)利用、水資源的有效保護(hù)、水資源的高效利用”為目標(biāo)，諸多學(xué)者對(duì)水資源管理績(jī)效進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

羅浩、周維博等[3]采用GC-TOPSIS 模型，對(duì)西安市2005-2016年水資源管理績(jī)效進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，水資源綜合管理水平為良好；GC 模型是定性分析和定量分析相結(jié)合，排除人為因素帶來(lái)的影響，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀準(zhǔn)確，整個(gè)計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，通俗易懂，易于為人們所掌握，但要求樣本數(shù)據(jù)且具有時(shí)間序列特性；TOPSIS 模型對(duì)樣本資料無(wú)特殊要求，比較充分地利用了原有的數(shù)據(jù)信息，與實(shí)際情況較為吻合，可對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣進(jìn)行排序，但不能分檔管理，靈敏度不高；GC-TOPSIS 模型通過(guò)博弈論耦合而成，克服了GC 模型和TOPSIS 模型的不足。

郝光玲、王烜等[4]運(yùn)用改進(jìn)的綜合評(píng)價(jià)模型（改進(jìn)的FCE 模型和GC 模型）對(duì)北京市14年的水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，北京市水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)整體逐漸下降并趨于穩(wěn)定，但2012年以后有升高趨勢(shì)；FCE 模型數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，容易掌握，對(duì)多因素、多層次的復(fù)雜問(wèn)題評(píng)判效果較好，但不能解決評(píng)價(jià)指標(biāo)間相關(guān)造成的評(píng)價(jià)信息重復(fù)問(wèn)題，隸屬函數(shù)的確定還沒(méi)有系統(tǒng)的方法，而且合成的算法也有待進(jìn)一步探討，帶有一定的主觀性；GC 模型是定性分析和定量分析相結(jié)合，排除人為因素帶來(lái)的影響，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀準(zhǔn)確，整個(gè)計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，通俗易懂，易于為人們所掌握，但要求樣本數(shù)據(jù)且具有時(shí)間序列特性；為了避免主觀權(quán)重和客觀權(quán)重的偏差，改進(jìn)的綜合評(píng)價(jià)模型采用了組合賦權(quán)法對(duì)水資源管理進(jìn)行評(píng)價(jià)。

以2016—2018年江蘇省水資源管理制度為例，紀(jì)靜怡、方紅遠(yuǎn)等[5]基于組合賦權(quán)云模型對(duì)其進(jìn)行了評(píng)估，評(píng)估結(jié)果與實(shí)際考核基本相符；云模型仿真能力強(qiáng)，結(jié)果比較精確，但運(yùn)算過(guò)程復(fù)雜，權(quán)重確定單一，具有一定主觀性；基于組合賦權(quán)云模型采用AHP和熵權(quán)法確定權(quán)重，改進(jìn)了權(quán)重確定單一問(wèn)題，減少了主觀因素的影響。

黃珊、馮起等[6]運(yùn)用綜合指數(shù)法，對(duì)石羊河流域集成水資源管理績(jī)效進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果表明，IWRM績(jī)效在2000、2007、2017年呈上升趨勢(shì)；綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)過(guò)程系統(tǒng)、全面、計(jì)算簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)利用充分；但標(biāo)準(zhǔn)的確定較為困難，指標(biāo)無(wú)上下限，若存在極大值會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

為分析鐵嶺市昌圖縣水資源管理水平，雷書(shū)姍[7]利用SDA 法對(duì)2008—2018年的水資源管理水平進(jìn)行分析，為水資源管理評(píng)價(jià)提出了新方法；SDA 法可以明確、簡(jiǎn)潔的概括了變量之間的關(guān)系，但各因素之間存在相互影響。

徐鴻[8]基于灰色關(guān)聯(lián)分析的改進(jìn)TOPSIS 模型，以衡水市水資源管理能力為例，進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析。

為研究水資源管理評(píng)價(jià)模型，代興蘭[9]以曲靖市水資源管理為例，構(gòu)建了基于SVR 和RBF 模型，研究結(jié)果表明，該模型評(píng)價(jià)精度高，應(yīng)用范圍廣，適用于最嚴(yán)格的水資源管理評(píng)價(jià)；SVM 模型可以解決小樣本情況下的機(jī)器學(xué)習(xí)問(wèn)題，提高泛化能力，解決高維問(wèn)題，解決非線性問(wèn)題，避免神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇和局部極小點(diǎn)問(wèn)題，但對(duì)缺失數(shù)據(jù)敏感，對(duì)非線性問(wèn)題沒(méi)有通用解決方案；SVR 模型是基于SVM 模型的改進(jìn)模型，RBF 模型具有唯一最佳逼近的特性，且無(wú)局部極小問(wèn)題存在，具有較強(qiáng)的輸入和輸出映射能力，分類(lèi)能力好，學(xué)習(xí)過(guò)程收斂速度快，但沒(méi)能力解釋自己的推理過(guò)程和推理依據(jù)。

楊陽(yáng)、方國(guó)華等[10]采用改進(jìn)模糊物元分析法，對(duì)南京市高淳區(qū)的水資源管理進(jìn)行分析，結(jié)果表明，此方法穩(wěn)定性好，適用性強(qiáng)；模糊物元分析法計(jì)算簡(jiǎn)便，分辨率高，解決了模糊不相容問(wèn)題，但權(quán)重確定存在一定主觀性；改進(jìn)模糊物元分析法克服了這一缺點(diǎn)，客觀確定權(quán)重，并對(duì)水資源管理進(jìn)行評(píng)價(jià)。

由此可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)學(xué)者進(jìn)行水資源管理評(píng)價(jià)的方法主要為模糊綜合評(píng)價(jià)（FCE）模型、灰色關(guān)聯(lián)分析（GC）模型、TOPSIS 模型、支持向量機(jī)模型（SVM）、云模型、綜合指數(shù)法、結(jié)構(gòu)分解分析（SDA）法、徑向基（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、層次分析法（AHP）、BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和模糊物元分析法。FCE 模型、GC 模型、AHP 模型和模糊物元分析法主觀成分大，TOPSIS 模型和綜合指數(shù)法靈敏度不高，而SVM 模型、云模型、SDA 法以及BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算復(fù)雜，不易掌握。

在此基礎(chǔ)上，部分學(xué)者進(jìn)行了評(píng)價(jià)模型的改進(jìn)[11-14]，結(jié)合了不同模型單一評(píng)價(jià)的不足，克服了權(quán)重分配不合理、主觀因素太強(qiáng)等缺點(diǎn)，構(gòu)建了GC-TOPSIS 模型、SVR 模型、組合賦權(quán)云模型、改進(jìn)模糊物元分析法等，對(duì)水資源管理績(jī)效進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

4 結(jié)論

水資源分區(qū)管理的核心是“因地制宜、分類(lèi)指導(dǎo)”，即通過(guò)分區(qū)識(shí)別和歸類(lèi)流域或區(qū)域不同的水問(wèn)題，建立與分區(qū)相對(duì)應(yīng)的水資源管理措施。為有效監(jiān)管水資源管理制度，更好地開(kāi)展水資源管理工作，學(xué)者們因地制宜，以“水資源的可持續(xù)利用、水資源的有效保護(hù)、水資源的高效利用”為目標(biāo)，建立不同評(píng)價(jià)模型，對(duì)不同區(qū)域水資源管理績(jī)效進(jìn)行分析。

針對(duì)不同省份的水資源管理制度，在今后的水資源分區(qū)管理績(jī)效評(píng)價(jià)中，借鑒前人經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合各評(píng)價(jià)模型的優(yōu)缺點(diǎn)，采用適合當(dāng)?shù)厮Y源管理制度的方法，對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行改進(jìn)和完善，以構(gòu)建出簡(jiǎn)單、合理、適用性強(qiáng)、評(píng)價(jià)精度高的模型，為開(kāi)展好水資源管理工作做好準(zhǔn)備。