計(jì)劃用水管理及信息化系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用案例分析

涂晶晶,賴本忠,肖怡璇

(廣州豐澤源水利科技有限公司，廣州 510063)

1 概述

在實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度工作中，計(jì)劃用水管理制度是一項(xiàng)最基本的制度。所謂計(jì)劃用水，是指為實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理用水，使有限的水資源創(chuàng)造最大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，而對(duì)未來的用水行動(dòng)進(jìn)行的規(guī)劃和安排活動(dòng)[1]。計(jì)劃用水管理是水行政主管部門綜合應(yīng)用法律、行政和技術(shù)等方式，對(duì)其用水情況進(jìn)行核定并制定用水計(jì)劃，同時(shí)對(duì)用水計(jì)劃執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)督管理的統(tǒng)稱，本質(zhì)上便是國家以及政府或者是授權(quán)的管理機(jī)構(gòu)對(duì)其用水活動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)督管理。計(jì)劃用水分為兩個(gè)層次：一是區(qū)域?qū)用?；二是?duì)用水戶的計(jì)劃用水，其中區(qū)域?qū)用嬷饕堑亍⑹屑?jí)以上人民政府發(fā)展計(jì)劃主管部門會(huì)同同級(jí)水行政主管部門根據(jù)用水定額、經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件以及水量分配方案確定可供本級(jí)行政區(qū)域使用的水量向其所轄各行政區(qū)域下達(dá)年度用水計(jì)劃指標(biāo)，即現(xiàn)行的最嚴(yán)格水資源管理用水總量控制指標(biāo)。用水戶的計(jì)劃用水是由水行政主管部門根據(jù)用水定額、經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件、用水戶的用水申請(qǐng)和歷年用水情況以及上級(jí)行政區(qū)域下達(dá)的本級(jí)行政區(qū)域的年度計(jì)劃用水指標(biāo)向納入計(jì)劃用水管理的用水單位下達(dá)計(jì)劃用水指標(biāo)。用水戶的計(jì)劃用水過程管理是整個(gè)計(jì)劃用水管理的核心內(nèi)容。

2 計(jì)劃用水發(fā)展

自19世紀(jì)五六十年代，我國農(nóng)業(yè)較為發(fā)達(dá)，通過經(jīng)驗(yàn)積累總結(jié)對(duì)灌區(qū)實(shí)行“計(jì)劃用水”管理，根據(jù)“四算、四定、三級(jí)責(zé)任制”原則制定計(jì)劃用水，以節(jié)省用水，多澆農(nóng)田，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)[2]。1985年《水利工程水費(fèi)核定計(jì)收和管理辦法》明確加強(qiáng)用水管理，實(shí)行計(jì)劃用水，按供水量計(jì)收水費(fèi)，逐步發(fā)展為“水票制”[3]。隨著人口的增長(zhǎng)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，用水量快速增長(zhǎng)，計(jì)劃用水逐步發(fā)展為城市計(jì)劃用水。汪家權(quán)等[4]結(jié)合缺水問題建立了適用于多水源、多工程、多用戶等復(fù)雜條件下的計(jì)劃用水的動(dòng)態(tài)管理模型，提出了利用滾動(dòng)預(yù)測(cè)供水量，進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，逐月調(diào)整計(jì)劃用水指標(biāo)的方法。孫明[5]提出計(jì)劃用水的編制的主要兩種方法：按用水定額編制、按用水單位的用水水平和節(jié)水潛力核定用水計(jì)劃。計(jì)劃用水作為水資源管理的重要手段，各地市相繼出臺(tái)節(jié)約用水、計(jì)劃用水管理相關(guān)規(guī)章制度，為計(jì)劃用水管理奠定了法律基礎(chǔ)。

進(jìn)入20世紀(jì)隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)劃用水管理的信息化建設(shè)逐步加強(qiáng)，1990 年代唐山市節(jié)約用水辦公室開始引進(jìn)計(jì)劃用水管理軟件，2011年深圳市節(jié)約用水辦公室結(jié)合具體管理業(yè)務(wù)信息化需求進(jìn)行了計(jì)劃用水管理系統(tǒng)的設(shè)[1]。2010年淄博市開發(fā)了淄博城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)，充分結(jié)合淄博市具體管理業(yè)務(wù)信息化需求開發(fā)設(shè)計(jì)[5]。2016年張璇等提出以知識(shí)圖可視化的方式描述區(qū)域計(jì)劃用水業(yè)務(wù)流程，運(yùn)用組件技術(shù)將方法組件化，陜西構(gòu)建區(qū)域計(jì)劃用水管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間尺度下的計(jì)劃用水方案制定[6]。計(jì)劃用水逐步向精細(xì)化、規(guī)范化管理方向邁進(jìn)。更加科學(xué)、合理的用水計(jì)劃讓水資源管理工作更加細(xì)致、水資源管理制度更加嚴(yán)格。

3 計(jì)劃用水管理流程

2021年水利系統(tǒng)節(jié)約用水工作要點(diǎn)提出地方各級(jí)水行政主管部門要加快推進(jìn)計(jì)劃用水規(guī)范化管理，嚴(yán)格按照用水定額和區(qū)域用水計(jì)劃下達(dá)單位用水計(jì)劃。我國用水實(shí)行計(jì)劃管理涉及單位眾多，管理模式經(jīng)不斷摸索逐步優(yōu)化，由傳統(tǒng)“多龍管水”的分割管理模式到實(shí)行總量控制和定額管理相結(jié)合、中央和地方協(xié)調(diào)統(tǒng)一的計(jì)劃用水管理制度，由“靜態(tài)管理”向“動(dòng)態(tài)管理”轉(zhuǎn)變，對(duì)于實(shí)現(xiàn)水資源科學(xué)利用、保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。加強(qiáng)用水戶計(jì)劃用水管理需突出重點(diǎn)取用水戶的監(jiān)督指導(dǎo)，以點(diǎn)帶面，推動(dòng)全部取用水戶的計(jì)劃用水管理制度的有效落實(shí)。

3.1 用水計(jì)劃確定

1)裝表前備案?？茖W(xué)的計(jì)量是用水計(jì)劃的核心所在，必須要嚴(yán)格計(jì)量、全面監(jiān)控，從而夯實(shí)水資源基礎(chǔ)工作，全面提高水資源管理水平，用水戶在裝表前需進(jìn)行用水計(jì)劃備案。

2)用水計(jì)劃制定。用水計(jì)劃主要采取行業(yè)用水定額和用水戶過去實(shí)際用水量來制定[7]，用水定額相對(duì)較為寬松，目前較為廣泛應(yīng)用的為用水戶過去實(shí)際用水量制定，各地市根據(jù)自身?xiàng)l件及用水情況采取的方式主要有近3 a的實(shí)際用水量、水量平均加權(quán)確定等。

① 行業(yè)用水定額制定：用水定額是規(guī)定單位的用水量，依據(jù)發(fā)布的行業(yè)用水定額，結(jié)合用水情況分出用水單元，根據(jù)用水因素計(jì)算求得用水指標(biāo)并下達(dá)為計(jì)劃用水。如某企業(yè)用水單元分為生產(chǎn)用水、生活用水及綠化用水3個(gè)用水單元，則：

V=V生產(chǎn)+V生活+V綠化=Vl生產(chǎn)×Ql生產(chǎn)+Vl生活×Pl生活+Vl綠化×Al綠化

(1)

式中:

V——計(jì)劃用水量;

V生產(chǎn)——計(jì)劃生產(chǎn)用水量;

V生活——計(jì)劃生活用水量；

V綠化——計(jì)劃綠化用水量;

Vl生產(chǎn)——生產(chǎn)產(chǎn)品用水定額；

Ql生產(chǎn)——計(jì)劃生產(chǎn)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)產(chǎn)量;

Vl生活——生活用水定額；

Pl生活——生活用水人數(shù)；

Vl綠化——表示綠化用水定額；

Al綠化——表示綠化面積。

在取用水具體管理時(shí)，優(yōu)先使用用水定額作為依據(jù)；當(dāng)用水定額覆蓋范圍不足或缺少時(shí)，再以水耗標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)。

② 近3 a的實(shí)際用水量制定：以深圳市計(jì)劃用水制定為例。

V=V0(1+R)K

(2)

式中：

V0——近3 a用水量平均值;

R——近3 a的用水量平均增長(zhǎng)率;

K——計(jì)劃用水調(diào)節(jié)系數(shù)。

用水不滿1 a的，按實(shí)際月用水量作為計(jì)劃用水量。

③ 水量平均加權(quán)確定：以淄博、佛山為例。

V=(w1×V1用水量+w2×V2用水量+w3×V3用水量)×(1+R)

(3)

式中：

wi——距離申請(qǐng)計(jì)劃用水前第i年用水量的權(quán)重賦值，i≤3,w1+w2+w3=1，其中淄博的分別為85%、10%、5%，佛山市的分別為1/2、1/3、1/6。

Vi用水量——距離申請(qǐng)計(jì)劃用水前第i年的用水量;

R——增長(zhǎng)系數(shù)。

由于行業(yè)用水定額制定計(jì)劃用水受市場(chǎng)調(diào)節(jié)、行業(yè)政策等因素影響較大，無法準(zhǔn)確判定各月產(chǎn)量情況，且用水定額的覆蓋情況及定額水平判定管理尚不成熟。目前較為廣泛使用的為水量平均加權(quán)確定，該法通過近3 a的用水情況充分考慮取用水戶發(fā)展需求制定計(jì)劃用水，管理數(shù)據(jù)更為方便，判定標(biāo)準(zhǔn)更為客觀。

3)計(jì)劃用水的管理。計(jì)劃用水管理包含計(jì)劃用水核定、下達(dá)、調(diào)整等流程[12]，用水計(jì)劃通過其中相關(guān)管理下達(dá)后，用水戶不得擅自增加用水量，因新建、改建、擴(kuò)建，以及增加產(chǎn)量、用水人口，或用水性質(zhì)發(fā)生改變等需要增加用水計(jì)劃指標(biāo)時(shí)，可向當(dāng)?shù)鼐哂泄芾頇?quán)限的水行政主管部門提交調(diào)整用水計(jì)劃申請(qǐng)，并對(duì)最終計(jì)劃用水進(jìn)行確認(rèn)后由下達(dá)單位對(duì)水量進(jìn)行核定。

3.2 常態(tài)化考核

計(jì)劃用水的考核一般分為月考核、雙月考核、季考核和年考核，這些考核方法各有利弊。年考核有利于用水單位靈活調(diào)節(jié)年內(nèi)各月用水量；其它的較短時(shí)期考核對(duì)計(jì)劃用水方案編制的合理性要求高，有利于各用水戶更注重計(jì)劃用水的內(nèi)部管理和節(jié)水工作。用水計(jì)劃與實(shí)際水量作為超計(jì)劃用水考核的依據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)超計(jì)劃用水情況并對(duì)考核情況及時(shí)通報(bào)告知。超計(jì)劃用水戶收到告知書后，復(fù)核超計(jì)劃用水情況，結(jié)合實(shí)際情況判斷是否需要申訴說明，確認(rèn)為超計(jì)劃用水由相關(guān)管理部門下發(fā)處罰決定，流程見圖1所示。

圖1 計(jì)劃用水常態(tài)化考核流程示意

3.3 超計(jì)劃加價(jià)水費(fèi)征收

為完善計(jì)劃用水管理針對(duì)用水戶計(jì)劃用水逐步實(shí)現(xiàn)累計(jì)加價(jià)水費(fèi)，對(duì)水資源消耗進(jìn)行經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，即在滿足用水定額和計(jì)劃保證的基本水權(quán)基礎(chǔ)上，對(duì)超計(jì)劃用水視為超出基本權(quán)益的多用或是浪費(fèi)水現(xiàn)象，對(duì)于過度使用社會(huì)資源的行為付出更多的代價(jià)。由于實(shí)行計(jì)劃用水限量用水對(duì)超計(jì)劃用水的依據(jù)水法規(guī)進(jìn)行了處罰調(diào)動(dòng)了企業(yè)節(jié)水的積極性，各地市根據(jù)自身水資源條件及經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況制定超計(jì)劃累進(jìn)加價(jià)制度，其中北方以北京市為例收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)較高，水資源較為豐富地區(qū)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)較低[11-12]，具體情況見表1。

表1 佛山市、北京市、四川省超計(jì)劃用水累進(jìn)加價(jià)制度收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)情況

4 南海區(qū)計(jì)劃用水管理系統(tǒng)

隨著國家對(duì)節(jié)水工作的越來越重視，作為重中之重的計(jì)劃用水工作將會(huì)有更高的要求，更多的用水單位會(huì)納入計(jì)劃管理，所以管理軟件必須實(shí)現(xiàn)管理網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化和供水節(jié)水信息共享，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)用水單位精細(xì)化、規(guī)范化和科學(xué)化的管理，才能服務(wù)好節(jié)水工作。南海區(qū)計(jì)劃用水管理系統(tǒng)基于Jsp+SSM的B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)節(jié)水企業(yè)月用水計(jì)劃生成，調(diào)整計(jì)劃用水申請(qǐng)，計(jì)劃用水復(fù)核申請(qǐng)等功能。

4.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)從數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、交互層等多個(gè)層次出發(fā)，構(gòu)建符合南海區(qū)計(jì)劃用水管理業(yè)務(wù)實(shí)際流程的框架，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見圖2?？蚣馨?大部分，分別為數(shù)據(jù)輸入及數(shù)據(jù)資源層對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入、管理，通過全面感知用水戶、計(jì)劃用水等基礎(chǔ)信息，整合和利用相關(guān)的各類信息，構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用及應(yīng)用交互層，為業(yè)務(wù)主管部門、涉水企業(yè)和社會(huì)公眾提供服務(wù)、提高水資源管理利用效率。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意

4.2 功能設(shè)計(jì)

主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括節(jié)水工作、節(jié)水單位指標(biāo)管理、抄表管理、超計(jì)劃用水管理、節(jié)水單位管理、節(jié)水收費(fèi)統(tǒng)計(jì)及系統(tǒng)管理等(見表2)。

表2 佛山市用水計(jì)劃管理系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)功能

4.3 系統(tǒng)主要特色及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

根據(jù)佛山市節(jié)約用水管理辦法[8-9]等相關(guān)文件要求實(shí)際年用水量6萬m3以上的非居用戶均需納入計(jì)劃用水管理，結(jié)合南海區(qū)供水及取用水情況，南海區(qū)納入計(jì)劃用水系統(tǒng)涉及名錄較多，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)、安全、靈活，采用中心數(shù)據(jù)庫管理模式，根據(jù)訪問權(quán)限登錄系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)主要特色及設(shè)計(jì)要點(diǎn)介紹如下。

1)基本信息管理及數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸。南海區(qū)供水基本實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)取用水戶一戶一表，用水?dāng)?shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)傳輸功能，及時(shí)更新納入計(jì)劃用水單位名錄及基本信息管理，同步接收取用水?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)基本信息進(jìn)行管理并隨時(shí)查詢到用水?dāng)?shù)據(jù)情況。

2)計(jì)劃用水自動(dòng)生成并及時(shí)提醒警示超計(jì)劃用水情況。在登錄用水系統(tǒng)后點(diǎn)擊用水戶可自動(dòng)計(jì)算用水計(jì)劃，計(jì)算方法為取月度抄表計(jì)費(fèi)水量加權(quán)平均值、最近12個(gè)月內(nèi)月度用水計(jì)劃峰值兩者中的最大值作為月度用水計(jì)劃。月度抄表計(jì)費(fèi)水量加權(quán)平均值=[(1×大前年同月抄表計(jì)費(fèi)水量+2×前年同月抄表計(jì)費(fèi)水量+3×去年同月抄表計(jì)費(fèi)水量)/6]×(1+增長(zhǎng)系數(shù))，增長(zhǎng)系數(shù)：初始值為0.1，另根據(jù)符合的條件，增長(zhǎng)系數(shù)取最高值予以調(diào)整。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際取用水情況判斷是否超計(jì)劃，在即將超計(jì)劃、超計(jì)劃10%、超計(jì)劃30%以上分別發(fā)出提醒警示信息，并自動(dòng)產(chǎn)生超計(jì)劃用水警告單位名單、超計(jì)劃用水加價(jià)收費(fèi)單位名單、加價(jià)收費(fèi)費(fèi)用等。

3)用水計(jì)劃在線調(diào)整并核定，用水單位可根據(jù)實(shí)際需要在線申請(qǐng)對(duì)未發(fā)生月份進(jìn)行調(diào)整計(jì)劃用水量，水行政主管部門根據(jù)實(shí)際情況及申請(qǐng)理由進(jìn)行核定審批，系統(tǒng)對(duì)相關(guān)計(jì)劃用水信息歸檔，歸檔后的計(jì)劃用水量只能查詢，不能再作修改。

4)加價(jià)收費(fèi)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成并下達(dá)。對(duì)于超計(jì)劃取用水戶自動(dòng)審查加價(jià)收費(fèi)費(fèi)用清單并對(duì)加價(jià)收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，包括修改和查詢、統(tǒng)計(jì)分析等各種操作。各取用水單位的計(jì)劃用水量和調(diào)整計(jì)劃用水量確定后，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將以上數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布，以供各用水單位進(jìn)行查詢，每月的加價(jià)收費(fèi)信息也可在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行發(fā)布。同時(shí)，系統(tǒng)將提供計(jì)劃用水信息與加價(jià)收費(fèi)信息的手機(jī)短信查詢功能，用戶可發(fā)送信息到指定的手機(jī)號(hào)。

4.4 系統(tǒng)節(jié)水成效分析

南海區(qū)計(jì)劃用水管理系統(tǒng)測(cè)試期間錄入非居民用水戶名錄586戶，錄入2018—2020年用水戶用水?dāng)?shù)據(jù)并在線傳輸實(shí)際用水?dāng)?shù)據(jù)，登錄管理系統(tǒng)可自動(dòng)生成各取用水戶2021年度月用水計(jì)劃，用水戶可在線提交調(diào)整申請(qǐng)，管理系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際取水量判斷是否超計(jì)劃用水，對(duì)于超計(jì)劃實(shí)行累進(jìn)加價(jià)制度，相關(guān)收費(fèi)清單、超計(jì)劃用水情況等可在系統(tǒng)內(nèi)打印查閱。2021年1—6月南海區(qū)納入計(jì)劃用水名錄實(shí)際用水情況與2018—2020年1—6月用水情況對(duì)比分析見表3。

表3 南海區(qū)納入計(jì)劃用水名錄實(shí)際用水與近3 a同月用水情況對(duì)比分析 萬m3

由表3可知，根據(jù)南海區(qū)計(jì)劃用水管理系統(tǒng)計(jì)劃用水下達(dá)公式計(jì)算計(jì)劃用水適用于南海區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求及充分考慮市場(chǎng)不可控等因素，留有余地原則有效管控水資源；2020年度受疫情影響南海區(qū)納入計(jì)劃用水名錄用水量在2月份用水量減小，對(duì)計(jì)劃用水制定有一定出入，但可通過計(jì)劃用水調(diào)整的方式進(jìn)一步補(bǔ)充完善；2021年度用水情況明顯回升，總量上超計(jì)劃用水情況得到有效控制，在5、6月份基本有效控制在計(jì)劃用水內(nèi)，整體情況呈穩(wěn)定趨勢(shì)。系統(tǒng)測(cè)試期間水資源浪費(fèi)、超計(jì)劃用水情況逐步得到改善，取用水戶對(duì)于計(jì)劃用水累進(jìn)加價(jià)制度認(rèn)識(shí)逐步深入，對(duì)于南海區(qū)節(jié)水管理工作有明顯的改善。

5 結(jié)語

信息化技術(shù)在水資源開發(fā)利用方面應(yīng)用已較為廣泛，計(jì)劃用水是強(qiáng)化水資源管理的重要手段，也是加強(qiáng)聯(lián)系水資源管理與用水戶的紐帶，計(jì)劃用水管理系統(tǒng)深入用水戶，幫助用水戶及時(shí)判斷用水情況并結(jié)合超計(jì)劃累進(jìn)加價(jià)制度等強(qiáng)化用水管理，使水資源管理與用水戶發(fā)展有機(jī)聯(lián)系在一起。在計(jì)劃用水實(shí)施過程中應(yīng)注意及時(shí)檢查計(jì)劃用水執(zhí)行情況，在現(xiàn)行計(jì)劃用水制度下各級(jí)管理機(jī)關(guān)要根據(jù)各自管理權(quán)限，制定用水單位計(jì)劃用水核定方法的修改與調(diào)整、核減計(jì)劃用水量的原則等，保障用水單位基本用水要求同時(shí)加強(qiáng)計(jì)劃用水管理，嚴(yán)格落實(shí)累進(jìn)加價(jià)制度，提升節(jié)水水平，促進(jìn)水資源高效利用。