基于量化賦值法的農(nóng)業(yè)用水定額評(píng)估

穆貴玲，張 康，鄭江麗，王建國(guó)

（1.珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院，廣東廣州 510611；2.水利部珠江河口治理與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510611）

0 引言

用水定額管理是節(jié)水工作有效落實(shí)的手段和保障，2021年水利部《關(guān)于建立健全節(jié)水制度政策的指導(dǎo)意見》（水資管〔2021〕390號(hào)）提出建立健全節(jié)水監(jiān)督管理制度，強(qiáng)化用水定額管理，加強(qiáng)用水定額在取水許可、計(jì)劃用水等領(lǐng)域的執(zhí)行力度。

用水定額是一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，其制定、完善和實(shí)施也是一個(gè)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展而不斷調(diào)整的動(dòng)態(tài)過程。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及節(jié)水工作的不斷深入，現(xiàn)行用水定額可能存在不完善、細(xì)化不夠和定額標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)前用水實(shí)際存在差距等一系列問題，并可能最終導(dǎo)致用該定額標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)的用水戶總體用水效率不高，弱化用水定額限制和引導(dǎo)節(jié)約用水的作用。建立行之有效的用水定額評(píng)估、評(píng)價(jià)體系是規(guī)范用水定額編制、強(qiáng)化用水定額管理的基礎(chǔ)性工作。同時(shí)，用水定額的評(píng)估涉及到的影響因素較多，不同的影響因素具有不同的量綱和變化范圍，用任何單一指標(biāo)來評(píng)價(jià)用水定額都難以全面地反映各因素的變化和評(píng)價(jià)對(duì)象的影響。

目前，一方面，用水定額評(píng)估的評(píng)估工作在各地都受到重視，并開展了大量的研究與實(shí)踐，如張麗等［1］采用主觀概率值法和橫向比較法對(duì)三亞市工業(yè)用水定額進(jìn)行對(duì)比分析；黃燕等［2］采用類比法、規(guī)范比較法對(duì)海南省城鎮(zhèn)生活用水定額進(jìn)行了合理性評(píng)估；喬志剛等［3］采用對(duì)比分析法對(duì)內(nèi)蒙古服務(wù)業(yè)進(jìn)行了“四性”（覆蓋性、合理性、實(shí)用性、先進(jìn)性）評(píng)估；鄧方方［4］采用對(duì)比分析法對(duì)天津取水定額先進(jìn)性進(jìn)行了評(píng)估；郭映等［5］采用對(duì)比分析法對(duì)松遼流域農(nóng)業(yè)灌溉用水定額“四性”進(jìn)行了評(píng)估；錢龍嬌［6］采用對(duì)比分析法對(duì)河南省工業(yè)用水定額先進(jìn)性進(jìn)行了評(píng)估；許一等［7］采用橫向和縱向的對(duì)比分析方法對(duì)河南省農(nóng)業(yè)用水定額“四性”進(jìn)行了評(píng)估。但現(xiàn)行的用水定額評(píng)估以定性評(píng)估為主，主觀性較強(qiáng)，容易導(dǎo)致評(píng)估結(jié)論以不同的評(píng)價(jià)主體而異。

另一方面，我國(guó)用水定額定量評(píng)估因子各地有所不同，尚未形成統(tǒng)一的評(píng)估指標(biāo)體系，給各地橫向?qū)Ρ仍斐闪死щy。如，趙博等［8］基于層次分析法和模糊綜合評(píng)判法，建立了23 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)遼寧省用水定額的實(shí)用性進(jìn)行了評(píng)估；焦軍［9］采用多層次灰色關(guān)聯(lián)綜合評(píng)判法，建立了“四性”19項(xiàng)指標(biāo)對(duì)黃河流域各省區(qū)火電行業(yè)用水定額進(jìn)行評(píng)估，從而確定流域各省區(qū)用水定額的相對(duì)優(yōu)劣程度；鄧敏慧等［10］基于投影尋蹤法建立了4 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)長(zhǎng)江流域火電行業(yè)取用水定額進(jìn)行了多目標(biāo)評(píng)價(jià)；李奎等［11］通過云模型改進(jìn)的模糊層次分析法建立了“四性”17 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)黃河流域火電行業(yè)用水定額進(jìn)行評(píng)估。劉紫薇［12］采用多層次灰色關(guān)聯(lián)模型，建立了“四性”13 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)陜西省、寧夏回族自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)以及青海省的農(nóng)業(yè)用水定額進(jìn)行評(píng)估；施勝利［13］運(yùn)用層次分析法和專家咨詢法，以覆蓋性、合理性、先進(jìn)性、實(shí)用性、公平性為準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)了打分表，評(píng)判了上海市用水定額體系。韓金旭等［14］采用多層次灰色關(guān)聯(lián)模型建立了“四性”17 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)黃河相關(guān)省區(qū)火電行業(yè)用水定額進(jìn)行評(píng)估；劉曾美等［15］采用系統(tǒng)層次模糊優(yōu)化模型建立4 個(gè)子系統(tǒng)20 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)江西工業(yè)用水定額合理性進(jìn)行評(píng)估。

為克服目前用水定額評(píng)估以定性評(píng)估為主、主觀性較強(qiáng)和部分定量評(píng)估因子各地有所不同、尚未形成統(tǒng)一的評(píng)估指標(biāo)體系等缺點(diǎn)，基于水利部《用水定額評(píng)估技術(shù)要求》（辦資源函［2015］820 號(hào)）（以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)要求》），提出量化賦值法，以期為我國(guó)各省區(qū)用水定額評(píng)估提供參考依據(jù)。

1 量化賦值法的建立

為強(qiáng)化用水定額管理，做好用水定額評(píng)估工作，全面結(jié)合《技術(shù)要求》，從宏觀角度出發(fā)，定量評(píng)估省級(jí)行政區(qū)用水定額是否適應(yīng)于該省的實(shí)際生產(chǎn)生活，是否成為促進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的有力抓手，并適時(shí)推進(jìn)用水定額修訂工作，這里提出量化賦值法。量化賦值法是針對(duì)《技術(shù)要求》中的評(píng)估內(nèi)容，建立包含“四性”的評(píng)估指標(biāo)體系，確定指標(biāo)體系的指標(biāo)權(quán)重，定量對(duì)用水定額進(jìn)行評(píng)估。

1.1 資料收集與指標(biāo)構(gòu)建

（1）收集整理用水定額評(píng)估相關(guān)工作報(bào)告及文獻(xiàn)，提煉用水定額評(píng)估國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，總結(jié)現(xiàn)狀存在的問題。

（2）根據(jù)《技術(shù)要求》，結(jié)合行業(yè)實(shí)際情況，在“四性”評(píng)估基礎(chǔ)上，研究建立農(nóng)業(yè)用水定額評(píng)估指標(biāo)體系。

確定目標(biāo)層為用水定額綜合水平，準(zhǔn)則層為覆蓋性水平、合理性水平、先進(jìn)性水平和實(shí)用性水平，指標(biāo)層為影響準(zhǔn)則層的具體指標(biāo)，從而建立評(píng)估對(duì)象評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。農(nóng)業(yè)用水定額評(píng)估指標(biāo)體系包括覆蓋性、合理性、先進(jìn)性和實(shí)用性4個(gè)層面共10個(gè)具體指標(biāo)，詳見表1。

表1 農(nóng)業(yè)用水定額評(píng)估指標(biāo)體系Tab.1 The evaluation index system of agricultural water quota

農(nóng)業(yè)用水定額的先進(jìn)性采用與相鄰省級(jí)行政區(qū)對(duì)應(yīng)農(nóng)業(yè)分區(qū)的“相對(duì)偏離度”進(jìn)行評(píng)估，其計(jì)算公式為：

式中：μi為第i個(gè)農(nóng)業(yè)分區(qū)選定作物的先進(jìn)性評(píng)估值；Di評(píng)為被評(píng)估省區(qū)第i個(gè)分區(qū)選定作物的定額標(biāo)準(zhǔn)；Di鄰為氣候、地形條件相似的相鄰省區(qū)對(duì)應(yīng)農(nóng)業(yè)分區(qū)選定作物的用水定額標(biāo)準(zhǔn)。

由于僅對(duì)各農(nóng)業(yè)分區(qū)選定作物進(jìn)行評(píng)估難以說明被評(píng)估地區(qū)用水定額標(biāo)準(zhǔn)的總體先進(jìn)程度。擬定對(duì)各農(nóng)業(yè)分區(qū)選定作物的“相對(duì)偏離度”取算術(shù)平均值，計(jì)算選定作物的“平均偏離度”和被評(píng)估地區(qū)的“綜合偏離度”。

1.2 指標(biāo)權(quán)重及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)確定

《技術(shù)要求》對(duì)先進(jìn)性評(píng)估制訂了“寬松”、“合理”、“嚴(yán)格”三個(gè)等級(jí)，考慮評(píng)估體系的完整性，將覆蓋性評(píng)估、合理性評(píng)估、實(shí)用性評(píng)估、先進(jìn)性評(píng)估均按此劃分為3個(gè)等級(jí)。參考定額制修訂方法的冒泡排序法，其采用80%達(dá)到的用水水平對(duì)應(yīng)的定額值作為通用值，20%水平定額值選擇確定先進(jìn)值。對(duì)于越大越優(yōu)的指標(biāo)采用0.8 作為寬松與合理的分界，對(duì)于越小越優(yōu)的指標(biāo)采用0.2 作為寬松與合理的分界?！八男浴痹u(píng)估標(biāo)準(zhǔn)見表2。采用加權(quán)平均法對(duì)農(nóng)業(yè)用水定額“四性”進(jìn)行評(píng)估。

表2 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)表Tab.2 The evaluation criteria

（1）覆蓋性。農(nóng)業(yè)用水定額由于作物種類多，相對(duì)漁業(yè)和牲畜用水定額要復(fù)雜的多。在實(shí)踐中，農(nóng)業(yè)灌溉用水量要遠(yuǎn)大于漁業(yè)和牲畜用水量，是各級(jí)政府部門關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，也是農(nóng)業(yè)用水定額編制或修訂的重點(diǎn)內(nèi)容，因此考慮賦予較高的權(quán)重系數(shù)。采用“專家賦分法”確定農(nóng)業(yè)灌用水定額權(quán)重系數(shù)為0.8，漁業(yè)用水權(quán)重系數(shù)0.1，牲畜用水權(quán)重系數(shù)0.1。

（2）合理性。合理性評(píng)估包含4項(xiàng)指標(biāo)，采用“專家賦分法”確定各指標(biāo)權(quán)重：一為灌溉用水定額是否按省內(nèi)分區(qū)制訂，權(quán)重為0.2；二為是否按照不同保證率制訂，權(quán)重為0.2；三為是否定期或適時(shí)進(jìn)行修訂，權(quán)重為0.2；四為用水定額是否符合現(xiàn)狀用水水平，權(quán)重為0.4。

（3）實(shí)用性。農(nóng)業(yè)用水定額實(shí)用性方面共2 項(xiàng)指標(biāo)，即評(píng)估農(nóng)業(yè)用水定額是否應(yīng)用于農(nóng)業(yè)用水管理、相關(guān)農(nóng)業(yè)規(guī)劃制訂等工作。采用“專家賦分法”確定2項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重均為0.5。

（4）先進(jìn)性。與相鄰省級(jí)行政區(qū)對(duì)比，采用“相對(duì)偏離度”1項(xiàng)指標(biāo)。

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 研究區(qū)域概況

廣西壯族自治區(qū)地處我國(guó)南疆，全區(qū)共分為14個(gè)地級(jí)市、9個(gè)縣級(jí)市、49 個(gè)縣、12 個(gè)自治縣、41 個(gè)市轄區(qū)。根據(jù)《2021 年廣西統(tǒng)計(jì)年鑒》，2020 年全區(qū)糧食種植面積280.61 萬hm2，油料種植面積26.22 萬hm2，甘蔗種植面積87.48 萬hm2，蔬菜種植面積153.59 萬hm2，果園面積135.257 萬hm2。根據(jù)《2020 年廣西壯族自治區(qū)水資源公報(bào)》，2020 年廣西總用水量為261.1 億m3，其中農(nóng)業(yè)用水量186.9 億m3，占總用水量的71.5%。

廣西《農(nóng)林牧漁業(yè)及農(nóng)村居民生活用水定額》（DB45∕T 804-2019）（以下簡(jiǎn)稱“《廣西農(nóng)業(yè)定額》”）在DB45∕T 804-2012基礎(chǔ)上修訂，由廣西壯族自治區(qū)市場(chǎng)監(jiān)督管理局于2019 年12月25 日以地標(biāo)形式發(fā)布，2020 年1 月30 日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)制定了農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)共4 大類27 種類別58 種產(chǎn)品990 個(gè)用水定額值。

2.2 數(shù)據(jù)來源

定額數(shù)據(jù)來自《廣西農(nóng)業(yè)定額》《貴州省用水定額》（DB52∕T 725-2019）《云南省用水定額》（云水發(fā)〔2019〕122 號(hào)）《湖南省用水定額》（DB43∕T 388-2020）《廣東省用水定額 第1 部分：農(nóng)業(yè)》（DB44∕T 1461.1-2021）《水利部關(guān)于印發(fā)水稻等七項(xiàng)農(nóng)業(yè)灌溉用水定額的通知》（水節(jié)約〔2020〕214 號(hào)）。農(nóng)作物播種面積數(shù)據(jù)來自《2021 年廣西統(tǒng)計(jì)年鑒》。水資源數(shù)據(jù)來自2015～2020年《廣西壯族自治區(qū)水資源公報(bào)》。灌區(qū)實(shí)際用水?dāng)?shù)據(jù)來自現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.3 評(píng)估結(jié)果

2.3.1 復(fù)雜指標(biāo)計(jì)算

X7：根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)水資源公報(bào)2019 年》，2019 年屬于平水年，與平水年進(jìn)行對(duì)比。廣西農(nóng)田灌溉用水量最大，農(nóng)田灌溉用水占全區(qū)總用水量的60.9%。本次重點(diǎn)收集以水稻為主要作物的灌區(qū)平水年的實(shí)際用水水平。絕對(duì)偏離度指標(biāo)是指現(xiàn)狀用水水平偏離用水定額標(biāo)準(zhǔn)的絕對(duì)程度，其計(jì)算公式為：

式中：D實(shí)為實(shí)際現(xiàn)狀用水水平指標(biāo)；D標(biāo)為現(xiàn)行用水定額標(biāo)準(zhǔn)值。

本次收集了桂西片、桂北片、桂南片以及桂中片中的4個(gè)灌區(qū)的2019 年凈灌溉用水量作為水田作物的用水現(xiàn)狀水平典型灌區(qū)，其中灌區(qū)的選取綜合考慮區(qū)域的覆蓋性、數(shù)據(jù)的完整性、地形、土壤、氣候等自然條件、水資源特征、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展水平及管理水平等因素。各灌區(qū)實(shí)際單位面積灌溉用水量與定額標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比見表3。從樣本灌區(qū)水稻單位面積用水量與定額標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比結(jié)果可知，實(shí)際單位面積用水量與定額的差距均小于20%，現(xiàn)狀用水水平符合度為1。

表3 不同分區(qū)樣點(diǎn)灌區(qū)用水統(tǒng)計(jì)Tab.3 The water consumption statistics of sample irrigation areas in different districts

按照量化賦值法，廣西農(nóng)業(yè)用水定額合理性評(píng)估值為0.8，評(píng)估結(jié)果為“合理”。

X10：與廣西鄰近的有貴州、云南、湖南、廣東等4 個(gè)省級(jí)行政區(qū)，共涉及桂東、桂西、桂北共3 個(gè)農(nóng)業(yè)灌溉用水分區(qū)。桂西區(qū)與云南滇東南區(qū)II-1 區(qū)、貴州黔西南溫?zé)嶂写汉祬^(qū)V 區(qū)和黔東溫暖重夏旱區(qū)II 區(qū)相鄰，桂北區(qū)與湖南湘西及湘西北山區(qū)I區(qū)、湘中山丘區(qū)Ⅳ區(qū)和湘南山丘區(qū)Ⅱ區(qū)相鄰，桂東區(qū)與湖南湘南山丘區(qū)Ⅱ區(qū)、廣東GFQ1、GFQ2、GFQ3相鄰。

因廣西用水定額采用田間定額，頻率為85%，而云南、湖南用水定額采用田間定額，頻率為75%，貴州用水定額采用田間定額，頻率為80%，廣東用水定額采用渠首定額，頻率為75%。為解決定額位置和頻率不一致問題，本次采用水利部印發(fā)的148個(gè)二級(jí)分區(qū)對(duì)應(yīng)的用水定額進(jìn)行相鄰區(qū)域的對(duì)比分析。本次評(píng)估以多數(shù)省級(jí)行政區(qū)具有的農(nóng)作物種類為代表進(jìn)行對(duì)比分析，主要包括水稻、玉米、大白菜、黃瓜、番茄等5 類。廣西與相鄰省級(jí)行政區(qū)用水定額對(duì)比情況（P=75%）見圖1。

圖1 各分區(qū)與相鄰省區(qū)用水定額對(duì)比Fig.1 The comparison of water quota between each division and adjacent provinces

桂西區(qū)的水稻、玉米、黃瓜定額值較滇東南區(qū)II-1 區(qū)偏小，較黔西南溫?zé)嶂写汉祬^(qū)V區(qū)、黔東溫暖重夏旱區(qū)II區(qū)偏大；大白菜定額較相鄰區(qū)均偏??；番茄用水定額較相鄰區(qū)均偏大。桂東區(qū)的水稻定額值較GFQ2區(qū)偏小，較其他相鄰區(qū)均偏大；玉米定額值較相鄰區(qū)均偏??；大白菜、黃瓜、番茄定額值較湘南山丘區(qū)Ⅱ區(qū)偏小，較其他相鄰區(qū)均偏大。桂北區(qū)的水稻定額值較相鄰區(qū)均偏大；玉米定額值較湘西及湘西北山區(qū)I區(qū)偏大，較湘南山丘區(qū)Ⅱ區(qū)、湘中山丘區(qū)Ⅳ區(qū)偏小；大白菜、黃瓜和番茄定額值均較相鄰區(qū)偏小。

按照量化賦值法，計(jì)算廣西與相鄰省級(jí)行政區(qū)各類作物的平均偏離度和綜合偏離度，詳見表4，得到綜合評(píng)估值為14.74%，評(píng)估結(jié)論為“合理”。

表4 廣西各類作物與相鄰省平均偏離度 %Tab.4 The average deviations of various crops between Guangxi and adjacent provinces

2.3.5 結(jié)果

（1）農(nóng)業(yè)用水定額覆蓋率評(píng)估值為91.60%，因此，廣西農(nóng)業(yè)用水定額覆蓋性為“嚴(yán)格”。

（2）從樣本灌區(qū)現(xiàn)狀用水水平來看，廣西水稻用水水平與定額值的差距較小，合理性評(píng)估值為80.00%，廣西農(nóng)業(yè)用水定額合理性為“合理”。

（3）廣西農(nóng)業(yè)用水定額已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)用水管理、相關(guān)農(nóng)業(yè)規(guī)劃制訂等工作，實(shí)用性評(píng)估值為100%，因此廣西農(nóng)業(yè)用水定額實(shí)用性為“嚴(yán)格”。

（4）廣西農(nóng)業(yè)用水定額先進(jìn)性綜合評(píng)估值為14.74%，因此農(nóng)業(yè)用水定額先進(jìn)性為“合理”。

表5 廣西農(nóng)業(yè)用水定額各指標(biāo)評(píng)估Tab.5 The evaluation various indicators of agricultural water quota in Guangxi

表6 廣西農(nóng)業(yè)用水定額評(píng)估結(jié)果及建議Tab.6 The evaluation results and suggestions of agricultural water quota in Guangxi

3 結(jié)論與討論

（1）量化賦值法是全量化評(píng)價(jià)的方法，且與《技術(shù)要求》緊密結(jié)合，克服了目前專家法以定性評(píng)估為主的主觀性、部分定量評(píng)估未形成統(tǒng)一的評(píng)估指標(biāo)體系，以及評(píng)分表法主要服務(wù)于最嚴(yán)格水資源管理制度考核的缺陷，可為我國(guó)各省區(qū)用水定額評(píng)估提供參考依據(jù)。

（2）廣西農(nóng)業(yè)用水定額覆蓋性評(píng)估結(jié)論為“嚴(yán)格”，合理性評(píng)估結(jié)論為“合理”，實(shí)用性評(píng)估結(jié)論為“嚴(yán)格”，先進(jìn)性評(píng)估結(jié)論為“合理”。建議下次修訂增加油菜籽、芝麻用水定額，并復(fù)核水稻、玉米、番茄用水定額。

（3）建議加強(qiáng)農(nóng)田灌溉試驗(yàn)站建設(shè)及維護(hù)力度，保證各農(nóng)業(yè)分區(qū)均有專門的農(nóng)田灌溉實(shí)驗(yàn)站，積累農(nóng)田灌溉試驗(yàn)資料，農(nóng)田灌溉用水定額標(biāo)準(zhǔn)的確定以農(nóng)田灌溉試驗(yàn)站的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。建議建立完善的用水定額管理制度，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)用水計(jì)量，促進(jìn)定額管理更好落到實(shí)處。