基于層次分析法的中國水資源管理能力評價(jià)研究

辛朋磊 劉淼

摘要：

為進(jìn)一步提高水資源管理能力，從開發(fā)利用管理、用水效率管理、行政管理、生態(tài)環(huán)境管理4個(gè)方面構(gòu)建了水資源管理能力評價(jià)的指標(biāo)體系，利用層次分析法評價(jià)了中國及各地區(qū)（共31個(gè)省區(qū)，因缺少相關(guān)資料，不包含香港、澳門和臺(tái)灣地區(qū)）水資源管理能力現(xiàn)狀，并揭示了水資源管理能力差異的成因。結(jié)果表明：中國目前水資源管理能力評價(jià)為Ⅲ等，主要薄弱環(huán)節(jié)在于農(nóng)業(yè)用水監(jiān)管和農(nóng)村水環(huán)境方面。各地區(qū)中，福建省、廣東省、北京市、江蘇省、重慶市、山西省、甘肅省、浙江省等8個(gè)地區(qū)的綜合得分較高，評價(jià)為Ⅱ等，其先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和做法可供參考。

關(guān)鍵詞：

水資源管理能力； 層次分析法； 農(nóng)業(yè)用水； 用水效率

中圖法分類號(hào)：TV213.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.04.007

文章編號(hào)：1006-0081（2023）04-0039-06

0 引 言

水是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類文明形成和演化的支撐力量。因此，研究水資源管理工作對人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。當(dāng)前，中國正面臨水資源短缺、水環(huán)境污染、水資源浪費(fèi)等問題，水危機(jī)已成為制約中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的重要“瓶頸”。在此情境下，開展水資源管理能力評價(jià)工作，查找中國在水資源管理中存在的問題，從而積極采取相應(yīng)的科學(xué)對策成為解決水危機(jī)的一項(xiàng)重要舉措。

目前，國外學(xué)者在水資源管理評價(jià)方面的研究主要集中在水資源綜合管理（Inegrated Water Resources Management，IWRM）［1-3］，多采用單一的綜合指數(shù)法或決策模型法［2-5］。國內(nèi)學(xué)者一般采用多指標(biāo)綜合評價(jià)法［6］開展水資源管理評價(jià)工作，研究主要集中在評價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建和評價(jià)方法的選擇［7］上。宋云峰、楊丹、徐鴻等［8-10］分別以濟(jì)南市、河北省衡水市為例，從最嚴(yán)格水資源管理角度出發(fā)，基于水資源管理“三條紅線”的要求，從用水總量、用水效率和水功能區(qū)限制納污能力3個(gè)方面構(gòu)建指標(biāo)體系，并基于灰色關(guān)聯(lián)分析的改進(jìn)TOPSIS 模型開展水資源管理績效評價(jià)研究；羅浩等［11］構(gòu)建了基于開發(fā)利用、用水效率和限制納污的水資源管理績效評價(jià)體系，采用博弈論確定的組合系數(shù)構(gòu)建了GC-TOPSIS 模型，對2005～2016 年西安市的水資源管理績效進(jìn)行評價(jià)；吳丹等［12］從社會(huì)績效、經(jīng)濟(jì)績效和生態(tài)環(huán)境績效3個(gè)方面構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系，基于二元比較法、熵權(quán)法、線性加權(quán)法與改進(jìn)的理想解模型，對中國七大流域開展水資源綜合管理績效的動(dòng)態(tài)評價(jià)；薛淑慧等［7］從用水管理、供水保障、水源配置和綜合管理4個(gè)方面構(gòu)建水資源管理的評價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)用支持向量機(jī)（SVM）和模糊綜合評價(jià)（FCE）模型，對2016～2019年北京市水資源管理水平進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析評價(jià)；紀(jì)靜怡等［13］從用水總量控制、用水效率控制、水功能區(qū)限制納污和基礎(chǔ)能力建設(shè)等4個(gè)方面構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系，引入云模型理論，并組合運(yùn)用模糊區(qū)間AHP 和熵權(quán)法對江蘇省水資源綜合管理進(jìn)行了評價(jià)研究。

總體來說，當(dāng)前還未形成統(tǒng)一全面、廣泛適用的評價(jià)指標(biāo)體系和研究方法［14］，也較少有學(xué)者對中國水資源管理能力進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合評價(jià)。本文從水資源管理的內(nèi)涵出發(fā)，從水資源開發(fā)利用是否合理、水資源利用是否高效、生態(tài)環(huán)境是否良好、行政管理是否到位等4個(gè)方面構(gòu)建了1套用于水資源管理能力評價(jià)的指標(biāo)體系，并利用層次分析法開展綜合評價(jià)，旨在通過水資源管理能力評價(jià)工作，探討中國及各地區(qū)（共31個(gè)省區(qū)，因缺少相關(guān)資料，不包含香港、澳門和臺(tái)灣地區(qū)）在水資源管理工作中存在的問題。

1 水資源管理內(nèi)涵

“管理”在《現(xiàn)代漢語詞典》中的解釋是：負(fù)責(zé)某項(xiàng)工作使順利進(jìn)行。文獻(xiàn)［15］對水資源管理的解釋為綜合運(yùn)用法律、行政、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等手段對水資源的分配、開發(fā)、利用、調(diào)度和保護(hù)進(jìn)行的工作，目的是為了實(shí)現(xiàn)水資源的合理開發(fā)、高效利用和有效保護(hù)。

2 指標(biāo)體系構(gòu)建

與水資源相關(guān)的指標(biāo)數(shù)量眾多，如何從紛繁復(fù)雜的指標(biāo)中選出既符合評價(jià)目標(biāo)又有可操作性的指標(biāo)，是水資源管理能力評估的關(guān)鍵所在。本文提出的水資源管理能力評價(jià)指標(biāo)體系從水資源管理的內(nèi)涵出發(fā)，在總結(jié)前人研究基礎(chǔ)上［16-21］，將收集的指標(biāo)通過綜合、歸類、構(gòu)造等方法進(jìn)行處理，然后從指標(biāo)獲取的可行性、指標(biāo)計(jì)算的真實(shí)性與正確性等方面對每個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行篩選，最終確定以開發(fā)利用管理、用水效率管理、行政管理、生態(tài)環(huán)境管理等4個(gè)子系統(tǒng)共12個(gè)具體指標(biāo)構(gòu)成本次水資源管理能力評價(jià)的指標(biāo)體系，見表1。

2.1 開發(fā)利用管理能力指標(biāo)

水資源開發(fā)利用管理能力評價(jià)選取人均綜合用水量、水資源開發(fā)利用率和深層地下水利用指數(shù)3個(gè)指標(biāo)。其中，人均綜合用水量是總用水量與總?cè)丝诘谋戎?，表征地區(qū)人均總體用水水平。該指標(biāo)受地區(qū)生產(chǎn)力、生產(chǎn)方式和水資源條件等因素影響而不同。水資源開發(fā)利用潛力是影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源開發(fā)利用程度的重要表征，也是水資源及其開發(fā)利用綜合評價(jià)的一項(xiàng)重要目標(biāo)任務(wù)［21］。水資源開發(fā)利用率是用水量和水資源量的比率，表征了地區(qū)水資源開發(fā)利用的程度，是水資源開發(fā)利用潛力評價(jià)的重要指標(biāo)之一。深層地下水利用指數(shù)是診斷水資源開發(fā)利用方式均衡度的重要指標(biāo)之一［21］，計(jì)算公式是地下水實(shí)際開采量與地下水可開采量的比值，表征了地下水開發(fā)利用狀況，指標(biāo)數(shù)值大于1表示存在地下水超采。

2.2 用水效率管理能力指標(biāo)

用水效率管理能力評價(jià)選取單位GDP用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、灌溉水利用系數(shù)和管網(wǎng)漏損率4個(gè)指標(biāo)。其中，單位GDP用水量指單位用水量產(chǎn)生的地區(qū)生產(chǎn)總值，該指標(biāo)反映了一個(gè)地區(qū)用水投入產(chǎn)出的綜合效益，能夠較好地反映經(jīng)濟(jì)在水資源配置方面的合理性［17］。萬元工業(yè)增加值用水量指單位用水量產(chǎn)生的工業(yè)增加值，該指標(biāo)表征了工業(yè)的用水效率水平；灌溉水利用系數(shù)是衡量水源引水到田間形成作物吸收利用的土壤水過程中灌溉水利用程度的一個(gè)重要指標(biāo)，也是集中反映灌溉工程質(zhì)量、灌溉技術(shù)水平和灌溉用水管理水平的一項(xiàng)綜合指標(biāo)［16］；管網(wǎng)漏損率可表征城市供水工程的供水效率。這4個(gè)指標(biāo)是進(jìn)行地區(qū)用水效率評價(jià)的通用指標(biāo)。

2.3 行政管理能力指標(biāo)

行政管理工作是水資源管理的重要手段之一，但極少有學(xué)者開展這方面的評價(jià)。目前，中國實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的核心是建立健全總量控制與定額管理相結(jié)合的水資源管理體系，而工作的著力點(diǎn)就是通過計(jì)劃手段來加強(qiáng)用水管理，促成用水效率的提高［22］。因此，計(jì)劃用水率是體現(xiàn)行政管理能力的一個(gè)重要指標(biāo)，該指標(biāo)可以表征政府對用水監(jiān)管的能力和水平。另外，評價(jià)行政管理能力的其他指標(biāo)還有水資源費(fèi)征收率、綜合水價(jià)、城鎮(zhèn)供水產(chǎn)銷差率等，從指標(biāo)的可量化性和數(shù)據(jù)來源的可靠性方面考慮，采用城鎮(zhèn)供水產(chǎn)銷差率作為另一個(gè)評價(jià)指標(biāo)。城鎮(zhèn)供水產(chǎn)銷差率是衡量供水企業(yè)產(chǎn)、供、銷、建、管、修全過程管理水平的綜合性指標(biāo)［23］，也是評價(jià)公共供水企業(yè)供水效率的首選指標(biāo)。

2.4 生態(tài)環(huán)境管理能力指標(biāo)

生態(tài)環(huán)境管理能力評價(jià)選取Ⅲ類水及以上斷面率、城市污水集中處理率和處理生活污水的鄉(xiāng)村比例3個(gè)指標(biāo)。其中，城市污水集中處理率和水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率是此方面研究中較常采用的指標(biāo)［8-10，14，24］。目前，很多地區(qū)不再開展水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率評價(jià)，因此從數(shù)據(jù)來源的可靠性出發(fā)，本次改用Ⅲ類水及以上斷面率作為評價(jià)指標(biāo)。近幾年，中國著重加強(qiáng)了城市和工業(yè)廢水集中收集處理工作，各地區(qū)城市污水集中收集處理率一般均在95%以上，難以體現(xiàn)地區(qū)差異。而且，根據(jù)相關(guān)研究：農(nóng)田、農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖和城鄉(xiāng)結(jié)合部地帶的生活排污是造成流域水體氮、磷富營養(yǎng)化的主要原因，其貢獻(xiàn)大大超過來自城市地區(qū)的生活點(diǎn)源污染和工業(yè)點(diǎn)源污染［25］。因此，本次在評價(jià)指標(biāo)中加入處理生活污水的鄉(xiāng)村比例。

3 評價(jià)方法

評價(jià)時(shí)，首先獲取指標(biāo)數(shù)值，然后將各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使各指標(biāo)均轉(zhuǎn)化為0～1之間的數(shù)值，最后通過層次分析法確定的指標(biāo)權(quán)重加權(quán)平均得到各地區(qū)水資源管理能力的綜合評價(jià)。

3.1 獲取指標(biāo)值

本次水資源管理能力評價(jià)指標(biāo)中，Ⅲ類水及以上斷面率根據(jù)生態(tài)環(huán)境部國家地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)得到，數(shù)據(jù)日期為2022年6月14日；其他指標(biāo)均由《2020年中國水資源公報(bào)》［26］和《2020年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》［27］獲得。

3.2 數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)水資源管理能力指標(biāo)特點(diǎn)，本次評價(jià)采用閥值法對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體公式如下。

（1） 對正指標(biāo)，即數(shù)值越大越優(yōu)指標(biāo)，作如下無量綱化處理：

rij=（xij－xjmin）/（xjmax－xjmin）? xij>xjmin0?????????? ??xij≤xjmin（1）

（2） 對逆指標(biāo)，即數(shù)值越小越優(yōu)指標(biāo)，作如下無量綱處理：

rij=（xjmax－xij）/（xjmax－xjmin）? xij

0?????????? ??xij≥xjmin（2）

式中：xij和rij分別為第j個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值；xjmax和xjmin分別為第j個(gè)指標(biāo)可接受的最大、最小值（即指標(biāo)上、下限）。指標(biāo)上、下限的確定依據(jù)為：① 參考已經(jīng)頒布實(shí)施的規(guī)劃指標(biāo)值或發(fā)達(dá)國家、發(fā)達(dá)地區(qū)的先進(jìn)實(shí)際指標(biāo)值；② 通過理論分析并結(jié)合實(shí)際情況確定。各指標(biāo)上下限見表2。

3.3 指標(biāo)權(quán)重

經(jīng)咨詢專家，各準(zhǔn)則層的重要性排序?yàn)椋荷鷳B(tài)環(huán)境管理＞用水效率管理>行政管理>開發(fā)利用管理。根據(jù)以上各準(zhǔn)則層的重要性采用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重（表2）。

根據(jù)一致性檢驗(yàn)，準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的一致性檢驗(yàn)成果為0.022；指標(biāo)層對各準(zhǔn)則層的一致性檢驗(yàn)成果分別為0.008，0.077，0和0.008；層次總排序一致性檢驗(yàn)成果為0.026；以上成果均小于0.1，認(rèn)為一致性較好，可以用于綜合評價(jià)。

3.4 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

通過加權(quán)平均將所有指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)。根據(jù)前人研究［20］，將綜合評價(jià)成果分為5個(gè)等級(jí)，見表3。

4 評價(jià)成果及分析

全國平均水資源管理能力評價(jià)結(jié)果見表4。由表4可見，中國目前水資源管理能力總體評價(jià)為Ⅲ等水平。其中，開發(fā)利用管理能力、用水效率管理能力和生態(tài)環(huán)境管理能力評價(jià)為Ⅱ等；行政管理能力評價(jià)為Ⅴ等，主要因?yàn)橹袊寝r(nóng)業(yè)用水大國，但因農(nóng)業(yè)用水計(jì)量安裝滯后，農(nóng)業(yè)用水尚未完全納入計(jì)劃用水管理，導(dǎo)致計(jì)劃用水率指標(biāo)值偏低。

各地區(qū)水資源管理能力評價(jià)結(jié)果見圖1～5。由圖1可見，福建、廣東、北京、江蘇、重慶、山西、甘肅、浙江等8個(gè)?。ㄊ校┧Y源管理能力綜合得分較高，評價(jià)為Ⅱ等。得分較高的地區(qū)中，山西、北京等屬缺水地區(qū)，浙江、江蘇等屬豐水地區(qū)，反映出水資源條件并未成為影響綜合評價(jià)結(jié)果的決定性關(guān)鍵因素。由圖2可見，水資源開發(fā)利用管控能力評分主要受水資源條件影響，南方地區(qū)水資源較為豐沛，因此得分相對較高，而北方地區(qū)因水資源短缺導(dǎo)致得分相對較低。由圖3可見，在用水效率管理方面，受水資源短缺影響，天津、北京、山東等地在節(jié)水改造和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方面做出了更多工作，使用水效率得到快速提升；而黑龍江、西藏、吉林、新疆、江西等地因農(nóng)業(yè)種植面積大，用水效率低，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水量多，且因農(nóng)業(yè)單位用水量產(chǎn)出低，因此萬元GDP用水量排名靠后，從而從總體上導(dǎo)致用水效率管理評分較低。由圖4可見，各地區(qū)行政管理能力得分差距明顯，主要因目前國內(nèi)普遍未實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植的用水計(jì)量管理和用水計(jì)劃管理，因此農(nóng)業(yè)用水占比大的地區(qū)普遍得分較低。在生態(tài)環(huán)境管理能力評分中，主要體現(xiàn)了各地區(qū)地表水環(huán)境狀況和污水集中處理情況。地表水環(huán)境狀況的優(yōu)劣既受地理位置、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響，也反映出各地區(qū)在水環(huán)境管理方面的工作。例如，北京市雖地處北方，水資源條件先天較差，但全市地表水環(huán)境質(zhì)量和污水集中處理率都相對較高，體現(xiàn)出其在水環(huán)境保護(hù)方面作出的努力。在污水集中處理方面，主要體現(xiàn)了各地區(qū)在污水收集處理上的經(jīng)濟(jì)投入。目前城市污水集中處理率整體較好，平均達(dá)到97.5%，但農(nóng)村生活污水收集處理資金投入普遍不高，平均值僅為34.9%，西藏、海南、黑龍江等不足10.0%。未來，各地區(qū)應(yīng)著重加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)生活污水集中收集處理的投入力度。

5 結(jié) 論

本文在前人研究基礎(chǔ)上，從水資源管理的內(nèi)涵出發(fā)，從開發(fā)利用管理、用水效率管理、行政管理、生態(tài)環(huán)境管理4個(gè)方面構(gòu)建了水資源管理能力評價(jià)的指標(biāo)體系，提出將計(jì)劃用水率、Ⅲ類水以上斷面達(dá)標(biāo)率和處理生活污水的鄉(xiāng)村比例等指標(biāo)作為評價(jià)指標(biāo)，使評價(jià)成果更具指導(dǎo)意義。本文利用層次分析法對各地區(qū)水資源管理能力開展評價(jià)并進(jìn)行成因分析，主要結(jié)論如下：

（1） 中國目前水資源管理能力評價(jià)為Ⅲ等，其中，開發(fā)利用、用水效率和生態(tài)環(huán)境管理能力評價(jià)為Ⅱ等，行政管理能力評價(jià)為Ⅴ等。主要薄弱點(diǎn)在農(nóng)業(yè)用水管理和農(nóng)村生活污水集中治理方面，而農(nóng)田、農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖和城鄉(xiāng)結(jié)合部地帶的生活排污是造成流域水體污染的主要原因，因此，未來應(yīng)著重加強(qiáng)農(nóng)業(yè)用水管理和農(nóng)村生活污水治理力度。

（2） 中國各地區(qū)中，福建、廣東、北京、江蘇、重慶、山西、甘肅、浙江等8個(gè)?。ㄊ校┧Y源管理能力綜合得分較高，評價(jià)為Ⅱ等。得分較高的地區(qū)中，有山西、北京等缺水地區(qū)，也有浙江、江蘇等豐水地區(qū)，反映出水資源條件并未成為影響綜合評價(jià)結(jié)果的決定性關(guān)鍵因素。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提升用水效率、加強(qiáng)用水監(jiān)管和環(huán)境保護(hù)等是綜合提升水資源管理能力的關(guān)鍵。

（3） 受指標(biāo)選取、評價(jià)方法等影響，本次評價(jià)無法完全反映水資源管理工作的全貌，評價(jià)的目的在于查找水資源管理工作中存在的問題，以助實(shí)現(xiàn)水資源的科學(xué)管理。

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（編輯：江 文）

Evaluation of water resource management capability of China based on Analytic Hierarchy Process

XIN Penglei1，LIU Miao2

（ 1.Nantong Substation，Bureau of Hydrology and Water Resources Survey of Jiangsu Province，Nantong 226006，China； 2.Bureau of Hydrology and Water Resources Survey of Jiangsu Province，Nanjing 210029，China）Abstract：

To further improve the capability of water resources management，the paper constructed an evaluation index system of water resource management capability from 4 aspects of development and utilization management，water efficiency management，administrative management and ecological environment management.we used the Analytic Hierarchy Process to evaluate current situation of water resource management capability in China （31 provinces and regions in total，excluding Hong Kong，Macao and Taiwan due to lack of relevant information） ，and revealed the reasons for the regional differences.The result showed that water resources management ability of China was evaluated as grade Ⅲ with major weaknees in agricultural water regulation and rural water environment.Among all the areas，F(xiàn)ujian Province，Guangdong Province，Beijing City，Jiangsu Province，Chongqing City，Shanxi Province，Gansu Province and Zhejiang Province got high comprehensive scores and were rated as Ⅱ.The advanced experience and practices can provide reference for improvement of water resource management capability.

Key words：

water resources management capability； Analytic Hierarchy Process； agricultural water； water efficiency

收稿日期：

2022-07-18

作者簡介：

辛朋磊，女，高級(jí)工程師，碩士，主要從事水文水資源方面的研究。E-mail：123902792@qq.com

通信作者：

劉 淼，女，高級(jí)工程師，碩士，主要從事水文水資源方面的研究。E-mail：49351463@qq.com