基于行業(yè)水權分配的山東省沿黃區(qū)域水資源承載閾值探討

摘 要：以山東省黃河流域為研究對象，提出6項指標，采用AHP-TOPSIS法對2025年沿黃9個地級市進行行業(yè)水權分配，并結合定額法分析2025年各地級市的水資源承載閾值，對現(xiàn)狀承載狀態(tài)進行分析。結果表明：1）沿黃9個地級市農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、生態(tài)行業(yè)水權分別為98.28億、25.15億、27.52億、14.77億m3，各行業(yè)用水量較現(xiàn)狀年（2022年）分別提升10.1%、20.5%、27.5%、13.5%。2）9個地級市人口規(guī)模承載閾值為4519.55萬～5956.20萬人，其中濟南承載閾值上限最大；工業(yè)增加值閾值為16540.37億～19353.23億元，整體提升15%～35%；灌溉耕地面積承載閾值為228.55萬～379.54萬hm2，只有菏澤、東營超出閾值上限；城鎮(zhèn)建設用地閾值為38.42萬～62.55萬hm2，現(xiàn)狀年濱州超出閾值上限，淄博接近上限，整體有較大承載空間。3）2022年9個地級市中人口規(guī)模、灌溉耕地面積承載能力魯西南地區(qū)最弱；工業(yè)增加值較現(xiàn)狀年均呈現(xiàn)不同幅度的上升，均處于可承載狀態(tài)；城鎮(zhèn)建設用地承載能力魯西南地區(qū)最強，濱州、淄博承載能力較弱。

關鍵詞：行業(yè)水權分配；“四水四定”；水資源承載力；山東省沿黃區(qū)域

中圖分類號：TV213.4；TV882.1 文獻標志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2025.02.013

引用格式：仕玉治，趙立杰，李福林，等.基于行業(yè)水權分配的山東省沿黃區(qū)域水資源承載閾值探討[J].人民黃河，2025，47（2）：87-94.

基金項目：山東省重點研發(fā)計劃項目（2023CXGC010905）；山東省水利科學研究院科研計劃項目（SDSKYZX202121-3）

DiscussiononWaterResourcesCarryingThresholdAlongtheYellowRiver inShandongProvinceBasedonIndustrialWaterRightsAllocation

SHIYuzhi1，2，ZHAOLijie1，3，LIFulin1，2，HUANGJiwen1，2，WANGRui1，2，LIULili1，2，LIMingyang1，2

（1.WaterResourcesResearchInstituteofShandongProvince，Jinan250013，China；2.KeyLaboratoryofWaterResourcesandEnvironmentofShandongProvince，Jinan250013，China；3.CollegeofWaterConservancyandEnvironment，UniversityofJinan，Jinan250022，China）

Abstract：TakingtheYellowRiverBasininShandongProvinceastheresearchobject，sixcategoriesofindicatorswereproposed，andthe AHP-TOPSISmethodwasusedtoallocatethewaterrightsoftheninecitiesalongtheYellowRiverBasininShandongProvincein2025.On thisbasis，thequotamethodwasusedtoanalyzethewaterresourcescarryingthresholdofeachcityin2025，andthecurrentcarryingstate wasanalyzed.Theresultsshowsthata）thewateruserightsofagriculture，industry，livingandecologicalindustriesin9citiesalongthe YellowRiverare9.828billionm3，2.515billionm3，2.752billionm3and1.477billionm3，respectively.b）Thecarryingthresholdofpopu？ lationsizein9citiesis45.1955-59.5620million，amongwhichJinanhasthelargestupperlimitofcarryingthreshold.Thethresholdofin？ dustrialaddedvalueis1654.037-1935.323billionyuan，withanoverallincreaseof15%-35%；thecarryingthresholdofirrigatedculti？ vatedlandareais2.2855-3.7954millionhectares，andonlyHezeandDongyingexceedtheupperlimitofthethreshold.Thethresholdof urbanconstructionlandis384.2-625.5thousandhectares.ThecurrentvalueofBinzhouexceedstheupperlimitofthethreshold，andZibois closetotheupperlimit.c）Thepopulationsizeandirrigatedcultivatedlandareacarryingstatusof9citiesaretheweakestinthesouthwestof ShandongProvince.Comparedwiththecurrentsituation，theindustrialaddedvaluehasincreasedbydifferentdegrees，allofwhichareina loadablestate.ThecarryingcapacityofurbanconstructionlandinsouthwestShandongisthebest，andthecarryingcapacityofBinzhouand Ziboistheworst.

Keywords：industrywaterrightsallocation；basingfouraspectsonwaterresources；waterresourcescarryingcapacity；YellowRiverregion ofShandongProvince

0 引言

推進水資源節(jié)約集約利用是實現(xiàn)經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手[1]。以水資源為剛性約束，依托行業(yè)水權確定水資源承載閾值，對于區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展有重要意義。關于水資源承載力的研究成果有很多，例如：Sawunyama等[2]引入遙感技術與GIS，以水庫的調(diào)蓄能力為承載進行評估；Koop等[3]從氣候變化、城市化進程、水環(huán)境污染層面構建指標體系進行區(qū)域水資源承載能力測算；施雅風等[4]對烏魯木齊河流域水資源承載力進行了研究；左其亭[5]總結了水資源承載力從概念提出到初步研究再到逐漸完善等5個階段的內(nèi)涵。關于水資源承載力的研究方法主要有綜合評價法[6]、系統(tǒng)動力學法[7]、多目標分析法[8]及集對分析法[9]等，如陳文娟等[10]結合歷史數(shù)據(jù)和系統(tǒng)動力學模型探討了天津市2025—2035年的水資源承載狀況，吳旭等[8]結合遺傳算法和多目標決策模型分析了邯鄲平原區(qū)在豐、平、枯水平年可承載的人口、經(jīng)濟、污染物排放量。

近些年，隨著水資源承載力內(nèi)涵不斷擴展，相關研究逐步向“四水四定”條件下的定量分析發(fā)展，而“四水四定”與水資源承載閾值關系的研究尚處于起步階段。例如：王浩等[11]探討了“四水四定”的基本認知和關鍵技術體系，為后續(xù)的細化研究提供了理論支撐；楊舒媛等[12]以水資源承載力為限度，基于“四水四定”的思想研究了北京市人口、用地、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向；陳何鎧等[13]對“四水四定”的邏輯框架和實踐體系進行了研究；王若禹等[14]提出“四水四定”水資源管控的基本理論和原則；宋志等[15]提出了水資源承載力評價的主控指標計算規(guī)則，基于多情景條件對全國31個?。▍^(qū)、市）的人口、土地等承載規(guī)模進行了初步探討；魏豪杉等[16]構建了水資源空間均衡“四水四定”調(diào)控模型，可實現(xiàn)不同時間尺度的水資源空間均衡和調(diào)控。

確定行業(yè)水權是“四水四定”條件下水資源承載閾值計算的前提，但目前結合行業(yè)水權分配的“四水四定”水資源承載閾值研究相對較少。另外，目前水權分配主要聚焦流域初始水權和區(qū)域水權分配[17]，而對于行業(yè)水權分配尤其評價指標構建研究較少。本文提出由6項指標構成的行業(yè)水權分配指標體系，并采用AHP-TOPSIS法對2025年山東省沿黃9個地級市進行水權分配，結合定額法分析各地級市“人、產(chǎn)、地、城”的水資源承載閾值，以期為區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃、水資源集約節(jié)約利用提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

山東省地處黃河下游，沿黃河9個地級市分布在魯西南平原區(qū)（菏澤、濟寧）、魯西北平原區(qū)（聊城、德州、濱州、東營）、魯中山丘區(qū)（泰安、濟南、淄博），是連接京津冀和中原經(jīng)濟區(qū)的重要地帶，屬暖溫帶季風氣候區(qū)。9個地級市面積合計為8.42萬km2，占山東省總面積的53.11%，研究區(qū)范圍見圖1。多年平均降水量為621.9mm，水面蒸發(fā)量為1000～1400mm。2022年9個地級市水資源總量為206.65億m3，其中地表水資源量為124.73億m3，人均水資源量為381m3，城鎮(zhèn)化率為63%，生產(chǎn)總值為4.17萬億元。研究區(qū)以全省40.60%的水資源量承載了59.34%的耕地面積和53.23%的人口。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所用2025年可分配水權水量數(shù)據(jù)來源于《山東省“十四五”用水總量和強度雙控目標》等資料，行業(yè)用水比例、單方水價值、節(jié)水潛力指數(shù)的數(shù)據(jù)來源于《山東省水資源公報》《山東統(tǒng)計年鑒》《2022年中國生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計公報》，發(fā)展?jié)摿χ笖?shù)、用水優(yōu)先保障度、行業(yè)廢水排放量主要參考《山東省國土規(guī)劃（2021—2035）》及相關專家對指標的賦值。人均綜合生活用水定額參照《城市居民生活用水量標準》，綜合灌溉用水定額、復種指數(shù)及《山東統(tǒng)計年鑒》計算得到。工業(yè)增加值根據(jù)《山東省“十四五”用水總量和強度雙控目標》中的用水目標計算得到?，F(xiàn)狀城鎮(zhèn)建設用地采用各地級市第三次國土調(diào)查數(shù)據(jù)，人均城鎮(zhèn)建設用地標準參照《山東省國土規(guī)劃（2021—2035）》《山東省建設用地控制標準（2019）》。

2 研究方法

按照以水定發(fā)展、協(xié)調(diào)定規(guī)模的理念，以水的剛性約束為基礎，以山東省沿黃河流域9個地級市為研究區(qū)，考慮將2025年各地級市用水總量控制目標和非常規(guī)水可利用量作為區(qū)域行業(yè)水權的可分配水量，選取農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、生態(tài)4個用水行業(yè)的6項指標，采用AHP-TOPSIS法進行行業(yè)水權分配，最終結合定額法量化分析各地級市未來水資源對“人、產(chǎn)、地、城”的承載閾值，相關計算流程見圖2。

2.1 行業(yè)水權分配

2.1.1 構建指標體系

行業(yè)水權分配作為水資源承載的約束條件，涉及經(jīng)濟社會、生態(tài)環(huán)境等方面。本文遵循數(shù)據(jù)可獲得性、指標代表性及獨立性等原則，并盡量避免所選指標僅對單一行業(yè)有影響，針對沿黃9個地級市水資源短缺的實際情況和特點，選取行業(yè)用水比例、節(jié)水潛力指數(shù)指標；考慮用水效益對引導區(qū)域各用水行業(yè)空間布局的作用，選取單方水價值、發(fā)展?jié)摿χ笖?shù)指標；考慮保障水資源供應與維持生態(tài)平衡對區(qū)域和諧穩(wěn)定、環(huán)境發(fā)展的重要意義，選取用水優(yōu)先保障度、行業(yè)廢水排放比例指標。采用定性與定量相結合的方法構建指標體系，見表1。

2.1.2 利用層次分析法（AHP）計算指標權重

本文采用改進的AHP確定指標權重，該方法不僅能反映決策者的主觀意見，而且能通過具體的計算和比較，使決策更具客觀性和科學性，且涉及的預期性指標能反映未來的發(fā)展水平，具有一定的適應性。具體將所有指標進行兩兩重要性比較，得到相對重要程度的判斷矩陣，計算相對權重并求解特征向量和最大特征值，同時進行一致性檢驗，最終確定評價指標權重Wi（i=1，2，…，6）。具體步驟見文獻[18]，計算結果見表1。

2.1.3 利用TOPSIS法分配水權

TOPSIS法又稱優(yōu)劣解距離法[19]，是根據(jù)評價指標與行業(yè)水權重要性的相對接近程度對行業(yè)整體排序進而確定相對優(yōu)劣的評價方法，具體步驟如下。

2.2 “四水四定”承載閾值計算

水資源承載閾值指區(qū)域內(nèi)以水為剛性約束所能支持的“人、產(chǎn)、地、城”（即人口規(guī)模、工業(yè)增加值、灌溉耕地面積、城鎮(zhèn)建設用地）最大值和最小值，采用定額法[20]進行計算。

1）以水定人?！耙运ㄈ恕敝父鶕?jù)可分配的生活用水量來確定區(qū)域人口數(shù)量，可用居民生活用水量與日均綜合生活用水定額的比值來確定。由《城市居民生活用水量標準》可確定日均綜合生活用水定額：濟南為150～190L/人，聊城為130～170L/人，泰安、菏澤、濟寧等其他7個地級市為120～160L/人。某地級市可承載人口數(shù)量的閾值計算公式為

結合文獻[21-22]確定水資源承載狀態(tài)判別標準（k=“人、產(chǎn)、地、城”現(xiàn)狀實際規(guī)模/2025年可承載閾值最大值），見表2。

3 結果與討論

3.1 水權分配

根據(jù)《山東省“十四五”用水總量和強度雙控目標》，山東省2025年非常規(guī)水利用總量最小值為15億m3，沿黃9個地級市規(guī)劃用水總量為163.43億m3（含9.80億m3非常規(guī)水最低利用量）。結合各地級市水利發(fā)展規(guī)劃，濟南、濱州、聊城、德州等市加大非常規(guī)水利用量，其他地級市非常規(guī)水利用量不變，最終確定非常規(guī)水利用總量為12.09億m3，從而使沿黃9個地級市規(guī)劃用水總量達到165.72億m3。各地級市分配水量見表3。

沿黃9個地級市2025年的行業(yè)水權分配結果與現(xiàn)狀年（2022年）對照見表4，可知2025年9個地級市農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、生態(tài)分配水總量分別較現(xiàn)狀增加10.1%、20.5%、27.5%、13.5%。

2025年9個地級市的農(nóng)業(yè)分配水量共98.28億m3，占分配總水量的59.30%。農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效益相對較低，但其是維系國家糧食安全、社會穩(wěn)定的重要因素，山東作為農(nóng)業(yè)大省，更需保障相應規(guī)模水量，如菏澤、濟寧、德州等地級市以農(nóng)業(yè)為主，2025年保證農(nóng)業(yè)用水量占其地市分配水量的65%以上。2025年9個地級市的工業(yè)分配水量為25.15億m3，占總分配水量的15.18%。濱州、淄博、濟南等地級市以發(fā)展工業(yè)為主，工業(yè)用水量占比相對較高（分別占各自總分配水量的21.76%、31.29%、14.93%）；而泰安工業(yè)用水量最小（1.39億m3），但較2022年增加0.31億m3。2025年9個地級市生活用水量為27.52億m3，較現(xiàn)狀年也有所提升，總水量僅次于農(nóng)業(yè)用水量，用水優(yōu)先保障度最高。其中：濟南分配的生活用水量最高（6.04億m3），較現(xiàn)狀年增加0.60億m3；東營最?。?.67億m3），較現(xiàn)狀年增加0.25億m3，這主要與城市人口結構、綜合生活用水定額不同有關。2025年9個地級市總生態(tài)用水量為14.77億m3，其中：東營的生態(tài)用水量占該市分配總水量12.06億m3的17.08%（占比最高），菏澤、泰安、淄博的生態(tài)用水量與現(xiàn)狀年相比略有下降。

3.2 “四水四定”閾值分析

沿黃9個地級市水資源可承載閾值和承載狀態(tài)分別見圖3和表5。

1）以水定人。2025年沿黃9個地級市人口承載區(qū)間為4519.55萬～5956.20萬人，菏澤、泰安現(xiàn)狀人口超出2025年承載閾值上限，處于超載狀態(tài)，其余各市人口規(guī)模仍有發(fā)展空間。濟南可承載閾值范圍最大，為870.50萬～1102.63萬人，現(xiàn)狀人口處于可承載狀態(tài)；而菏澤閾值區(qū)間為555.20萬～740.27萬人，因菏澤現(xiàn)狀承載人口為868.32萬人，但實際生活用水量只有2.82億m3，故菏澤現(xiàn)狀承載人口負擔高于濟南，會導致生活質(zhì)量下降、生活用水緊張等問題。聊城、濟寧、淄博現(xiàn)狀人口瀕臨承載閾值上限，處于臨界超載狀態(tài)。魯西北多地處于可承載狀態(tài)，如東營、濱州現(xiàn)狀人口分別為220萬、391萬人，尚未達到人口承載閾值低值，生活水資源量有較大富余?？傮w而言，魯西南地區(qū)人口承載力最弱，已面臨人口與水資源的不協(xié)調(diào)問題，后續(xù)應加強各地級市的生活水量合理性分配，同時注重提升行業(yè)節(jié)水，促進人與水資源的和諧發(fā)展。

2）以水定產(chǎn)。2025年沿黃9個地級市可承載工業(yè)增加值為16540.37億～19353.23億元，各市工業(yè)增加值較現(xiàn)狀增長15%～35%，發(fā)展?jié)摿薮?。以承載低值為準，菏澤、德州承載的工業(yè)增加值增幅分別為69%、33%，東營的工業(yè)增加值增幅最小（2022年已達到規(guī)劃目標的低值1990.25億元）。濟南可承載的工業(yè)增加值最大（3787.45億元），聊城可承載的工業(yè)增加值最?。?29.65億元）?？傊?，2025年沿黃9個地級市工業(yè)增加值均處于可承載狀態(tài)，較現(xiàn)狀年均呈現(xiàn)不同幅度的上升，達到相關規(guī)劃預期，這與山東整體工業(yè)基礎雄厚、經(jīng)濟發(fā)展迅速、節(jié)水技術先進、工業(yè)再生水回用率高有關。

3）以水定地。2025年沿黃9個地級市灌溉耕地面積閾值為228.55萬～379.54萬hm2，菏澤、德州可承載面積上限居于前兩位，分別為69.19萬、58.93萬hm2，菏澤、濟寧、聊城、東營現(xiàn)狀承載面積處于臨界超載狀態(tài)，其余地級市均處于可承載狀態(tài)。淄博可承載有效灌溉面積閾值最小且范圍也較小，為13.66萬～15.08萬hm2，原因是淄博以發(fā)展工業(yè)為主，農(nóng)業(yè)用水量在9個地級市中最小。而菏澤、東營的現(xiàn)狀有效灌溉面積超出可承載閾值上限，原因是這2個地級市存在土壤沙化風險，且東營土壤鹽漬化程度高，一定程度減小了區(qū)域的耕地面積。對于臨界超載的4個地級市，應盡量保證現(xiàn)有耕地面積，如嚴格限制農(nóng)用地轉為非農(nóng)業(yè)用地，實行永久基本農(nóng)田保護制度和占用耕地補償制度，注重農(nóng)業(yè)節(jié)水，提升可承載灌溉耕地面積閾值。

4）以水定城。2025年沿黃9個地級市可承載城鎮(zhèn)建設用地閾值為38.42萬～62.55萬hm2，濱州處于超載狀態(tài)，淄博處于臨界超載狀態(tài)，魯西南地區(qū)承載能力最強。濱州現(xiàn)狀城鎮(zhèn)建設用地為10.30萬hm2（高于可承載閾值上限75%），現(xiàn)狀9個地級市人均城鎮(zhèn)建設用地為106.49m2，但各市之間差異較大，這與城鎮(zhèn)建設用地多樣化有關，其中工礦用地比例較大（58%），導致可利用土地資源減少，城區(qū)建設用地面積偏小，后續(xù)應合理確定新增建設用地規(guī)模，提高土地開發(fā)利用效率。菏澤現(xiàn)狀人均城鎮(zhèn)建設用地為58.72m2，遠小于山東城鎮(zhèn)建設用地平均值，其村莊建設用地占城鎮(zhèn)總建設用地的78%，城鎮(zhèn)化配套水平相對較低。濟南可承載閾值最高（7.40萬～11.58萬hm2），東營最低（2.43萬～4.00萬hm2）。濱州、淄博等地應合理規(guī)劃城鎮(zhèn)建設用地規(guī)模，確保和人口規(guī)模的平衡關系，限制城鎮(zhèn)用地建設開發(fā)邊界，增強空間韌性[23]。

3.3 討論

本文以水資源總量為控制約束，結合研究區(qū)水資源和行業(yè)本底條件，構建涵蓋全面、代表性較強的6項指標，以期實現(xiàn)對行業(yè)水權的合理分配，并在區(qū)域可分配水量中考慮了非常規(guī)水的利用量，為2025年行業(yè)用水合理分配提供參考。

為提高區(qū)域水資源承載力，應采取以下措施：針對灌溉耕地面積超載區(qū)，優(yōu)化農(nóng)業(yè)用水結構，提高灌溉水利用系數(shù)，有效加大可承載面積；在人口超載區(qū)推廣節(jié)水技術和器具，節(jié)約生活用水；在工業(yè)用水方面，優(yōu)化工藝流程，提升企業(yè)節(jié)水技術，減少萬元工業(yè)增加值用水量，壓縮高耗水項目，加大再生水利用量；在城鎮(zhèn)建設用地超載地區(qū)，合理規(guī)劃建設用地規(guī)模，確保其和人口規(guī)模相適應，嚴控建設用地紅線。

本文基于行業(yè)水權分配進行區(qū)域“人、產(chǎn)、地、城”水資源可承載閾值量化分析，但水資源精細化管理具有復雜性，依然存在較大探索空間。下一步研究需對用水量進行細致劃分，優(yōu)先考慮利用非常規(guī)水、地表水以及結合研究區(qū)特點對水權分配指標進行優(yōu)選和補充，并考慮不同保證率來水情況下的水資源承載閾值動態(tài)變化，在更高保證率來水條件下建立水資源承載能力監(jiān)測預警機制，對于臨界超載區(qū)進行預警。

4 結論

1）2025年沿黃9個地級市規(guī)劃用水總量為165.72億m3，結合6項指標，采用AHP-TOPSIS法，得出農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、生態(tài)行業(yè)水權分別為98.28億、25.15億、27.52億、14.77億m3，其中：農(nóng)業(yè)用水量占可分配水量的59.30%，生活用水量較現(xiàn)狀年有所提升，各地級市行業(yè)用水量存在差異，各行業(yè)水量較現(xiàn)狀年分別提升10.1%、20.5%、27.5%、13.5%。

2）2025年沿黃9個地級市人口規(guī)模承載閾值為4519.55萬～5956.20萬人，其中濟南承載閾值最大，上限為1102.63萬人，而東營閾值下限僅為285.59萬人；工業(yè)增加值閾值為16540.37億～19353.23億元，整體提升15%～35%；灌溉耕地面積承載閾值為228.55萬～379.54萬hm2，只有菏澤、東營超出閾值上限；城鎮(zhèn)建設用地閾值為38.42萬～62.55萬hm2，其中濟南承載閾值上限為11.58萬hm2、濱州超出閾值上限、淄博接近上限，整體有較大承載空間。

3）2022年魯西南地區(qū)人口承載力相對最弱，面臨人口與水資源不協(xié)調(diào)問題，如菏澤、泰安現(xiàn)狀人口處于超載狀態(tài)，聊城、濟寧、淄博處于臨界超載狀態(tài)；工業(yè)增加值2025年較現(xiàn)狀年均呈現(xiàn)不同幅度的上升，現(xiàn)狀均處于可承載狀態(tài)；灌溉耕地面積魯西南地區(qū)承載力最弱，東營、聊城、濟寧、菏澤處于臨界超載狀態(tài)；城鎮(zhèn)建設用地承載能力濱州、淄博較弱，魯西南地區(qū)最強。

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【責任編輯 張華興】