水資源管理指標體系評估范文

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《自然資源學報》2014年第六期

1水資源管理“三條紅線”指標體系構建

1.1構建原則綜合性原則：水資源管理“三條紅線”涉及水資源條件、水資源配置格局和開發利用程度、經濟社會發展水平、生態環境保護程度、水環境狀況等多個方面，而這些方面之間存在十分復雜的聯系，因此選取的指標應對現代環境下水資源的多屬性特征進行全面描述。可度量性原則：水資源管理“三條紅線”指標要能夠進行數值計算，易獲取，可量化，可操作。如：用水效率紅線方面，可用節水設施配套維護情況指標表示，但是考慮到節水設施配套維護情況表征方式繁多，不易定量化，即不具有可操作性。相比而言，管網漏失率則更容易定量表示輸水管道的維護狀況。代表性原則：影響水資源管理的因素多，與之對應的描述指標也多。從實用、可操作的角度看，指標不宜過多、過濫，應選擇有代表性的主要指標構建指標體系。代表性指標選取還應具有方向性和獨立性，即能夠對水資源管理提供指導，并且指標間應具有獨立性或弱關聯性。層次性原則：水資源管理指標涉及多方面，每一方面又存在諸多影響因素。對于這些方面及其影響因素均可以分別提出相應的指標進行表征。顯然，這些指標存在著層次和隸屬關系。本文采用三級評價指標體系，第一級為屬性描述指標，第二級為屬性準則性指標，第三級為問題診斷性指標。

1.2評價指標體系初建“三條紅線”指標體系分為目標層、準則層和指標層三個層級。目標層指標對應水資源開發利用、用水效率和水功能區限制納污三個準則層；通過問卷調查，征詢北京市水務局、北京市環保局、北京市水文總站、北京市水科學技術研究院等有關專家領導的建議等方式，可獲得對北京市水資源管理現狀有表征作用的30個變量（表1）；通過專家打分法確定各指標權重（表2），層次分析法[6]篩選指標，確定出最終評價指標（表3）。

1.3篩選與結果在建立目標層、準則層和指標層的遞階層次結構以后，需要確定上下層元素間的隸屬關系，首先根據層次分析法建立各指標的比較判斷矩陣，然后導出各層元素的權重。按照判斷矩陣的一致性比例CR值是否小于0.1判斷矩陣是否具有滿意的一致性原則，本研究中，水資源開發利用準則層判斷矩陣CR值為0.0948，用水效率準則層CR值為0.0921，限制納污準則層CR值為0.0999，均小于0.10，所以，三部分均通過一致性檢驗。根據30位水資源專家打分的結果，進行層次分析總排序：由高層次到低層次逐層計算各層次所有因素對于最高層（總目標）相對重要性的排序權值。得到三個準則層各指標的權重（表2）。結合水資源管理實際情況及監管的可操作性[13]，第一階段選取權重和大于25%的指標作為監管指標，第二階段選取權重和大于60%的指標作為監管指標，第三階段選取權重和大于85%的指標作為監管指標。篩選結果見表3。

2水資源管理“三條紅線”評價方法的建立

為使最嚴格水資源管理制度能夠在北京市各區縣量化考核，同時能夠在全國范圍內得到推廣，即橫向比較不同城市、地區水資源管理目標的完成情況。本文以北京市為例，建立了年尺度的水資源管理“三條紅線”評價方法。評價某年北京市水資源管理“三條紅線”的得分，首先，根據指標層中各個指標的現狀值和目標值，計算每個指標的指標值；然后，利用指標值計算各準則層得分；最后，利用準則層得分計算“三條紅線”總得分。具體方法如下：（1）指標值計算指標值計算需要同年各個指標的實際值和目標值。其中，三條紅線指標的實際值可通過查閱文獻、統計資料等途徑獲得，三條紅線指標i的目標值Zt,目標i計算公式如下：以t0=2011年、三條紅線指標i是用水總量指標為例，解釋公式(3)的含義。k2011是將2010年的用水總量現狀值與2015年的用水總量目標值之間的差距平均分成5份，每年完成差距的1/5。因此，同理，可得到2012—2015年的k值，而“五年計劃”的年末2015年k值為1。因此，每一個“五年計劃”的調整系數k都可由公式（3）計算得到。例如第一個階段，2011—2015年，北京市三條紅線指標的調整系數k如表4。具體而言，2011—2015、2016—2020以及2021—2025年的指標體系權重可以根據表3中各準則層的指標權重等比例得到（表5至表7）。（2）準則層得分準則層包括開發利用指標、用水效率指標和限制納污指標，根據表2中各指標對水資源管理的貢獻情況，先將指標分為兩類。相應地，計算方法也有所不同。第I類指標，在適度范圍內，數值越小，對水資源管理的有益貢獻越大。第II類指標，在適度范圍內，數值越大，對水資源管理的有益貢獻越大。因此，第I類指標包括：①總量控制指標，用水總量、工業用水量、農業用水量、萬元工業增加值用水量、人均用水量；②效率控制指標，管網漏失率；③限制納污指標，COD排放量、氨氮排放量。第II類指標包括：①總量控制指標，地下水水位；②效率控制指標：農業灌溉水利用系數、再生水使用比例；③限制納污指標，河段、水庫和湖泊水質達標率。對于第I類指標，當其低于或等于目標值時為合格。對于第II類指標，當其高于或等于目標值時為合格。兩類指標的計算方法如表8所示。

3北京市“三條紅線”指標目標值預測

本文以2011年為例，評價北京市各區縣2011年水資源管理“三條紅線”的完成狀況。首先需要預測2015年北京市水資源開發利用、用水效率和限制納污指標的目標值。預測方法主要包括指數預測、定額預測、趨勢預測等，這些方法均以現有的水資源統計數據為基礎，以指標分析為線索，判斷未來經濟社會發展的水資源需求[7]。依據北京市實際情況，本文對2015年“三條紅線”指標的目標值采用趨勢分析及用水定額法進行預測，其中，農業、工業及生態環境用水通過趨勢分析得到，生活用水通過用水定額法進行預測，萬元工業增加值及河段水質達標率通過趨勢分析計算。（1）趨勢分析方法趨勢分析方法主要是對歷史用水數據進行分析，采用平滑曲線和趨勢外推等對未來需水進行預測，包括指數平滑法和趨勢外推法等。指數平滑法就是通過對歷史數據進行分析，區別基本模式和隨機波動，獲得按時間序列的“平滑值”，并以此對未來進行預測。趨勢外推法是根據過去用水總量及相關指標的趨勢變動規律，從而推算預測水平年的需水量和相關指標的方法。（2）用水定額法一般而言，隨著經濟社會發展和城市化進程，人均生活用水呈現遞增趨勢。因此，生活用水可以用下式計算式中：Ws,t表示第t年城鎮或農村生活用水總量；pt表示第t年人口數；DS,O表示初始年城鎮或農村人均用水定額；is表示生活用水定額年增長率。

3.1水資源開發利用指標目標值預測（1）用水總量根據人口增長規律，采用指數預測法，由擬合公式得到2015年人口數將達到2192.3×104人，比2010年人口增加了231.1×104人（圖1）。分別根據每個指標的趨勢變化，通過擬合公式確定2015年指標。由圖2可知，2015年農業用水量為8.68×108m3，且近幾年農業用水量呈現出趨于平穩的態勢，因此推測北京市農業用水量基本達到現狀技術水平下的極限，預測其2015年農業用水量維持2010年的水平，即11.4×108m3。這與北京市“十二五”規劃中提到的將2011—2015年農業用水總量維持在12×108m3基本一致[15]。由圖2計算可得，2015年工業用水量為3.92×108m3，在維持現有水平的基礎上略有下降，比2010年減少0.18×108m3；通過北京市產業結構調整，限制發展高耗水、高耗能產業，提高利用效率，能夠實現工業用水零增長，并且略有下降，符合北京市“十二五”規劃用水的變化趨勢[15]根據擬合公式，預測計算北京市2015年生活用水量為16.88×108m3；按照居民生活及三次產業人均用水240L/d，預測其2015年人口總數為2192.3×104人，采用用水定額法預計到2015年生活用水將達到19.20×108m3[15]。由圖2可得，2010年環境用水量為4.00×108m3，由于“十二五”期間南水北調進京，增加了北京市的水資源可利用量，環境用水必然會上升，預計2015年環境用水量將達到5.64×108m3，比2010年增加1.64×108m3[15]。規劃年2015年用水總量=生活用水量+農業用水量+工業用水量+環境用水量=41.16×108m3，比2010年增加5.96×108m3。（2）用水總量的分配從經濟、社會和環境三個方面考慮，選取地區生產總值、生產效率、人口和環境用水量4個因子[16-22]，其中，生產效率用萬元工業增加值耗水量衡量。根據多年各縣用水現狀，分別建立水量分配方程：式中：qi為i區縣分配水量，gi為i區縣GDP，G為全市GDP，fi為i區縣萬元工業增加值用水量，F為全市萬元工業增加值用水量，pi為i區縣人口，P為全市總人口，ei為i區縣環境用水，E為全市環境用水，Q為全市用水總量；ai、bi、ci和di分別為經濟、用水效率、人口和環境參數，代表該縣GDP、萬元工業增加值用水量、人口和環境用水占全市的比例對該區縣用水總量貢獻的約束；xi為調整參數；調整參數主要參照以往年度用水情況等確定。根據2007—2010年各縣GDP、萬元工業增加值用水量、人口和環境用水量用水現狀，計算各縣水量分配系數矩陣：每列數值的含義為，以城六區為例，其對應的分配系數a、b、c和d分別為-0.022、0.122、0.189和0.034，這說明，2007—2010年城六區各指標所占比例對用水總量的貢獻而言，GDP在用水總量分配中的影響應適當削弱，故分配系數為負值，而其余三個指標對用水總量的貢獻應加強，故為正值。分配結果見表9。

3.2用水效率目標值測算（1）萬元工業增加值用水量選擇指數型擬合（圖3）。北京市萬元工業增加值用水量呈現減小的趨勢，這與北京市工業耗水降低和工業節水技術水平提高有很大關系，據擬合公式預測2015年萬元工業增加值用水量為7m3/104元。

3.3水功能區限制納污目標值測算根據水質一般變化規律，本文選擇對數曲線擬合水質達標率趨勢。計算得2015年河段水質達標率目標值64%（圖4）。評價北京市各區縣2011年水資源管理“三條紅線”得分，根據表3和公式（5），將北京市各區縣2011年用水總量、萬元工業增加值用水量及河段水質達標率數值代入，得到“三條紅線”指標體系的準則層得分和總得分（表10）。以小于0.7，0.7~1和大于1為標準，可以將各區縣評價結果分為三類，如圖5所示。由圖5可知，2011年第一條紅線，用水總量控制達到目標值要求的有通州、順義、昌平、懷柔、平谷和密云等區縣，城六區、房山區和大興區接近目標，門頭溝區距達標差距大，因為門頭溝區2011年用水總量多，比2010年突增了62%（表11）。第二條紅線，用水效率控制達到目標值要求的有門頭溝、通州、順義、昌平、懷柔、平谷和密云等區縣，大興區距達標差距大，因為大興區萬元工業增加值用水量大，比2010年突增了60%（表11）。第三條紅線，水功能區限制納污控制遠未達標的有房山、昌平、順義、通州等區縣。房山區和大興區三條紅線均未達到目標值要求，為5級，總量、效率、污染控制均需要加強，其中大興區亟需提高用水效率，房山區的水質狀況需進行改善；城六區為4級區，總量和效率需要強化管理；3級區通州和昌平則需要加強污染控制；2級區中門頭溝區應注意用水總量的控制，順義區需要加強污染防治，延慶縣需采取措施改進水質狀況；懷柔、平谷和密云三個區縣三條紅線均達標，為1級（圖6，表12）。大興區作為北京市食品生產供應基地，高耗水的產業結構決定了其用水現狀，今后需要推廣農業節水技術；房山區的煤炭與建材產業也是高污染的產業，一方面應改進技術，減排治污，另一方面要繼續調整產業結構，減少污染產業的比重；城六區人口多，用水壓力大，需加強再生水利用；通州和昌平工業企業多，應重點防治污染。門頭溝因農業高耗水，需提高農業節水技術；順義、延慶縣需繼續發展生態友好型工業；懷柔、平谷和密云，位于潮白和薊運河源頭，是北京的飲用水源地，更應實施最嚴格的三條紅線水資源管理措施[23-24]。

4結論

（1）建立北京市水資源管理“三條紅線”指標體系，結合北京市實際情況及監管可操作性，將最嚴格的水資源管理制度實施劃分為2011—2015、2015—2020和2020—2025年三個階段，逐時段增加嚴格程度，最終全面實現北京市水資源管理“三條紅線”的最嚴格監管；三個實施階段與國家“五年規劃”同步實施，有助于精細化水資源管理的實施。（2）提出“三條紅線”指標評價方法，開展了北京市及其各區縣的水資源管理“三條紅線”評價，確立了北京市2015年“三條紅線”控制指標的目標值。（3）對2011年北京市各區縣“三條紅線”水資源綜合管理的達標情況進行了分級，提出水資源管理需要加強的具體方面。房山區和大興區三條紅線均未達到目標值要求，其總量、效率、污染控制均需要加強，其中亟需提高大興區的用水效率，房山區的水質狀況應最先給予控制與改善；城六區為4級區，應進一步控制總量、提高用水效率；3級區通州和昌平則需要加強污染控制；2級區中門頭溝區需要加強用水總量的控制，順義區需要加強水污染防治，延慶縣則急需采取措施改進水質狀況；懷柔、平谷和密云三個區縣“三條紅線”均達標，為1級。

作者：劉曉劉虹利王紅瑞俞淞馬東春單位：北京師范大學水科學研究院,水沙科學教育部重點實驗室北京市水利科學技術研究院北京水戰略研究中心