最严格水资源管理制度下的水资源利用效率评价研究

刘 志 罗朝晖 吴玉敏 李 斌 吕春艳 陈 丹

（1.河海大学 水利水电学院，南京 210098；2.南京农业大学 资源与环境科学学院，南京 210095；3.南京市江宁区水利局，南京 211112；4.扬州市勘测设计研究院有限公司，江苏 扬州 225007；5.淮安市淮涟灌区管理处，江苏 淮安 223399）

提高水资源利用效率是缓解水资源危机、促进经济社会可持续发展的重要手段之一［1］.2011年1月“中央一号文件”提出要加快水利建设、水资源管理改革，2012年1月国务院发布的《关于实行最严格水资源管理制度的意见》确立了水资源开发利用控制、用水效率控制和水功能区限制纳污“三条红线”，可见当前我国对水资源管理的高度重视，最严格水资源管理制度也将开展全面部署和具体落实.开展水资源利用效率的评价并促进水资源利用效率的提高，是最严格水资源管理制度实施的重要基础.虽然《关于实行最严格水资源管理制度的意见》确立了水资源利用效率的相关指标，但如何兼顾不同行业或区域特点开展深入的评价分析，并提出有针对性的提高水资源利用效率的相关措施，是当前迫切需要深入研究的问题.

本文在前期文献调查［2］的基础上从综合用水、工业用水、农业用水、生活用水、生态与环境用水5个方面初步构建了水资源利用效率评价指标体系，采用层次分析法进行一步筛选主要评价指标并确定了指标的权重，再选取我国代表性城市开展水资源利用效率的实例评价分析，并根据评价结果对水资源利用状况开展综合评价和分析，提出有针对性的提高水资源利用效率的建议.

1 研究方法

根据水资源利用的特点，将水资源利用效率评价体系分为3个层次：第1个层次为目标层，即水资源利用效率评价；第2个层次为准则层，包括综合用水效率、工业用水效率、农业用水效率、生活用水效率和生态与环境用水效率；第3个层次为具体的评价指标层［1－2］.根据前期的文献计量研究，通过指标的使用频率统计分析，以高使用频率的指标为基础初步构建了评价指标体系.考虑到指标的简洁明了、指标数据的可获取性等原因，在初步构建的评价指标体系基础上，采用层次分析方法计算分析各指标的权重，分别在综合用水、工业用水、农业用水、生活用水和生态与环境用水中选出权重最大的指标以构建最终的评价指标体系，再次采用层次分析法确定指标的权重，以此开展实例分析研究.

1.1 评价指标初步筛选

在前期研究中，通过搜集CNKI（中国知识基础设施工程，China National Knowledge Infrastructure）数据库中1986年至2012年与水资源利用效率评价密切相关的文献，对与“水资源利用效率评价”这一主题最为紧密相关的50篇文献所采用的评价指标开展了使用频率的统计分析［2］，筛选出了使用频率最高的各评价指标，初步构建了水资源利用效率评价指标体系（如图1所示）.

1.2 评价指标最终确定

运用层次分析方法［3－6］，首先根据相对重要性，分别对各B1、B2、B3、B4、B5下属的 C级指标层构造判断矩阵；然后分别计算出B1、B2、B3、B4、B5中各C级指标的权重，见表1.经计算，5组数据的CR值均小于0.1，即均通过一致性检验，无需再重新修改所构造的判断矩阵.

图1 水资源利用效率评价指标体系的初步构建

表1 准则层各指标权重

对于任一准则层，选取指标的数量并无严格限制，故分别选取其中权重最大的指标作为该准则层的代表指标.由以上计算结果可知，在B1、B2、B3、B4、B5中分别选取权重最大的指标C1、C4、C7、C11、C15作为最终评价指标，即万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、农田灌溉定额、人均生活用水量、人均COD排放量，最终确定评价指标体系，见表2.

表2 水资源利用效率评价指标体系

1.3 评价指标权重确定

采用层次分析法确定新指标体系中各指标的权重.通过重新构造B层次判断矩阵，求得B1、B2、B3、B4、B5的权重，也即C1、C4、C7、C11、C15的权重.同样，该B层次权重计算中，CR＝0.010 3＜0.1，通过一致性检验.权重计算结果分别如下：B1为0.422 6，B2为0.157 1，B3为0.268 5，B4为0.096 0，B5为0.055 8.

2 实例分析

2.1 数据来源

考虑到我国地区划分，选取10个城市分别代表中国各个地区开展水资源利用效率的实例分析.其中，华北地区选取北京、天津；东北地区选取长春；华东地区选取上海、南京、杭州、福州；华中地区选取武汉；西南地区选取贵阳；西北地区则选取西安.实例分析所用的相关数据主要来源于各地区的水资源公报、统计年鉴、环境状况公报、国民经济与社会发展统计公报等，考虑到2010～2012年间各指标数据处于稳中微升阶段，波动幅度不大，故取2010～2012年的数据平均值作为水资源利用效率的现状评价基础数据（见表3）.

表3 水资源利用效率评价指标值（2010～2012年平均值）

2.2 数据处理

由于各评价指标数据的单位、量纲和数量级等不完全相同，为了避免因影响决策的结果需要对基础数据进行规范化［7］处理，通过 Min－max标准化方法［8］来进行数据规范化处理.考虑到万元GDP用水量、万元工业增加用水量、农田灌溉定额、人均生活用水量、人均COD排放量均为逆向指标，即指标值越大，水资源利用效率就越低，故选取逆向指标处理方法［9－13］，计算公式如（1）所示.

式中，bij为第i城市第j个指标标准化后的数值，aij为第i个城市第j个指标标准化前的数值，amaxj为各城市中第j个指标最大值，aminj为各城市中第j个指标最小值.

2.3 评价得分

将标准化之后各个城市的数据与各个指标的权重分别对应乘积再相加，即得到各个城市的水资源利用效率得分，计算公式如式（2）所示.

式中，Fi为第i个城市水资源利用效率整体相对得分，Pi为第i个城市各个指标组成的行向量，Pi＝（bi1，bi2，bi3，bi4，bi5），Q为 B层次所有指标权重构成的行向量的转置，即Q＝（0.422 6，0.157 1，0.268 5，0.096 0，0.055 8）T.

根据计算结果，可得各个城市水资源利用效率相对得分由高到低的树状图（图2）.

图2 各个城市水资源利用效率相对评分

2.4 结果讨论

评价结果显示，华北、东北以及西北地区城市水资源利用效率得分整体上高于东南沿海以及华南地区.在综合用水效率方面（对应指标为万元GDP用水量），北京、天津、上海等城市较高，而福州、杭州则较低.在工业用水效率方面（万元工业增加值用水量），天津、长春等重工业城市较高，而福州、贵阳等城市则较低，这也可体现出工业较发达的城市，其工业节水各方面措施也比较到位.在农业用水效率方面（农田灌溉定额），长春、天津等北方城市较高，而福州、上海等东南沿海城市较低，这与北方旱田为主、南方水田为主的原因是分不开的.在生活用水方面（人均生活用水量），天津、长春等城市较高，杭州、上海、北京等城市则较低，可见城市规模和人口总量与生活用水效率有一定负向关系，提高一线城市生活用水效率很有必要.在生态与环境用水效率方面（人均COD排放量），北京、福州、上海等城市较高，长春、武汉等地则相对较低.

根据评价结果可以进一步分析提高各地区水资源利用效率的重点方向.北京、上海的综合用水效率和生态与环境用水效率较高，但生活用水效率较低，故应当在保持其他行业用水效率的基础上，加大生活用水的节水力度，提高各种生活节水器具的普及率.天津的工业、农业、生活用水效率和综合用水效率都相对较高，故在保证各行业用水效率水平的基础上，力求整体用水效率稳中有升.长春的工业、农业、生活用水效率较高，但生态与环境用水效率较低，故在保证各行业用水效率水平的基础上，应着重提高生态与环境的用水效率，使得整体用水效率稳定在更高的水平.与其他城市相比，南京各行业用水效率普遍相对不高，综合用水效率相对靠后，故应加强各行各业的节水力度，努力达到节水型社会的建设标准.福州的生态与环境用水效率较高，而工业与农业用水效率较低，因此对这两个行业的用水节水力度应当适当加强.相对于本文所选的其他城市，贵阳各行业用水效率普遍不高，尤其是工业用水，因此应在大力发展节水型工业的同时全面开展节水型社会建设.武汉各行业用水效率普遍不高，尤其是生态与环境用水，因此也应在加强污水达标排放和处理的同时提高整体用水效率.杭州各行业用水效率普遍处于中等水平，生活用水效率则相对处于较低水平，因此应在构建节水型社会的同时，重点加强生活节水的力度与措施.

3 结论与展望

本文在前期文献计量分析的基础上进一步研究提出了水资源利用效率评价指标体系和评价方法，并选取代表性城市开展了实例评价分析，结果显示我国华北、东北以及西北地区城市水资源利用效率整体上高于东南沿海以及华南地区，论文对评价结果开展了讨论，并以此提出了各区域提高水资源利用效率的重点方向.

不同时空尺度下的水资源利用效率评价是一项复杂的系统工程，虽然本文提出了评价指标体系和方法，并开展了实例分析研究，但相关的研究工作还有待进一步深入.例如，不同学者所构建的评价指标体系以及选取的具体指标不尽相同，由此得到的评价结果也不尽相同；采用不同的综合评价方法或模型，可能会得到不同甚至差别较大的评价结果，因此适用于评价对象的指标体系和方法仍然是水资源利用效率评价研究的重点.此外，我国幅员辽阔，自然条件、社会经济水平相差较大，水资源利用效率的现状水平及其提升空间受这些因素所限，若对相关指标采用统一的目标值来对比分析，评价的结果可能不符合实际也难以指导各地实践，因此分地区划定目标值来开展评价更为合理.

［1］ 杨丽英，许新宜，贾香香.水资源效率评价指标体系探讨［J］.北京师范大学学报：自然科学版，2009（10）：642－646.

［2］ 刘 志，罗朝晖，陈 丹，等.基于CNKI数据库的水资源利用效率评价研究进展［J］.三峡大学学报：自然科学版，2014，36（3）：32－36.

［3］ 郝勇，范军晖.系统工程方法与运用［M］.北京：科学出版社，2007.

［4］ 张淑清，张 昕，俞黎曦.水资源利用效率及效益的评价体系［J］.产业观察，2011（2）：89－91.

［5］ 高媛媛，徐新宜，王红瑞，等.中国水资源利用效率评估模型构建及应用［J］.系统工程理论与实践，2013，33（3）：776－784.

［6］ 徐新宜，王红瑞，刘海军.中国水资源利用效率评估报告［M］.北京：北京师范大学出版社，2010.

［7］ 刘庆生.浙江省水资源利用效率研究［J］.水利经济，2010，28（2）：28－30.

［8］ 余兴奎，何士华，高 飞.云南省水资源利用效率评价［J］.中国农村水利水电，2012（3）：87－90.

［9］ 罗朝晖，陈 丹，席会华.区域水资源开发利用程度综合评价的TOPSIS模型及其应用［J］.广东水利水电，2004（6）：17－18，41.

［10］张淑清，张 昕，渝黎曦.水资源利用效率及效益的评价体系［J］.产业观察，2011，10（2）：89－91.

［11］赵 晨，王 远，谷学明，等.基于数据包络分析的江苏省水资源利用效率［J］.生态学报，2013（3）：1636－1644.

［12］刘 渝，王 岌.农业水资源利用效率分析－－全要素水资源调整目标比率的应用［J］.华中农业大学学报：社会科学版，2012，102（6）：26－30.

［13］高 雄.王红瑞.高媛媛.基于迭代修正的水资源利用效率评价模型及其应用［J］.水力学报，2013（4）：478－488.