基于“三条红线”的区域水安全评价

王洪发，周 铭

(1.浙江水利水电学院 信息工程与艺术设计学院，浙江 杭州 310018;2.浙江水利水电学院 科技处，浙江 杭州 310018)



基于“三条红线”的区域水安全评价

王洪发1，周 铭2

(1.浙江水利水电学院 信息工程与艺术设计学院，浙江 杭州 310018;2.浙江水利水电学院 科技处，浙江 杭州 310018)

以“三条红线”为基准，选取影响区域水安全的水量控制、用水效率控制、水质控制为3个准则层形成17个评价指标，建立区域水安全评价评价指标体系，浙江省2005-2014年的水安全状况进行了评价分析，认为该期间浙江省水安全处于不稳定状态，总体偏向于临界安全程度.

三条红线；区域水安全;综合评价

水是生命之源、生产之基、生态之要.随着社会经济的快速发展对水的需求量日益的增加，同时由于人类对水资源的过度开发利用和全球气候环境的变化，水资源短缺、水环境恶化等现象频发，致使水资源成为制约区域社会经济发展的瓶颈.面对日益突出的水资源问题，2011年中央1号文件和2012年国务院3号文件明确建立用水总量控制、用水效率控制和水功能区限制纳污水资源管理的“三条红线”，实行最严格的水资源管理制度，充分体现了国家对于水安全问题的战略决策和制度安排.因此，进行最严格水资源管理制度约束下的水安全评价研究，对推动水资源和社会经济的协调发展具有重要的现实意义.

1 水安全评价指标体系的构建

1.1 “三条红线”的内涵

《关于实行最严格水资源管理制度的意见》中确定水资源管理“三条红线”和实施水资源管理“四项制度”[1].水资源开发利用控制红线为到2030年全国用水总量控制在7 000亿m3以内，用水效率控制红线为到2030年用水效率达到万元工业增加值用水量降低到40 m3以下和农田灌溉水有效利用系数提高到0.6以上，水功能区限制纳污红线为到2030年水功能区水质达标率提高到95%以上.严格实行用水总量控制度、用水效率控制制度、水功能区限制纳污制度和水资源管理责任和考核制度四项制度.通过确立“三条红线”，实施“四项制度”，全面抑制用水总量增幅、强化提升用水效率、严格控制入水排污总量，着力破解水资源过度开发、水资源浪费、水环境污染等突出问题，使水资源要素在经济发展转型升级、产业布局结构调整中成为重要的控制性、约束性、先导性指标.

1.2 区域水安全指标体系的构建

区域水安全是个涉及面广的综合复杂系统，通常将水安全系统看成一个社会—经济—生态安全的复合系统来考虑[2-3].本文从最严格的水资源管理出发，以水资源管理“三条红线”为基准，选取了影响区域水安全的用水总量控制、用水效率控制、水质控制为3个准则层.同时，考虑到数据的可得性及区域内不同地区的可比性，在3个准则层下综合选取17个评价指标，建立了基于“三条红线”的区域水安全评价评价指标体系(见图1).

图1 基于“三条红线”的区域水安全指标体系

2 区域水安全系统状态的评价

2.1 指标权重的确定

在区域水安全系统评价中，选用层次分析法(简称AHP法)分析法确定区域水安全评价指标的权重，通过AHP法对影响区域水安全的多层次、多因子进行分析排序以确定其相对重要程度[4].应用层次分析法确定的基本过程是：把复杂问题逐级分解成多个子问题(也可称为元素)，按所属或者支配关系将这些元素分组，使之形成有序的递阶层次结构.通过两两比较，判断各层次中诸元素的相对重要性，并进行下一步一系列的计算，从而获得各层次元素各自的权重；再针对最后一层元素，两两比较解决问题的各个方案，计算出各方案权重.[5-7]

确定指标权重的具体步骤如下：

(1)建立层次结构模型.包括目标层、准则层和指标层.

(2)构造判断矩阵.以A表示指标，Ui(i=1,2,…,n)分别表示参评的各个特征，Uij表示Ui对Uj相对重要性数值(j=1,2,…,n)，Uij的取值依据(见表1).

表1 判断矩阵标度及其含义

(3)层次单排序.根据判断矩阵，求出最大特征根所对应的特征向量，该特征向量即为各评价要素重要性排序，即权值.

(4)判断一致性检验.用公式CR=Ci/RiCR来检验，其中Ci为判断矩阵的一般一致性检验，由公式Ci=(λmax-n)/(n-1)给出(其中λmax为矩阵最大特征根)；Ri为判断矩阵的平均随机一致性指标.当CR<0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，说明指标权重分配合理.

(5)层次总排序.利用同一层次中所有层次单排序的结果，就可以计算针对上一层次而言，本层次所有因素重要性的权值，这就是层次总排序.层次总排序需要从上到下，逐层顺序进行.

2.2 区域水安全评价系统状态等级确定

由于区域水安全状态是动态变化的，是相对一定时期而言的，较难用绝对量来表达[8].当以区域水安全为准则制定其发展目标时，评估年的各指标数据值与最优参照值的相对差距即距离指数，可以很好地反映区域评估年相对于最优参照值的水安全状态.在距离指数基础上，采用层次分析法评价区域水安全状态,称为距离指数—层次分析法.

(1)

(2)

距离指数均处于[0，1]区间，其值越接近于0，表示系统距离参照年的目标的差距越小；反之，其值越接近1，则表示距离目标的差距越大.距离指数相对应的区域水安全系统状态(见表2).

表2 区域水安全状态参考

3 浙江省水安全评估

3.1 浙江省水资源概况

3.1.1 水资源总量与供水总量

2005—2014年期间，浙江省平均水资源总量为1 024.49亿m3，人均水资源量为1 966.60 m3，供水总量整体呈逐年上升趋势，各年水资源总量和供水总量分别(见表3，表4).

表3 浙江省2005—2014年水资源总量

表4 浙江省2005—2014年供水总量

3.1.2 用水总量与用水指标

伴随着浙江省经济结构优化升级以及水资源管理制度推行，2005—2014年期间，浙江省总用水量上升趋势相对平稳，水效率显著提升.具体(见表5,表6).

3.2 浙江省水安全评价

3.2.1 评价标准及指标权重

在最严格水资源管理制度约束下，根据水资源管理“三条红线”控制标准；考虑浙江省水资源条件、社会经济发展水平等实际情况，按照《浙江省水资源管理条例》和规划目标等要求，结合国内外有关水安全指标等级划分的研究成果，，建立了浙江省水安全评价体系非常安全、安全、临界安全、不安全、危机5个等级，均列于表7.

表5 浙江省2005—2014年用水量总量

表6 浙江省2005—2014年主要用水效率

表7 浙江省水安全评价等级标准

3.2.2 距离指标及水安全等级的确定

以《浙江省统计年鉴》(2005—2014年)、《浙江省国名经济和社会发展统计公报》(2005—2014年)、《浙江省环境状况公报》(2005—2014年)、《浙江省水资源公报》(2005—2014年)为原始数据来源，以各类型指标的非常安全最优值为参照数据值，根据层次法确定各指标权重，最后通过计算得到的加权距离指数评价2005—2014年的浙江省水安全状态.

表8 浙江省2005—2014年水安全评价结果

根据表8评价结果，浙江省2005—2009年水安全综合评价为III级(临界安全状态)；2010年综合评价为Ⅱ级(安全状态)；2011年综合评价为Ⅲ级(临界安全状态)；2012年综合评价为Ⅱ级(安全状态)；2013—2014年综合评价为Ⅲ级(临界安全状态).这说明2005—2014年，浙江省的水安全处于不稳定状态，总体偏向于临界安全程度.

[1] 沈俊源，吴凤平，于倩雯.基于模糊集对分析的最严格水安全综合评价[J].水资源与水工程学报,2016(4):92-97.

[2] 汪红洲,傅 春,周 波,等.区域水安全评价研究——以中部四省为例[J].中国农村水利水电,2014(8):41-44,48.

[3] 包 晔,蔡建平,沈陆娟.杭州市水环境安全评价与预警模型[J].数学的实践与认识,2014(20):148-155.

[4] 林 彬,曾萃林,向美洲.基于层次分析法的城市用地水安全评价[J].浙江科技学院学报,2012(1):58-63.

[5] 陈绍金.水安全系统评价、预警与调控研究[D].南京:河海大学,2004.

[6] 陈鸿起.水安全及防汛减灾安全保障体系研究[D].西安:西安理工大学,2007.

[7] 梁力丹.强震作用下锚索震害特征及其健康评估方法研究[D].成都:成都理工大学,2014.

[8] 戴 靓,陈东湘,吴绍华,等.水资源约束下江苏省城镇开发安全预警[J].自然资源学报,2012(12):2039-2047.

Comprehensive Evaluation of Regional Water Security Based on “Three Red Lines”

WANG Hong-fa1, ZHOU Ming2

(1.College of Information Engineering and Art Design, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China; 2.Department of Science and Technology, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

Based on the restraint of the most strict water resources management system, so-called the “three red lines”, the regional water security evaluation index system, including 17assessment criteria, was constructed, and the regional water security assessment level was determined by distance index AHP method. Using the regional water security evaluation index system which was established based on “three red lines ”, the water security situation of Zhejiang Province between 2005—2014 can be analyzed and evaluated. The research shows during this period, the water security situation of Zhejiang Province will be in an unstable state.

Three Red Lines; regional water safety; comprehensive evaluation

2016-02-10

浙江省水利科技计划项目(RC1311)

王洪发(1957-)，男，江西婺源人，教授，主要研究方向：优化计算、水利信息化.

TV131

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1008-536X(2016)06-0055-05