特大城市水安全保障体系构建

黄浩森+杨会改

[摘要] 水安全關系特大型城市经济安全和社会安全，是维系其可持续发展的重要基础。本文以成都这一典型的特大型城市为例，运用改进的DPSIR模型，建立城市水安全评价指标体系，结合主成分分析查找影响城市水安全的重要因素和约束问题，构建了以五大体系为支撑的成都市城市水安全保障体系，以期为特大型城市水安全保障体系构建提供一定的启示。

[关键词] 特大型城市 水安全保障体系 DPSIR模型主成分分析 成都

[中图分类号] TV213+X9 [文献标识码] A [文章编号] 1004-6623（2017）03-0022-05

[作者简介] 黄浩森（1985 — ），四川成都人，成都市经济发展研究院工业与环境经济研究所所长，研究方向：产业经济、环境经济；杨会改（1988 — ），河南许昌人，成都市经济发展研究院工业与环境经济研究所，研究方向：产业经济、环境经济。

特大型城市具有人口大量积聚、经济基础雄厚、产业密度较高、资源消耗高等特点，由于快速发展的需求和地域的局限，水资源的需求量大、水生态破坏显著、水环境承载能力有限，对水安全保障提出了更高的要求。水安全是特大型城市维系可持续发展的重要基础。如何最大程度地保障水安全，是特大型城市发展中具有基础性和战略性的重大研究方向。

一、特大城市水安全保障体系构成要素

目前，关于城市水安全和水安全保障体系，尚无统一的规范化定义。根据相关研究，本文将城市水安全理解为水资源影响下的城市可持续发展能力，是城市社会经济发展、城市水资源安全、城市水环境安全与城市水旱灾害安全的有效统一。城市水安全保障体系可以理解为能够系统性保障城市水安全的工程性和非工程性措施体系。

（一）特大型城市水安全现状评价

国内外已有较多文献关于城市水安全的评价，定量研究大多是通过建立城市水安全评价指标体系，采用熵权法、层次分析法、集对分析法、模糊数学方法、人工神经网略、虚拟水理论和水贫乏指数等方法，进行综合计算得出城市水安全的评价结果。特大型城市水安全系统比一般城市更为复杂，因此在构建城市水安全评价指标体系时，应弥补一般水安全评价指标体系中“软性”指标（如水利投资等）和灾害指标缺乏的不足，在进行城市水安全评价时，更应注重各指标权重赋值的客观性，可考虑采用改进的联合国DPSIR模型进行指标体系构建，采用因子分析法进行分析和评价。

（二）特大型城市水安全的主要影响因素分析

在总体把握特大型城市水安全现状的基础上，为了科学精确地查找特大型城市水安全的重要影响因素，本文采用主成分分析法对指标体系中的指标进行主成分提取，按照特征值大于1的提取原则，提取主因子，确定出对特大型城市水安全影响较大的因子。

（三）特大型城市水安全保障的制约问题分析

根据确定的主要影响因子（各主因子）历年变化情况、城市自身发展的新趋势和要求，分析得出特大型城市水安全保障的主要制约问题。最终结合特大型城市水安全保障的制约问题，即可有针对性和系统性地构建出特大型城市水安全保障体系。

二、特大城市水安全评价

（一）城市水安全评价指标体系

根据改进的DPSIR模型，结合城市水安全的主要内涵，从目标层、准则层和指标层构建水安全评价指标体系。

（二）指标标准化处理

选取2010～2015年成都各指标情况进行分析，指标数据来源于2011～2016年《成都市统计年鉴》、《成都市水资源公报》和2010～2015年《成都市环境质量公报》。为了消除评价指标的量纲和属性的影响，采用线性插值的方法对各指标值进行标准化处理，使用无量纲指标数据进行评价。当指标xi为正效应时，Xi=[ xi-min（xi）]/[max（xi）-min（xi）]；当指标xi为负效应时，Xi=1-[ xi -min（xi）]/[max（xi）-min（xi）]。其中Xi为标准化后的指标值，min（xi）为该指标在所有时间序列中的最小值；max（xi）为该指标在所有时间序列中的最大值。

（三）成都城市水安全总体情况

根据主成分分析的模型和原理，采用SPSS18.0软件对成都水安全情况进行分析，根据因子得分矩阵和标准化后的指标数据，以旋转后的各公共因子的方差贡献率占总方差贡献率的比重为权重计算加权平均分，得出2010～2015年成都水安全综合得分情况，从表2看出评价期成都水安全总体情况有所改善。

三、特大城市水安全的主要影响因素

根据对2010～2015年成都城市水安全的SPSS分析结果，按照因子提取中主成分法默认的特征值大于1的提取原则，当提取到五个主因子时，解释的方差贡献率（见表3）达到100%，说明新的五个主因子完全保留了原始数据的信息，以此五个主因子分析可大大减少原始数据的复杂性。

从旋转后的因子载荷表（见表4）可以看出，第一个主因子（F1）上占有较高载荷的因子为：GDP增长率、万元工业增加值用水量、用水总量、人均生活用水量、第一产业用水率、生态用水率、农田灌溉亩均用水量、万元GDP用水量、城镇生活污水处理量、人均GDP、人均水资源量、城市化率、用水普及率、万元工业增加值废水排放量、工业固废综合利用率，主要反映的是水资源量和用水方式的影响，可以解释为水资源和用水安全因子；第二个主因子（F2）上占有较高载荷的因子为：水的生产和供应投资、各类蓄水工程蓄水总量、生活自来水供水率，主要反映的是供水的影响，可以解释为供水安全因子；第三个主因子（F3）上占有较高载荷的因子为：水质监测断面达标比例、城区污水处理率，主要反映的是水环境质量的影响，可以解释为水环境安全因子；第四个主因子（F4）上占有较高载荷的因子为：降水量、洪涝灾害直接经济损失，主要反映的是对洪涝自然灾害的治理能力，可以解释为洪涝灾害安全因子；第五个主因子（F5）上占有较高载荷的因子为建成区绿化覆盖率和水利管理投资，主要反映的是水安全管理的影响，可以解释为水安全管理因子。

从表3中可以看出，水资源和用水安全因子（F1）的贡献率为56.87%，供水安全因子（F2）的贡献率为14.14%，水环境安全因子（F3）的贡献率为10.46%，洪涝灾害安全因子（F4）的贡献率为10.39%，水安全管理因子（F5）的贡献率为8.14%。此五个因子可以看做是成都城市水安全的主要影响因素。

四、特大城市水安全保障的

约束问题

根据五个主要因子在2010～2015年得分的变化情况和成都发展趋势的要求，成都城市水安全保障的约束问题有五个。

（一）水资源短缺问题严峻

水资源和用水安全因子（F1）的贡献率为56.87%，水资源与用水安全因子是成都城市水安全保障最重要的影响因子。2013～2015年因子得分逐渐减小，说明水资源和用水安全压力逐渐增大。2015年成都人均水资源量452立方米，已经低于世界公认的500立方米极度缺水标准，主要表现为工程性缺水、区域性缺水、水质性缺水和配置性缺水问题，河道生态用水量和用水总量控制指标已经不足。特别是成都天府新区、天府国际机场及临空港经济区建设的加快推进，相关地区经济社会将迎来快速发展期，预计到2020年，仅天府新区水资源缺口将达约3.42亿立方米。

（二）供水安全保障压力大

根据供水安全因子（F2）历年得分情况，2011年后，得分情况逐渐减少，说明成都供水安全保障压力逐渐增大。目前，成都供水水源较单一，中心城区和多个区（市）县、乡镇饮用水源均来自岷江，集中饮用水备用水源不足，应对水安全突发事件能力较为薄弱。历年来成都供水投资并未有大幅度增加，加上水资源开发强度已达80%，远远超过国际公认的40%水资源开发警戒线，各类蓄水工程的容量已不能满足经济和社会发展的需要。

（三）水环境安全保障仍需增强

根据水环境安全因子（F3）历年得分情况，成都水环境安全并未有太大改善。根据水质监测数据，成都水环境总体质量有所改善，但是随着经济发展，新的水环境问题不断出现，水环境治理压力不断增加，水环境安全保障能力仍需增强。随着城市不断发展，成都河道形态受到影响，部分河渠的灌溉、景观功能消失，仅剩下区间排洪功能，另有部分河渠演变为纳污通道，特别是中心城区现状污染物入河量大于纳污能力，加上河道生态环境用水缺乏，黑臭河道沟渠治理难度较大。

（四）洪涝灾害安全保障责任重大

根据分析结果，2010～2015年成都洪涝灾害安全因子得分逐渐增加，说明洪涝灾害安全保障能力逐渐增强。但是随着城镇化高速发展、城市下垫面硬化和热岛效应加剧，在遭遇极端天气和强降雨的情况下，内涝威胁仍然存在。另外，成都地处龙门山断裂带东缘，西部龙门山和东部龙泉山区存在多处地质灾害易发区，“十三五”时期，成都提出了建设全面体现新发展理念的国家中心城市的战略目标，对城市整体品质提出了更高的要求，也对主要江河堤防防洪和山洪地质灾害安全保障提出了更高的标准。

（五）水安全管理能力仍需提升

成都水安全管理因子（F5）历年得分并未明显改善，水安全管理机制尚未完全理顺。成都水利管理投资额历年变化不大，与经济社会的快速发展不适应，水安全基础设施对社会资金以及金融资本吸引力不强，市场多元化、多渠道投资渠道尚未形成。

五、特大城市水安全

保障体系构建思路

（一）高效集约的用水安全保障体系

落实最严格的水资源管理制度，健全取用水总量控制指标体系，建设城市用水总量控制目标体系，严格控制用水总量。加强需水管理，推进重点领域节水，实施高效农业节水行动，推广应用渠道防渗、管道输水、喷灌、微灌等节水灌溉技术；加强工业节水，结合《四川省用水定额》修订工作，确定全市高耗水行业企业名单及产品名单，制定并完善成都高耗水行业的取水定额；对不达标的城镇供水管网进行更新和改造，使供水管网漏损率降至10%以下；建设海绵城市，增加对雨洪等资源的利用率。推进水生态文明试点城市建设和节水型社会载体创建，培养公民节水意识，构建节水型生产方式和消费模式，形成高效集约的节约用水保障体系。

（二）安全优质的全域供水安全保障体系

依托现有供用水格局，构建完善的全域供水保障体系。以增强本地水、提高过境水、扩大非常规水利用为主要手段，建设供水水源工程，增加全域供水能力、优化供水结构。推进自来水厂和配套供水管网建设，提高城乡一体化供水体系建设，完善“中心城区集中供水、近郊区水量补差、远郊区自成体系”的全域供水格局。加强饮水安全体系的建设和监管，通过加强饮用水源保护，强化水厂生产运行监管，加密出厂水、管网末梢水水质监测，实现从水源到水龙头全过程监管的供水水质安全保障。

（三）和谐生态的水环境安全保障体系

核定成都 “河、湖、库”水功能区纳污能力，构建合理的城市水网体系。开展河湖湿地水生态修复，构建城市生态圈，增加水面面积和蓄水能力，提升水生态品质和水资源利用效率。提升污水处理厂网建设标准，新建城区实施雨污分流排水體制。提升污泥处理处置能力，推进污泥稳定化、无害化和资源化处理处置。采取截污控源、治理内源，活水循环、清水补给，净化水质、生态修复等措施，对城市黑臭水体实施综合整治。改善农村水环境和河流生态，实现城乡水环境治理由流域治理向全域治理转变，构建和谐共生的城乡水环境安全保障体系。

（四）完备可靠的防汛减灾安全保障体系

综合采取堤防建设与河道疏浚相结合，工程措施和非工程措施相结合，整治江河与综合利用相结合，防洪工程建设与洪水资源利用相结合，防洪达标与景观环境生态效益相结合的措施，使全域的江河洪水、城市内涝、山洪灾害得到有效控制和解决。充分利用水库工程、防洪工程作用，建立全河道防洪治理体系；分类推进海绵城市建设，增加城市建成区降雨就地消纳和利用率；以防为主，防治结合，扩展城区暴雨内涝监测预报预警系统，提高山洪灾害综合防治能力。构建 “一城、两江、三区、五河、七镇”的全域防洪总体布局，形成覆盖全域的防洪减灾保障体系。

（五）良性发展的新型水安全管理保障体系

全面推行“河长制”，设立总河长领导下“三级党政、四级管理”的市、县、镇、村四级河长管理体系，推动水资源管理、水污染防治、水环境治理、水生态修复、水域岸线及堤防管护工作顺利开展，实现江河湖库科学治污、有效管理、依法保护和合理利用。推进水安全保障投资供给侧改革，探索拓宽水安全保障设施建设资金来源渠道，鼓励和吸引社会资本投入建设，积极发展PPP等新型水安全保障项目融资模式。强化水安全管理科技创新，加强先进实用水安全管理技术的研发与推广，鼓励建设水安全管理高新技术研究中心，组建专门机构，搭建水安全管理科技信息平台，推动信息化与水安全管理现代化的深度融合。

[参考文献]

[1]陈雷.新阶段的治水兴水之策[J].求是，2013（2）：56-58.

[2]谢中起，吕明丰，龙翠翠.浅谈当前城市水资源现状及发展对策.绿色大世界，2007（Z1）：83-84.

[3]洪阳.中国21世纪的水安全[J].环境保护，1999（10）：29-31.

[4]成建国，杨小柳，魏传江等.论水安全[J].中国水利，2004（1）：21-23.

[5]陈绍金，施国庆，顾琦仪.水安全系统的理论框架[J].水资源保护，2005（3）：9-11.

[6]张翔，夏军，贾绍凤.水安全定义及其评价指数的应用[J].资源科学，2005（3）：145-149.

[7]刘梦，姜世中，王芳香.基于熵权物元模型的成都市水安全评价[J].安徽农学通报，2016，22（11）：78-81.

[8] Hanne S，Lars K P，Dale R，et al. Discursive biases of the environmental research framework DPSIR[J].Land Use Policy，2008（25）：116-125.

[9]黄玉宝，徐刚，王虎.基于熵权法的重庆市水安全时间变化研究[J].西南师范大学学报（自然科学版），2013（5）：127-133.

Abstract：Water security of megalopolis influence on its economic and social safety， and it is an important foundation for sustainable development. Take Chengdu as a typical example， this paper use the model of DPSIR to establish the index system of water security assessment in Chengdu. Some important factors and constraints are selected through the principal component analysis， and the water safeguarding system is ultimately built on five systems. This paper in order to providing some reference for the construction of water safety system of megalopolis.

Keywords：Megalopolis；Water security；Safeguarding system；DPSIR model；Principal Component Analysis ；Chengdu

（收稿日期：2017-05-31 責任编辑：垠 喜）