基于层次分析法的我国海水淡化开发利用潜力评价方法研究

(自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所,天津 300192)

我国沿海地区水资源短缺,随着国民经济和社会发展,对于水资源的需求更加迫切。海水淡化是水资源的开源技术,为缓解水资源短缺问题,沿海多地发布实施海水淡化政策规划,计划建设海水淡化工程。但因为种种原因,很多地方规划目标未能如期实现,且差距较大。为促进我国海水淡化健康快速发展,科学评估沿海地区海水淡化发展潜力,借鉴了水资源开发利用、农业灌溉节水、污水再生利用、可再生能源开发、旅游发展等有关领域潜力评价方法[1-16],采用层次分析法(AHP)对海水淡化开发利用潜力进行评价。

1 我国海水淡化开发利用潜力评价指标体系

1.1 影响海水淡化开发利用潜力的指标

层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)是美国著名运筹学家Satty 等人在20 世纪70 年代提出的一种定性和定量分析相结合的多准则决策方法,也是现代综合评价方法中使用较多的一种方法。

为评价我国海水淡化开发利用潜力,笔者把评价准则分成3 个方面,分别是政策因素、社会经济因素、技术条件。在各评价准则中,与潜力正相关的指标为正向指标,用“ +”标识,即指标值越大评价越好;反之为负向指标,用“ -”标识,即指标值越小评价越好。

a.影响我国海水淡化开发利用潜力的政策因素。目前,在我国海水淡化产业发展条件下,沿海地方各种常规水资源及非常规水资源政策直接影响各地海水淡化发展潜力。针对我国水资源管理政策和措施,参考其他水资源潜力评价做法,笔者提炼出8项指标来反映政策因素的影响,分别是:-人均水资源量(m3)、-传统水源供水量(亿m3)、-其他开源措施供水量(亿m3)、+生活水水价(元/m3)、+生活用水量(亿m3)、+工业用水量(亿m3)、+人均综合用水量(m3)、+海水淡化优惠政策。

b.影响我国海水淡化开发利用潜力的社会经济因素。发展海水淡化对保障国民经济和社会发展具有重要意义。社会经济发展,对海水淡化的需求随之增加。本文提出的社会经济影响因素分别为:+万元国内生产总值用水量(m3)、+人口自然增长率(%)、+地区生产总值指数(无量纲)。

c.影响我国海水淡化开发利用潜力的技术条件。海水淡化技术的进步对海水淡化产业发展具有显著的支撑作用。但对于各沿海省区市来说,在全球一体化的环境下,无论当地是否拥有海水淡化技术支撑院所、企业,其获得国内外成熟海水淡化技术的便易程度是均等的。而沿海各省(区、市)海水淡化工程规模以及拟建海水淡化规模可以在一定程度上体现出当地在建设海水淡化工程方面的技术经验。因此,笔者提出的技术条件指标包括:+海水淡化工程规模(万m3/d)、+拟建海水淡化工程规模(万m3/d)。

图1 为我国海水淡化开发利用潜力评价指标体系。

图1 我国海水淡化开发利用潜力评价指标体系

1.2 指标权重计算

为了得出我国沿海各省(区、市)海水淡化开发利用潜力的评价结果,需要确定指标体系各层次的权重。通过构造两两比较判断矩阵、层次单排序、层次总排序、一致性检验,计算出我国海水淡化开发利用潜力评价指标权重值,如表1 所示。

2 沿海省(区、市)海水淡化开发利用潜力测算

2.1 评价数据来源

以辽宁、天津、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南等沿海省、自治区、直辖市为研究对象。其中,人均水资源量、人口自然增长率、地区生产总值指数等指标数据来源于国家统计局2017 年数据;传统水源供水量、其他开源措施供水量、生活用水量、工业用水量、人均综合用水量、万元国内生产总值用水量等指标数据来源于《2017 年中国水资源公报》;海水淡化优惠政策指标数据根据沿海各地方出台的海水利用政策规划情况进行打分赋值;生活水水价指标选取该省(区、市)主要海水淡化应用城市居民自来水第一阶梯水价,海水淡化工程规模指标数据来源于《2017 年全国海水利用报告》[17];拟建海水淡化工程规模指标数据来源于国家及沿海地方海水利用相关规划等。表2 为沿海省(区、市)各评价指标原始数据。

表1 我国海水淡化开发利用潜力评价指标及权重

2.2 指标数据标准化方法

为增强指标数据的可比性,需要对数据进行标准化处理,将计量值统一在标准化0～1 的范围中。由于处理的解释因子中存在正向指标和负向指标,正向相关指标采用式(1)处理,负向相关指标采用式(2)处理,结果见表3。

本文对各个解释因子采取极值标准化处理,公式为

表2 沿海省(区、市)各评价指标原始数据

表3 沿海省(区、市)海水淡化开发利用潜力评价体系指标数据标准化

式中:Zi为标准化后的指标值;Xi为某项解释因子指标中的一个数值;Ximax为某项解释因子的最大值;Ximin为某项解释因子的最小值。

2.3 沿海各省(区、市)海水淡化发展潜力值

根据层次分析法得到各指标排序权重以及各指标标准化的数值,计算出我国各沿海省(区、市)海水淡化发展潜力值(表4)。

表4 沿海省(区、市)海水淡化发展潜力值

由表4 可以看出,在综合考虑了水资源现状、海水淡化产业政策情况、国民经济社会发展需求、海水淡化发展现状等情况下,我国各沿海省(区、市)开发利用海水淡化的潜力由大到小分别是:河北、浙江、山东、天津、江苏、辽宁、海南、广东、广西、上海、福建。

3 推进我国海水淡化开发利用的相关建议

a.明确海水淡化水的战略定位,逐步提升海水淡化水在水资源配置体系中的比例。充分释放已建海水淡化工程产能,强化配置手段,明确海水淡化水作为重要水源纳入沿海地区水资源配置体系,并逐年提高其比例,构建多水源供水保障体系。

b.以试点示范推进海水淡化在沿海规模化的应用。选取青岛、天津等需求迫切的沿海缺水城市,开展规模化海水淡化供水应用试点工作,实现海水淡化水为工业、市政不同领域供水的典型示范,并向全国推广。

c.加大财政资金对海水淡化的投入和补贴。建议国家及地方财政对海水淡化工程建设给予适当的建设投资补贴,推动地方政府对淡化水实行政府购买,建立海水淡化水入管网差额补贴以及电价优惠等政策,降低企业制水成本。

d.加强海水淡化技术的自主创新。建议国家对海水淡化科技创新予以集中投入,重点突破反渗透膜、能量回收装置、海水高压泵等“卡脖子”技术装备,促进技术产业迭代升级,提升海水淡化自主创新能力和核心竞争力。