基于量化赋值法的农业用水定额评估

穆贵玲，张 康，郑江丽，王建国

（1.珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东广州 510611；2.水利部珠江河口治理与保护重点实验室，广东广州 510611）

0 引言

用水定额管理是节水工作有效落实的手段和保障，2021年水利部《关于建立健全节水制度政策的指导意见》（水资管〔2021〕390号）提出建立健全节水监督管理制度，强化用水定额管理，加强用水定额在取水许可、计划用水等领域的执行力度。

用水定额是一个动态指标，其制定、完善和实施也是一个随着经济社会发展而不断调整的动态过程。随着经济社会的发展、产业结构的调整以及节水工作的不断深入，现行用水定额可能存在不完善、细化不够和定额标准与当前用水实际存在差距等一系列问题，并可能最终导致用该定额标准指导的用水户总体用水效率不高，弱化用水定额限制和引导节约用水的作用。建立行之有效的用水定额评估、评价体系是规范用水定额编制、强化用水定额管理的基础性工作。同时，用水定额的评估涉及到的影响因素较多，不同的影响因素具有不同的量纲和变化范围，用任何单一指标来评价用水定额都难以全面地反映各因素的变化和评价对象的影响。

目前，一方面，用水定额评估的评估工作在各地都受到重视，并开展了大量的研究与实践，如张丽等［1］采用主观概率值法和横向比较法对三亚市工业用水定额进行对比分析；黄燕等［2］采用类比法、规范比较法对海南省城镇生活用水定额进行了合理性评估；乔志刚等［3］采用对比分析法对内蒙古服务业进行了“四性”（覆盖性、合理性、实用性、先进性）评估；邓方方［4］采用对比分析法对天津取水定额先进性进行了评估；郭映等［5］采用对比分析法对松辽流域农业灌溉用水定额“四性”进行了评估；钱龙娇［6］采用对比分析法对河南省工业用水定额先进性进行了评估；许一等［7］采用横向和纵向的对比分析方法对河南省农业用水定额“四性”进行了评估。但现行的用水定额评估以定性评估为主，主观性较强，容易导致评估结论以不同的评价主体而异。

另一方面，我国用水定额定量评估因子各地有所不同，尚未形成统一的评估指标体系，给各地横向对比造成了困难。如，赵博等［8］基于层次分析法和模糊综合评判法，建立了23 项指标对辽宁省用水定额的实用性进行了评估；焦军［9］采用多层次灰色关联综合评判法，建立了“四性”19项指标对黄河流域各省区火电行业用水定额进行评估，从而确定流域各省区用水定额的相对优劣程度；邓敏慧等［10］基于投影寻踪法建立了4 项指标对长江流域火电行业取用水定额进行了多目标评价；李奎等［11］通过云模型改进的模糊层次分析法建立了“四性”17 项指标对黄河流域火电行业用水定额进行评估。刘紫薇［12］采用多层次灰色关联模型，建立了“四性”13 项指标对陕西省、宁夏回族自治区、内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区以及青海省的农业用水定额进行评估；施胜利［13］运用层次分析法和专家咨询法，以覆盖性、合理性、先进性、实用性、公平性为准则，设计了打分表，评判了上海市用水定额体系。韩金旭等［14］采用多层次灰色关联模型建立了“四性”17 项指标对黄河相关省区火电行业用水定额进行评估；刘曾美等［15］采用系统层次模糊优化模型建立4 个子系统20 项指标对江西工业用水定额合理性进行评估。

为克服目前用水定额评估以定性评估为主、主观性较强和部分定量评估因子各地有所不同、尚未形成统一的评估指标体系等缺点，基于水利部《用水定额评估技术要求》（办资源函［2015］820 号）（以下简称《技术要求》），提出量化赋值法，以期为我国各省区用水定额评估提供参考依据。

1 量化赋值法的建立

为强化用水定额管理，做好用水定额评估工作，全面结合《技术要求》，从宏观角度出发，定量评估省级行政区用水定额是否适应于该省的实际生产生活，是否成为促进节水型社会建设的有力抓手，并适时推进用水定额修订工作，这里提出量化赋值法。量化赋值法是针对《技术要求》中的评估内容，建立包含“四性”的评估指标体系，确定指标体系的指标权重，定量对用水定额进行评估。

1.1 资料收集与指标构建

（1）收集整理用水定额评估相关工作报告及文献，提炼用水定额评估国内外研究进展，总结现状存在的问题。

（2）根据《技术要求》，结合行业实际情况，在“四性”评估基础上，研究建立农业用水定额评估指标体系。

确定目标层为用水定额综合水平，准则层为覆盖性水平、合理性水平、先进性水平和实用性水平，指标层为影响准则层的具体指标，从而建立评估对象评价指标体系。农业用水定额评估指标体系包括覆盖性、合理性、先进性和实用性4个层面共10个具体指标，详见表1。

表1 农业用水定额评估指标体系Tab.1 The evaluation index system of agricultural water quota

农业用水定额的先进性采用与相邻省级行政区对应农业分区的“相对偏离度”进行评估，其计算公式为：

式中：μi为第i个农业分区选定作物的先进性评估值；Di评为被评估省区第i个分区选定作物的定额标准；Di邻为气候、地形条件相似的相邻省区对应农业分区选定作物的用水定额标准。

由于仅对各农业分区选定作物进行评估难以说明被评估地区用水定额标准的总体先进程度。拟定对各农业分区选定作物的“相对偏离度”取算术平均值，计算选定作物的“平均偏离度”和被评估地区的“综合偏离度”。

1.2 指标权重及评估标准确定

《技术要求》对先进性评估制订了“宽松”、“合理”、“严格”三个等级，考虑评估体系的完整性，将覆盖性评估、合理性评估、实用性评估、先进性评估均按此划分为3个等级。参考定额制修订方法的冒泡排序法，其采用80%达到的用水水平对应的定额值作为通用值，20%水平定额值选择确定先进值。对于越大越优的指标采用0.8 作为宽松与合理的分界，对于越小越优的指标采用0.2 作为宽松与合理的分界。“四性”评估标准见表2。采用加权平均法对农业用水定额“四性”进行评估。

表2 评估标准表Tab.2 The evaluation criteria

（1）覆盖性。农业用水定额由于作物种类多，相对渔业和牲畜用水定额要复杂的多。在实践中，农业灌溉用水量要远大于渔业和牲畜用水量，是各级政府部门关注的重点内容，也是农业用水定额编制或修订的重点内容，因此考虑赋予较高的权重系数。采用“专家赋分法”确定农业灌用水定额权重系数为0.8，渔业用水权重系数0.1，牲畜用水权重系数0.1。

（2）合理性。合理性评估包含4项指标，采用“专家赋分法”确定各指标权重：一为灌溉用水定额是否按省内分区制订，权重为0.2；二为是否按照不同保证率制订，权重为0.2；三为是否定期或适时进行修订，权重为0.2；四为用水定额是否符合现状用水水平，权重为0.4。

（3）实用性。农业用水定额实用性方面共2 项指标，即评估农业用水定额是否应用于农业用水管理、相关农业规划制订等工作。采用“专家赋分法”确定2项指标权重均为0.5。

（4）先进性。与相邻省级行政区对比，采用“相对偏离度”1项指标。

2 实例应用

2.1 研究区域概况

广西壮族自治区地处我国南疆，全区共分为14个地级市、9个县级市、49 个县、12 个自治县、41 个市辖区。根据《2021 年广西统计年鉴》，2020 年全区粮食种植面积280.61 万hm2，油料种植面积26.22 万hm2，甘蔗种植面积87.48 万hm2，蔬菜种植面积153.59 万hm2，果园面积135.257 万hm2。根据《2020 年广西壮族自治区水资源公报》，2020 年广西总用水量为261.1 亿m3，其中农业用水量186.9 亿m3，占总用水量的71.5%。

广西《农林牧渔业及农村居民生活用水定额》（DB45∕T 804-2019）（以下简称“《广西农业定额》”）在DB45∕T 804-2012基础上修订，由广西壮族自治区市场监督管理局于2019 年12月25 日以地标形式发布，2020 年1 月30 日实施。该标准制定了农业、林业、畜牧业、渔业共4 大类27 种类别58 种产品990 个用水定额值。

2.2 数据来源

定额数据来自《广西农业定额》《贵州省用水定额》（DB52∕T 725-2019）《云南省用水定额》（云水发〔2019〕122 号）《湖南省用水定额》（DB43∕T 388-2020）《广东省用水定额 第1 部分：农业》（DB44∕T 1461.1-2021）《水利部关于印发水稻等七项农业灌溉用水定额的通知》（水节约〔2020〕214 号）。农作物播种面积数据来自《2021 年广西统计年鉴》。水资源数据来自2015～2020年《广西壮族自治区水资源公报》。灌区实际用水数据来自现场实测数据。

2.3 评估结果

2.3.1 复杂指标计算

X7：根据《广西壮族自治区水资源公报2019 年》，2019 年属于平水年，与平水年进行对比。广西农田灌溉用水量最大，农田灌溉用水占全区总用水量的60.9%。本次重点收集以水稻为主要作物的灌区平水年的实际用水水平。绝对偏离度指标是指现状用水水平偏离用水定额标准的绝对程度，其计算公式为：

式中：D实为实际现状用水水平指标；D标为现行用水定额标准值。

本次收集了桂西片、桂北片、桂南片以及桂中片中的4个灌区的2019 年净灌溉用水量作为水田作物的用水现状水平典型灌区，其中灌区的选取综合考虑区域的覆盖性、数据的完整性、地形、土壤、气候等自然条件、水资源特征、农业节水灌溉发展水平及管理水平等因素。各灌区实际单位面积灌溉用水量与定额标准对比见表3。从样本灌区水稻单位面积用水量与定额标准对比结果可知，实际单位面积用水量与定额的差距均小于20%，现状用水水平符合度为1。

表3 不同分区样点灌区用水统计Tab.3 The water consumption statistics of sample irrigation areas in different districts

按照量化赋值法，广西农业用水定额合理性评估值为0.8，评估结果为“合理”。

X10：与广西邻近的有贵州、云南、湖南、广东等4 个省级行政区，共涉及桂东、桂西、桂北共3 个农业灌溉用水分区。桂西区与云南滇东南区II-1 区、贵州黔西南温热中春旱区V 区和黔东温暖重夏旱区II 区相邻，桂北区与湖南湘西及湘西北山区I区、湘中山丘区Ⅳ区和湘南山丘区Ⅱ区相邻，桂东区与湖南湘南山丘区Ⅱ区、广东GFQ1、GFQ2、GFQ3相邻。

因广西用水定额采用田间定额，频率为85%，而云南、湖南用水定额采用田间定额，频率为75%，贵州用水定额采用田间定额，频率为80%，广东用水定额采用渠首定额，频率为75%。为解决定额位置和频率不一致问题，本次采用水利部印发的148个二级分区对应的用水定额进行相邻区域的对比分析。本次评估以多数省级行政区具有的农作物种类为代表进行对比分析，主要包括水稻、玉米、大白菜、黄瓜、番茄等5 类。广西与相邻省级行政区用水定额对比情况（P=75%）见图1。

图1 各分区与相邻省区用水定额对比Fig.1 The comparison of water quota between each division and adjacent provinces

桂西区的水稻、玉米、黄瓜定额值较滇东南区II-1 区偏小，较黔西南温热中春旱区V区、黔东温暖重夏旱区II区偏大；大白菜定额较相邻区均偏小；番茄用水定额较相邻区均偏大。桂东区的水稻定额值较GFQ2区偏小，较其他相邻区均偏大；玉米定额值较相邻区均偏小；大白菜、黄瓜、番茄定额值较湘南山丘区Ⅱ区偏小，较其他相邻区均偏大。桂北区的水稻定额值较相邻区均偏大；玉米定额值较湘西及湘西北山区I区偏大，较湘南山丘区Ⅱ区、湘中山丘区Ⅳ区偏小；大白菜、黄瓜和番茄定额值均较相邻区偏小。

按照量化赋值法，计算广西与相邻省级行政区各类作物的平均偏离度和综合偏离度，详见表4，得到综合评估值为14.74%，评估结论为“合理”。

表4 广西各类作物与相邻省平均偏离度 %Tab.4 The average deviations of various crops between Guangxi and adjacent provinces

2.3.5 结果

（1）农业用水定额覆盖率评估值为91.60%，因此，广西农业用水定额覆盖性为“严格”。

（2）从样本灌区现状用水水平来看，广西水稻用水水平与定额值的差距较小，合理性评估值为80.00%，广西农业用水定额合理性为“合理”。

（3）广西农业用水定额已应用于农业用水管理、相关农业规划制订等工作，实用性评估值为100%，因此广西农业用水定额实用性为“严格”。

（4）广西农业用水定额先进性综合评估值为14.74%，因此农业用水定额先进性为“合理”。

表5 广西农业用水定额各指标评估Tab.5 The evaluation various indicators of agricultural water quota in Guangxi

表6 广西农业用水定额评估结果及建议Tab.6 The evaluation results and suggestions of agricultural water quota in Guangxi

3 结论与讨论

（1）量化赋值法是全量化评价的方法，且与《技术要求》紧密结合，克服了目前专家法以定性评估为主的主观性、部分定量评估未形成统一的评估指标体系，以及评分表法主要服务于最严格水资源管理制度考核的缺陷，可为我国各省区用水定额评估提供参考依据。

（2）广西农业用水定额覆盖性评估结论为“严格”，合理性评估结论为“合理”，实用性评估结论为“严格”，先进性评估结论为“合理”。建议下次修订增加油菜籽、芝麻用水定额，并复核水稻、玉米、番茄用水定额。

（3）建议加强农田灌溉试验站建设及维护力度，保证各农业分区均有专门的农田灌溉实验站，积累农田灌溉试验资料，农田灌溉用水定额标准的确定以农田灌溉试验站的数据为准。建议建立完善的用水定额管理制度，加强农业用水计量，促进定额管理更好落到实处。