水資源需求合理性評價——以邯鄲市為例

董 琳，宋秋波，胡寧寧

（1.海河水利委員會科技咨詢中心，天津 300170；2.天津市中水科技咨詢有限責任公司，天津 300170；3.黑龍江省航道局，黑龍江 哈爾濱 150026）

1 水資源需求合理性評價概述

水是重要的戰略資源，水資源與社會、生態相互耦合，組成水資源復合系統 ，保障居民基本生活、支撐經濟社會發展、維持生態環境健康，是社會經濟系統賴以存在和發展的物質基礎。

傳統的水資源管理較多強調水利如何盡最大潛力保障和滿足經濟社會快速發展，一方面較少考慮自身水資源稟賦和承載能力對經濟社會發展的約束作用，另一方面也較少地站在其他行業或領域審視水資源的合理需求。在過去的經濟發展模式中，工業園區、開發區的大量建設固然為經濟發展帶來了強大的集聚效應，也導致區域水資源需求的不均衡性，自然、社會資源的需求因此過度集中，排放的生產生活廢棄物又造成環境污染；作為用水大戶的農業不得不采用污水或大量超采地下水，生態環境用水受到嚴重擠占。在高速發展的背后，水資源供需矛盾愈發突出，如何統籌協調經濟、社會、生態、水資源4個復雜系統之間的關系和確立合理的水資源需求成為需求管理的重要任務。

目前，全國各地出臺法規，限制石油石化、建材化工、造紙等高耗水行業發展，使對水資源無序開發利用的問題得到緩解，但是經濟發展作為水資源需求的主要驅動因素之一，其發展趨勢是可以預期不斷增長的，因此水資源需求也不可避免地呈現增長的趨勢。

基于水資源需求的多元化特點，要確定一個兼顧資源有限、經濟增長、人口增加、生態建設諸多因素的合理的水資源需求，需要考慮各方面的需求以及相互之間的關聯程度。如，人口增長、城市化進程加快、經濟發展對水資源需求的增長起促進作用，資源稟賦對水資源需求的增長起制約作用。因此，判斷水資源的需求是否合理，要以經濟社會與生態環境可持續發展、水資源高效與可持續利用為衡量準則，確定一個既適應經濟社會發展趨勢又符合水資源承載能力的合理需求。筆者采用層次分析法，通過建立梯階層次模型，對水資源需求合理性進行定量研究。

2 水資源需求合理性評價模型體系構成

2.1 評價因素的選取

水資源需求合理性評價是在特定區域范圍內，通過對需求的分解，進而進行的評價。從系統和宏觀的角度認識水資源需求，必須保證各部門、各地區之間的公平性、水資源利用的效率以及發展的可持續性，這也是水資源需求管理的目標，據此衡量部門間和地區間水資源需求的合理程度。

判斷一個區域水資源需求是否合理，主要以“水資源—社會—經濟—環境”這一復合系統是否實現了公平、效率和可持續發展為標準。區域水資源需求合理性評價指標體系不僅要體現該區域水資源本身的特征、開發、利用、管理狀況，還要反映水資源系統與社會、經濟、環境系統的協調發展狀況以及復合系統的可持續發展能力。

考慮到區域水資源特點、社會經濟發展的不平衡、水資源開發利用程度的差異等，在參考國內外相關研究的基礎上，選取與水資源系統有關的主要指標，將水資源需求合理性評價指標體系分成3個層次，分別為目標層、準則層和指標層。目標層即為水資源需求合理，準則層分別為資源利用、社會、效益、生態合理，同時提出衡量準則層是否合理的具體指標，見表1。

表1 水資源需求合理性評價指標體系

2.2 評價方法

層次分析評價方法 （AHP，Analytic Hierarchy Process）常用于多目標決策方法。它把復雜問題分解成梯階層次結構，將下層因素相對于上層因素進行兩兩比較判斷，構造判斷矩陣，通過計算判斷矩陣、一致性檢查和層次排序，得到各因素的組合權重，通過排序結果分析和解決問題。

層次分析法把人的主觀判斷用數量方式表達和處理，實現了定性和定量分析的結合，因而大大提高了系統評價的有效性、可靠性和可行性。這樣，可以根據計算結果判定水資源需求的合理水平及發展變化。

2.3 指標權重的確定

（1）判斷矩陣構造：運用層次分析法，通過邀請不同領域的專家根據上述建立的水資源需求合理性評價指標體系進行構造判斷矩陣，再綜合分析研究最終確定判斷矩陣，進而進行指標權重的計算。表2為專家給出的準則層判斷矩陣。

表2 準則層判斷矩陣

（2）權重計算：采用方根法近似計算判斷矩陣的最大特征值與特征向量，計算步驟如下：第一步，計算判斷矩陣每行元素的幾何平均值，得到=（，…，）T；第二步，將歸一化，得到＝（，…，n）T。 其計算公式分別為：

式中：aij為判斷矩陣第i行第j列元素。

經計算，得出準則層的判斷矩陣的權向量為（0.533，0.082，0.114，0.271），最大特征值（λm）為4.17。

（3）一致性檢驗：設判斷矩陣A的最大特征根為λmax，其相應的特征向量為W，將W 歸一化，進行一致性檢驗：

式中：CI為一致性檢驗指標；n為判斷矩陣的階數；CR為隨機一致性比率；RI為隨機一致性指標。

經檢驗，計算一致性指標（CI）為0.056，隨機一致性比率（CR）為0.063＜0.1，可以認為判斷矩陣的一致性可以接受。

（4）層次總排序：層次總排序是計算同一層次所有元素對于最高層 （目標層）相對重要性的排序權值，這一過程是由最高層次到最低層次逐層進行的。

表3 層次權重總排序

（5）數據標準化：由于各個指標的量綱不同，其絕對值數量級也相差很大，為了比較其大小，需要對其各分量進行歸一化處理。假設對一個地區的水資源需求合理性情況研究時期為m年，則在該研究時期內就有m個水資源需求合理性指標值。假設m個水資源需求合理性指標值為 （j=1，2，…，m），再設每個水資源需求合理性指標值由m個具體指標確定的分量組成，即有 Ej=（E1j，E2j，…，Emj）。 歸一化處理后，，…，其中，計算公式為：

（6）綜合評價：通過計算，得到水資源需求合理性綜合評價值。綜合評價值與水資源需求的合理性呈正相關，得分越高，水資源的需求越合理。

3 以邯鄲市為例進行水資源需求合理性評價

3.1 邯鄲市基本情況

邯鄲市2007年總人口896萬人，其中城鎮人口219萬人；國內生產總值達到1 609.5億元，其中第一、第二、第三產業增加值分別為219億、839億和551億元，在第二產業中工業增加值744億元；現狀耕地面積65.2萬hm2，有效灌溉面積54.45萬hm2；糧食產量423.3萬t。邯鄲市2000—2007年經濟社會指標，見表4。

表4 邯鄲市2000—2007年經濟社會指標

邯鄲市1956—2000年平均年降雨量552 mm、徑流量6.18億m3，多年平均年地下水資源量為12.64億m3。地表水資源量加地下水資源量并扣除兩者之間的重復量，邯鄲市多年平均年水資源總量為 15.53 億 m3。

邯鄲市2007年供水總量18.71億m3，其中地表水4.98億m3、地下水13.13億m3、微咸水及再生水等非常規水源0.60億m3。用水方面，城市生活1.00億m3（含三產及生態環境），工業2.81億m3，農村居民生活0.93億m3，農田灌溉12.84億m3，林牧漁業1.12億m3。2000—2007年邯鄲市用水變化趨勢，如圖1所示。

圖1 邯鄲市2000—2007年用水變化趨勢

3.2 水資源需求合理性評價

通過搜集資料，根據上述建立的水資源需求合理性評價模型，對邯鄲市2005—2010年的水資源需求情況進行分析計算。

以邯鄲市2005—2020年 （2010年以后為預測值）的指標數據為基礎，以每年指標占15年指標總和的比例作為指標值，計算2005—2010年各年指標的標準值，以每個指標的標準值與對應權重的乘積作為計算合理性得分的結果，見表5。

表5 邯鄲市2005一2010年用水資源需求合理性評價

4 水資源需求合理性評價結論

4.1 指標的排序和結果

從指標權重的結果來看，準則層排序第1位的是水資源開發利用合理，在評價指標中所占比重超過50%，此后依次為生態環境合理、效率合理、社會合理。從各指標層的綜合權重來看，排名第1的是水資源開發利用率、綜合權重為0.426，第2名是生態用水率、綜合權重0.203，第3名是地下水利用指數、綜合權重0.107。由此可見，對于合理性評價結果起主導作用的因子是合理開發利用水資源、生態用水需求以及地下水壓采。相對地，與社會生產相關的農業灌溉水利用系數、工業用水重復利用率、管網漏損、人均用水量等指標權重較輕。

4.2 評價值結果分析

通過對邯鄲市水資源需求現狀的合理性評價，2005—2010年邯鄲市水資源需求合理性評價值從0.047上升到0.064，平均年增長率為6.37%，總體呈上升趨勢。

在合理性指標體系中權重排序第1位的水資源開發利用率，在2005—2006年從0.54上升至0.55后，沒有進一步增長。排序第2位的地下水利用指數，從1.21下降到1.11，平均年下降幅度為1.71%，遠遠低于綜合指標評價值變化幅度。排序第3位的生態環境用水率，從0.01上升到0.05，2007年較上年增長了一倍，2008年較上年增長了50%，2008年以后增長速度有所下降。

邯鄲市是嚴重缺水城市，主要以地下水供水為主。在邯鄲市供水結構中，地表水占26.62%，地下水占70.18%，非常規水源占3.20%。多年來的人為開發利用，加之氣候變化，使邯鄲市山區徑流衰減，平原地區河道斷流，連續多年地下水超采，地下水位持續下降。邯鄲市平原區地下水埋深，1981—1990年平均年下降0.44 m，1991—2000年平均年下降0.46 m。2007年以來，邯鄲市實施了生態水網工程，溝通滏陽河、民有渠、東風渠、衛河四大骨干渠系，攔蓄地表水、補充地下水、涵養生態水，將岳城、東武仕水庫水源調入邯鄲城區，為城區生態景觀建設提供水源保障，在西部山區實施生態水保，利用中小水庫、小型集雨設施等建設涵養生態水源。通過該工程，挖掘地表水利用潛力，在一定程度上緩解了地下水超采情況，地下水位有所回升，同時對當地的生態環境起到了積極的作用。

5 水資源需求的調控措施

（1）加大農業節水力度。農業灌溉是邯鄲市用水大戶，2007年農業灌溉用水量占用水總量的68.63%。由于農業傳統的漫灌方式，灌溉水利用系數僅為0.4左右。加大節水投資、提高節水技術，實現節水率和渠系利用系數的提高，從而減少畝均灌溉用水量，將會在很大程度上緩解農業用水的壓力。

（2）在保持經濟高速、穩定發展的前提下，積極優化產業結構，調整用水定額。隨著產業結構高度化，第三產業在經濟中將占有越來越重要的地位，因此應考慮適當限制工業增加值的增長速度，鼓勵第三產業的發展，實現產業結構從“二三一”模式向“三二一”轉變，加快發展需水量較小的第三產業。

（3）積極發揮各種管理調控措施與激勵機制作用，提高城市非常規水源利用的程度，全面建成節水型城市。

（4）積極開發再生水回用技術，提供穩定、可靠的非常規水源。再生水作為一個非常經濟的新水源，可以滿足部分生活和生產用水對水質的要求，減少社會對新鮮水資源的需求。同時，再生水回用可實現分質供水，大大降低用水成本。

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[3]趙煥臣.層次分析法[M].北京：科學出版社，1986.

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