基于水貧困指數(shù)的安徽省水資源安全評價

吳 凡

（安徽省駟馬山引江工程管理處，安徽 和縣 238251）

水是生命之源，也是人類社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎。水資源安全是自然和人類各種因素共同作用的結(jié)果，人類活動和自然條件變化會改變區(qū)域水資源供需平衡的關(guān)系，直接或間接地影響區(qū)域水安全。合理開發(fā)利用水資源對于區(qū)域社會可持續(xù)發(fā)展、緩解水資源緊張狀態(tài)十分重要。

以往，關(guān)于水安全的研究大多集中在水資源風險評價、水資源貧困狀況研究等方面，從水貧困的角度來考慮，通過水貧困研究，能夠全面透視水的安全性問題［1-2］。宏瑾靚［3］運用突變理論進行水資源開發(fā)利用風險研究；劉青利等［4］構(gòu)建了河南省水貧困與城鎮(zhèn)化發(fā)展的評價指標體系，分析了河南省水貧困與城鎮(zhèn)化耦合協(xié)調(diào)時空特征；才慶欣［5］采用熵權(quán)改進法評估了葫蘆島市的水資源貧困狀況；黃微塵等［6］運用多準則決策方法，以流域為研究單元，評價了淮河流域水資源安全狀況；張穎［7］構(gòu)建了模糊優(yōu)選模型評價了水資源的脆弱性；汪江洲等［8］基于層次分析法對安徽省水安全進行綜合評價，并針對現(xiàn)狀提出措施改善水安全狀況；貢力等［9］采用水貧困指數(shù)評價了甘肅省城市水安全狀況，蔣汝成等［10］采用水貧困指數(shù)對云南省水安全狀況進行了評價。由此可見，評價區(qū)域水安全并分析其驅(qū)動因素對區(qū)域生態(tài)、社會、經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

方群等［11］較早分析了安徽省水資源安全問題及成因，并提出解決安徽省水資源安全問題的舉措，但并未給出具體的評價方法。目前，關(guān)于安徽省水資源安全評價的相關(guān)研究較少，對安徽省進行水資源安全評價是開展水資源合理開發(fā)利用保障工作的重要組成部分。因此，本文利用水貧困指數(shù)，對安徽省2009—2019年的水資源安全狀況進行評價，為安徽省水資源合理開發(fā)利用提供參考。

1 評價對象和方法

1.1 研究區(qū)概況

安徽省屬華東地區(qū)，南北長約570km，東西長約450km。地勢北低南高，橫跨江淮分水嶺，按水系分屬淮河、長江及新安江流域。受季風氣候的影響，其氣候具有明顯的區(qū)域特征，水資源在時空分布上存在明顯差異，年平均降水量1172.7mm，主要集中在6—9 月，且年際降水量懸殊較大。2019 年降水量為935.8mm，水資源總量為539.87 億m3；供水、用水總量均為277.72 億m3，耗水總量為134.20 億m3，耗水率48%。

目前，安徽省區(qū)域水資源開發(fā)利用過程中尚存在一些不足，仍需完善水資源優(yōu)化配置的合理措施，部分地區(qū)地表水缺乏攔蓄、污染嚴重、水資源利用困難，地下水過度開采，水資源供需矛盾較為尖銳［12-13］。

1.2 數(shù)據(jù)

本研究遵循科學性、可獲取性原則，從實際情況出發(fā)，兼顧水資源的自然屬性和社會屬性，參考《安徽省水資源公報》和《安徽省統(tǒng)計年鑒》中的數(shù)據(jù)，在水資源承載力、水資源開發(fā)利用評價等方面篩選出資源、途徑、利用、能力和環(huán)境5 個分指數(shù)相對應的17 個指標，構(gòu)建了安徽省水資源安全評價指標體系，見表1。

表1 WPI分指標的細化和計算方法

1.3 研究方法

1.3.1 水貧困指數(shù)

水貧困指數(shù)WPI（Water Poverty Index）最早是英國研究學者Sullivan 提出的評價水資源的指標。由于WPI因易于理解、計算簡單的特點而被迅速得到應用，同時經(jīng)過諸多學者的爭論和不斷完善，水貧困的概念趨向于將水資源的開發(fā)、利用、管理和工程、經(jīng)濟等問題聯(lián)系起來，形成關(guān)于水資源短缺問題相對獨特的研究視角［14］。

WPI由5 個分指標組成：資源R（Resource）、途徑A（Access）、利用U（Use）、能力C（Capacity）和環(huán)境E（Environment）。WPI計算公式如下：

式中：ωij為第i年第j個指標的權(quán)重；Xij為第i年第j個指標的值；為第i年第j項指標第t項分指標標準化后的數(shù)據(jù)。

1.3.2 標準化處理

為使WPI值越高對應的水貧困程度越嚴重，要區(qū)分各分指標的正負性，采用改進的子系統(tǒng)各分指標數(shù)據(jù)的標準化方法，計算公式如下：

式中：xtmax、xtmin分別為第t項分指標的最大值和最小值。

1.3.3 指標權(quán)重計算方法

評價指標的權(quán)重是進行評價的最重要依據(jù)。計算權(quán)重的方法主要有主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法和組合賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法計算簡單，但人為因素太強，人的主觀因素起到很大作用，可以通過咨詢不同的專家，參考多個文獻，盡量減小主觀因素帶來的誤差；客觀賦權(quán)法能夠克服主觀因素，評價結(jié)果更加客觀，但又過于依賴樣本。因此，本文通過主客觀相結(jié)合的方法來確定指標的權(quán)重，使賦權(quán)的結(jié)果盡可能地與實際結(jié)果接近。

組合權(quán)重計算公式如下：

式中：Wt為第t項的組合權(quán)重；αt為第t項的主觀權(quán)重；βt為第t項的客觀權(quán)重。

1.3.4 水安全評價標準

WPI值越小，水貧困得分越低，表明水貧困越嚴重。水貧困等級評價標準主要是以國家標準和相關(guān)學者的研究成果作為依據(jù)，根據(jù)計算結(jié)果，依次劃分為極不安全（WPI≤30）、不安全（30 ＜WPI≤40）、基本安全（40 ＜WPI≤50）、安全（50 ＜WPI≤60）、非常安全（WPI＞60）5 個等級。

2 結(jié)果分析

主觀賦權(quán)用得最多的是層次分析法，客觀賦權(quán)用得最多的是熵值法，參照水資源評價研究成果中層次分析法、熵權(quán)法的相關(guān)文獻，根據(jù)文獻［15］、［16］中介紹的方法，得到指標的權(quán)重。標準化后分指標的值利用式（2）和式（3）得到，結(jié)果見表2。

表2 評價指標的權(quán)重值

最終計算得到2009—2019 年逐年的WPI值，見表3。

表3 安徽省2009—2019 年水貧困指數(shù)計算結(jié)果

表3 顯示安徽省近10 年的水貧困指數(shù)，平均為45.64，處在基本安全的等級。其中有2009 年、2011年、2019 年的水貧困指數(shù)在不安全等級，其余均在基本安全等級以上，說明安徽省近10 年的水資源處于基本安全的狀態(tài)，水資源和水環(huán)境系統(tǒng)與社會經(jīng)濟發(fā)展基本能夠協(xié)調(diào)。

通過趨勢分析發(fā)現(xiàn)，安徽省水貧困指數(shù)呈現(xiàn)顯著增加的趨勢，說明未來水安全狀態(tài)向好的方向發(fā)展。除了自然因素的影響外，水安全受人為干擾的影響較大。近10 年安徽省總用水量變化不大，農(nóng)業(yè)用水量減少顯著，農(nóng)業(yè)用水比例降低，說明農(nóng)業(yè)用水效率大大提高；生態(tài)用水量增加顯著，生態(tài)環(huán)境改善明顯。盡管排污量在逐年增加，但污水處理能力和再生水回用量在不斷加大，提高了水資源的利用效率，有效節(jié)約了水資源。

3 結(jié)語

本文基于WPI概念模型構(gòu)建了安徽省水安全評價指標體系，采用改進的標準化方法對分指標進行標準化處理，從資源、途徑、利用、能力和環(huán)境5 個分指標方面入手，對安徽省2009—2019 年的水資源安全進行綜合評價。結(jié)果顯示，安徽省近10 年的水安全狀態(tài)為基本安全，水資源和水環(huán)境系統(tǒng)與社會經(jīng)濟發(fā)展基本能夠協(xié)調(diào)。在水資源量一定的條件下，仍然可以通過更嚴格的水資源管理措施達到節(jié)約用水、提高用水效率的目的，以實現(xiàn)水資源的開發(fā)利用與經(jīng)濟社會相協(xié)調(diào)。

該方法能夠清晰地反映安徽省水安全狀況，但也有一定的不足。難點之一是如何確定評價指標，本文參考已有研究中水資源評價的指標，基本能夠反映安徽省水資源面臨的狀況，但由于政策制度、環(huán)保要求、公眾意識等指標難以量化，指標體系可能存在不足。本文以省級資料為研究對象，數(shù)據(jù)不夠精細，也會產(chǎn)生評價誤差。以市級或縣級數(shù)據(jù)計算水安全空間分布狀態(tài)，將會對了解區(qū)域內(nèi)水資源狀況提供更多參考。