計劃用水管理及信息化系統平臺應用案例分析

涂晶晶,賴本忠,肖怡璇

(廣州豐澤源水利科技有限公司，廣州 510063)

1 概述

在實行最嚴格水資源管理制度工作中，計劃用水管理制度是一項最基本的制度。所謂計劃用水，是指為實現科學合理用水，使有限的水資源創造最大的社會、經濟和生態效益，而對未來的用水行動進行的規劃和安排活動[1]。計劃用水管理是水行政主管部門綜合應用法律、行政和技術等方式，對其用水情況進行核定并制定用水計劃，同時對用水計劃執行情況進行監督管理的統稱，本質上便是國家以及政府或者是授權的管理機構對其用水活動進行統一的監督管理。計劃用水分為兩個層次：一是區域層面；二是對用水戶的計劃用水，其中區域層面主要是地、市級以上人民政府發展計劃主管部門會同同級水行政主管部門根據用水定額、經濟技術條件以及水量分配方案確定可供本級行政區域使用的水量向其所轄各行政區域下達年度用水計劃指標，即現行的最嚴格水資源管理用水總量控制指標。用水戶的計劃用水是由水行政主管部門根據用水定額、經濟技術條件、用水戶的用水申請和歷年用水情況以及上級行政區域下達的本級行政區域的年度計劃用水指標向納入計劃用水管理的用水單位下達計劃用水指標。用水戶的計劃用水過程管理是整個計劃用水管理的核心內容。

2 計劃用水發展

自19世紀五六十年代，我國農業較為發達，通過經驗積累總結對灌區實行“計劃用水”管理，根據“四算、四定、三級責任制”原則制定計劃用水，以節省用水，多澆農田，促進農業增產[2]。1985年《水利工程水費核定計收和管理辦法》明確加強用水管理，實行計劃用水，按供水量計收水費，逐步發展為“水票制”[3]。隨著人口的增長，工農業生產的快速發展，用水量快速增長，計劃用水逐步發展為城市計劃用水。汪家權等[4]結合缺水問題建立了適用于多水源、多工程、多用戶等復雜條件下的計劃用水的動態管理模型，提出了利用滾動預測供水量，進行實時調度，逐月調整計劃用水指標的方法。孫明[5]提出計劃用水的編制的主要兩種方法：按用水定額編制、按用水單位的用水水平和節水潛力核定用水計劃。計劃用水作為水資源管理的重要手段，各地市相繼出臺節約用水、計劃用水管理相關規章制度，為計劃用水管理奠定了法律基礎。

進入20世紀隨著信息技術的不斷發展，計劃用水管理的信息化建設逐步加強，1990 年代唐山市節約用水辦公室開始引進計劃用水管理軟件，2011年深圳市節約用水辦公室結合具體管理業務信息化需求進行了計劃用水管理系統的設[1]。2010年淄博市開發了淄博城市節水管理信息系統，充分結合淄博市具體管理業務信息化需求開發設計[5]。2016年張璇等提出以知識圖可視化的方式描述區域計劃用水業務流程，運用組件技術將方法組件化，陜西構建區域計劃用水管理系統，實現不同時間尺度下的計劃用水方案制定[6]。計劃用水逐步向精細化、規范化管理方向邁進。更加科學、合理的用水計劃讓水資源管理工作更加細致、水資源管理制度更加嚴格。

3 計劃用水管理流程

2021年水利系統節約用水工作要點提出地方各級水行政主管部門要加快推進計劃用水規范化管理，嚴格按照用水定額和區域用水計劃下達單位用水計劃。我國用水實行計劃管理涉及單位眾多，管理模式經不斷摸索逐步優化，由傳統“多龍管水”的分割管理模式到實行總量控制和定額管理相結合、中央和地方協調統一的計劃用水管理制度，由“靜態管理”向“動態管理”轉變，對于實現水資源科學利用、保障經濟社會可持續發展具有重大意義。加強用水戶計劃用水管理需突出重點取用水戶的監督指導，以點帶面，推動全部取用水戶的計劃用水管理制度的有效落實。

3.1 用水計劃確定

1)裝表前備案。科學的計量是用水計劃的核心所在，必須要嚴格計量、全面監控，從而夯實水資源基礎工作，全面提高水資源管理水平，用水戶在裝表前需進行用水計劃備案。

2)用水計劃制定。用水計劃主要采取行業用水定額和用水戶過去實際用水量來制定[7]，用水定額相對較為寬松，目前較為廣泛應用的為用水戶過去實際用水量制定，各地市根據自身條件及用水情況采取的方式主要有近3 a的實際用水量、水量平均加權確定等。

① 行業用水定額制定：用水定額是規定單位的用水量，依據發布的行業用水定額，結合用水情況分出用水單元，根據用水因素計算求得用水指標并下達為計劃用水。如某企業用水單元分為生產用水、生活用水及綠化用水3個用水單元，則：

V=V生產+V生活+V綠化=Vl生產×Ql生產+Vl生活×Pl生活+Vl綠化×Al綠化

(1)

式中:

V——計劃用水量;

V生產——計劃生產用水量;

V生活——計劃生活用水量；

V綠化——計劃綠化用水量;

Vl生產——生產產品用水定額；

Ql生產——計劃生產產品對應產量;

Vl生活——生活用水定額；

Pl生活——生活用水人數；

Vl綠化——表示綠化用水定額；

Al綠化——表示綠化面積。

在取用水具體管理時，優先使用用水定額作為依據；當用水定額覆蓋范圍不足或缺少時，再以水耗標準作為依據。

② 近3 a的實際用水量制定：以深圳市計劃用水制定為例。

V=V0(1+R)K

(2)

式中：

V0——近3 a用水量平均值;

R——近3 a的用水量平均增長率;

K——計劃用水調節系數。

用水不滿1 a的，按實際月用水量作為計劃用水量。

③ 水量平均加權確定：以淄博、佛山為例。

V=(w1×V1用水量+w2×V2用水量+w3×V3用水量)×(1+R)

(3)

式中：

wi——距離申請計劃用水前第i年用水量的權重賦值，i≤3,w1+w2+w3=1，其中淄博的分別為85%、10%、5%，佛山市的分別為1/2、1/3、1/6。

Vi用水量——距離申請計劃用水前第i年的用水量;

R——增長系數。

由于行業用水定額制定計劃用水受市場調節、行業政策等因素影響較大，無法準確判定各月產量情況，且用水定額的覆蓋情況及定額水平判定管理尚不成熟。目前較為廣泛使用的為水量平均加權確定，該法通過近3 a的用水情況充分考慮取用水戶發展需求制定計劃用水，管理數據更為方便，判定標準更為客觀。

3)計劃用水的管理。計劃用水管理包含計劃用水核定、下達、調整等流程[12]，用水計劃通過其中相關管理下達后，用水戶不得擅自增加用水量，因新建、改建、擴建，以及增加產量、用水人口，或用水性質發生改變等需要增加用水計劃指標時，可向當地具有管理權限的水行政主管部門提交調整用水計劃申請，并對最終計劃用水進行確認后由下達單位對水量進行核定。

3.2 常態化考核

計劃用水的考核一般分為月考核、雙月考核、季考核和年考核，這些考核方法各有利弊。年考核有利于用水單位靈活調節年內各月用水量；其它的較短時期考核對計劃用水方案編制的合理性要求高，有利于各用水戶更注重計劃用水的內部管理和節水工作。用水計劃與實際水量作為超計劃用水考核的依據，及時發現超計劃用水情況并對考核情況及時通報告知。超計劃用水戶收到告知書后，復核超計劃用水情況，結合實際情況判斷是否需要申訴說明，確認為超計劃用水由相關管理部門下發處罰決定，流程見圖1所示。

圖1 計劃用水常態化考核流程示意

3.3 超計劃加價水費征收

為完善計劃用水管理針對用水戶計劃用水逐步實現累計加價水費，對水資源消耗進行經濟補償，即在滿足用水定額和計劃保證的基本水權基礎上，對超計劃用水視為超出基本權益的多用或是浪費水現象，對于過度使用社會資源的行為付出更多的代價。由于實行計劃用水限量用水對超計劃用水的依據水法規進行了處罰調動了企業節水的積極性，各地市根據自身水資源條件及經濟發展情況制定超計劃累進加價制度，其中北方以北京市為例收費標準較高，水資源較為豐富地區收費標準較低[11-12]，具體情況見表1。

表1 佛山市、北京市、四川省超計劃用水累進加價制度收費標準情況

4 南海區計劃用水管理系統

隨著國家對節水工作的越來越重視，作為重中之重的計劃用水工作將會有更高的要求，更多的用水單位會納入計劃管理，所以管理軟件必須實現管理網絡化、數據處理自動化和供水節水信息共享，才能實現對用水單位精細化、規范化和科學化的管理，才能服務好節水工作。南海區計劃用水管理系統基于Jsp+SSM的B/S架構實現節水企業月用水計劃生成，調整計劃用水申請，計劃用水復核申請等功能。

4.1 系統總體架構

系統從數據層、應用層、交互層等多個層次出發，構建符合南海區計劃用水管理業務實際流程的框架，系統總體結構見圖2。框架包括6大部分，分別為數據輸入及數據資源層對基礎數據錄入、管理，通過全面感知用水戶、計劃用水等基礎信息，整合和利用相關的各類信息，構建業務應用及應用交互層，為業務主管部門、涉水企業和社會公眾提供服務、提高水資源管理利用效率。

圖2 系統總體結構示意

4.2 功能設計

主要設計內容包括節水工作、節水單位指標管理、抄表管理、超計劃用水管理、節水單位管理、節水收費統計及系統管理等(見表2)。

表2 佛山市用水計劃管理系統模塊設計功能

4.3 系統主要特色及設計要點

根據佛山市節約用水管理辦法[8-9]等相關文件要求實際年用水量6萬m3以上的非居用戶均需納入計劃用水管理，結合南海區供水及取用水情況，南海區納入計劃用水系統涉及名錄較多，為保證數據傳輸的及時、安全、靈活，采用中心數據庫管理模式，根據訪問權限登錄系統獲取數據，系統主要特色及設計要點介紹如下。

1)基本信息管理及數據及時傳輸。南海區供水基本實現重點取用水戶一戶一表，用水數據在線監測傳輸功能，及時更新納入計劃用水單位名錄及基本信息管理，同步接收取用水數據，對基本信息進行管理并隨時查詢到用水數據情況。

2)計劃用水自動生成并及時提醒警示超計劃用水情況。在登錄用水系統后點擊用水戶可自動計算用水計劃，計算方法為取月度抄表計費水量加權平均值、最近12個月內月度用水計劃峰值兩者中的最大值作為月度用水計劃。月度抄表計費水量加權平均值=[(1×大前年同月抄表計費水量+2×前年同月抄表計費水量+3×去年同月抄表計費水量)/6]×(1+增長系數)，增長系數：初始值為0.1，另根據符合的條件，增長系數取最高值予以調整。系統根據實際取用水情況判斷是否超計劃，在即將超計劃、超計劃10%、超計劃30%以上分別發出提醒警示信息，并自動產生超計劃用水警告單位名單、超計劃用水加價收費單位名單、加價收費費用等。

3)用水計劃在線調整并核定，用水單位可根據實際需要在線申請對未發生月份進行調整計劃用水量，水行政主管部門根據實際情況及申請理由進行核定審批，系統對相關計劃用水信息歸檔，歸檔后的計劃用水量只能查詢，不能再作修改。

4)加價收費數據自動生成并下達。對于超計劃取用水戶自動審查加價收費費用清單并對加價收費數據進行管理，包括修改和查詢、統計分析等各種操作。各取用水單位的計劃用水量和調整計劃用水量確定后，系統可實現將以上數據在互聯網上發布，以供各用水單位進行查詢，每月的加價收費信息也可在互聯網上進行發布。同時，系統將提供計劃用水信息與加價收費信息的手機短信查詢功能，用戶可發送信息到指定的手機號。

4.4 系統節水成效分析

南海區計劃用水管理系統測試期間錄入非居民用水戶名錄586戶，錄入2018—2020年用水戶用水數據并在線傳輸實際用水數據，登錄管理系統可自動生成各取用水戶2021年度月用水計劃，用水戶可在線提交調整申請，管理系統根據實際取水量判斷是否超計劃用水，對于超計劃實行累進加價制度，相關收費清單、超計劃用水情況等可在系統內打印查閱。2021年1—6月南海區納入計劃用水名錄實際用水情況與2018—2020年1—6月用水情況對比分析見表3。

表3 南海區納入計劃用水名錄實際用水與近3 a同月用水情況對比分析 萬m3

由表3可知，根據南海區計劃用水管理系統計劃用水下達公式計算計劃用水適用于南海區經濟發展需求及充分考慮市場不可控等因素，留有余地原則有效管控水資源；2020年度受疫情影響南海區納入計劃用水名錄用水量在2月份用水量減小，對計劃用水制定有一定出入，但可通過計劃用水調整的方式進一步補充完善；2021年度用水情況明顯回升，總量上超計劃用水情況得到有效控制，在5、6月份基本有效控制在計劃用水內，整體情況呈穩定趨勢。系統測試期間水資源浪費、超計劃用水情況逐步得到改善，取用水戶對于計劃用水累進加價制度認識逐步深入，對于南海區節水管理工作有明顯的改善。

5 結語

信息化技術在水資源開發利用方面應用已較為廣泛，計劃用水是強化水資源管理的重要手段，也是加強聯系水資源管理與用水戶的紐帶，計劃用水管理系統深入用水戶，幫助用水戶及時判斷用水情況并結合超計劃累進加價制度等強化用水管理，使水資源管理與用水戶發展有機聯系在一起。在計劃用水實施過程中應注意及時檢查計劃用水執行情況，在現行計劃用水制度下各級管理機關要根據各自管理權限，制定用水單位計劃用水核定方法的修改與調整、核減計劃用水量的原則等，保障用水單位基本用水要求同時加強計劃用水管理，嚴格落實累進加價制度，提升節水水平，促進水資源高效利用。