基于人水和諧的南水北調中線運行效果評價
——以河南典型受水區為例

李紅艷,付景保,褚鈺,翟鵬輝

(1.河南工程學院管理工程學院，鄭州451191；2.南水北調與黃河流域生態環境研究中心，鄭州 451191)

南水北調中線工程從丹江口水庫引水至北京，2014年通水至2021年7月20日，已累計調水400多億m3，對沿線受水區經濟社會發展起到很大的支撐和推動作用。但工程具體效果如何定量評價，受水區水資源與經濟社會的發展關系處于什么樣的水平，既是國家水利工程管理部門密切關心的問題，也是受水區內人民群眾密切關心的問題。

國內外都有關于水資源與經濟社會、生態系統關系的研究。在定性分析方面：Bertalanffy[1]從系統論的角度出發，認為水資源、經濟社會、生態系統三者構成了一個復雜的巨系統；方國華等[2]分析了水、生態環境與社會經濟之間的關系，認識到三者關系彼此聯系并彼此制約。在定量評價方面：左其亭等[3]建立了利用水資源匹配度進行計算的理論和方法，研究了水資源和經濟社會之間的各種相應協調和匹配的程度；張羽威等[4]對新疆經濟發展與水資源利用空間關聯性進行研究；張沛[5]利用鐘擺模型，分析了塔里木河流域生態-社會-水資源的耦合關系；Nagy等[6]針對沿海地區城市的大規模擴展對跨域河流水的歷史文化及沿海地區水資源質量的氣候變化影響課題研究進行了綜合分析，發現城市沿河流域大規模的擴張可能會進一步提高沿海地區河道退化的可能性和風險；楊瑩等[7]用相關分析和回歸分析的方法，對水資源-經濟社會-生態環境復合系統的互饋響應關系進行了分析。關于人水和諧發展的研究：比較有代表性的是2004年的中國水周，將活動主題定為“人水和諧”，隨后逐步形成了“人水和諧論”；由左其亭等[8]提出的以健康、發展、和諧三大量化準則形成的研究框架奠定了人水和諧量化研究的基礎，后又引入博弈論模型[9]、模糊物元模型[10]和云模型[11]等。關于南水北調中線工程的效益分析：夏軍等[12]探討了南水北調中線工程對區域經濟社會可持續發展影響的相關科學問題；曹文庚等[13]研究發現，隨著南水北調工程通水，地下水壓采工作持續推進，河湖生態補水工作的全面展開，華北平原局部地區地下水位已呈現回升趨勢；汪林等[14]對2000年以來南水北調東、中線一期工程受水區生態環境狀況和所轄72座城市用水狀況進行了統計分析，結果表明一期工程對受水區城市供水和農業生態環境改善具有較顯著的作用。關于南水北調工程受水區水資源與經濟社會的關系：周姣等[15]在充分考慮地下水超采的基礎上，以區域社會經濟發展、生態環境修復和水資源可持續利用為目標，利用系統分析原理，建立水資源優化配置模型；馬駿等[16]在界定水資源與經濟社會和諧內涵基礎上，將水資源作為投入、經濟社會作為產出，構建南水北調東中線受水區水資源與社會經濟和諧度評價模型；也有學者[17-20]從水資源與經濟社會的耦合協調角度分析它們之間的關系。以上成果為研究南水北調中線工程水資源與經濟社會的關系提供了思路和參考，但這些研究主要以靜態評價為主，且所選指標不太全面，在工程運行效果有效評價方面仍有缺失。本研究擬選擇南水北調中線工程河南典型受水區工程建設前、建設開始、通水后的關鍵時間節點，從健康、發展、協調3個角度評價受水區水資源與經濟社會和諧發展度，以期為全面、有效地評價工程運行效果提供技術參考。

1 研究區概況和數據來源

1.1 研究區概況

南水北調中線工程共向河南11座地級市供水，其中，黃河以北有5座(安陽、焦作、濮陽、新鄉、鶴壁)，黃河以南有6座(許昌、鄭州、漯河、周口、南陽、平頂山)。本研究主要以6個比較典型的受水區(鄭州、焦作、南陽、平頂山、新鄉、許昌)為研究對象，分析在工程項目建設前(1999年、2000年)、建設期(2003年)、建設中(2008年)及工程項目通水后(2014年、2018年)不同地區水資源與其經濟社會和諧發展情況。河南受水區及研究區見圖1，其中藍色部分為研究區(河南典型受水區)。

圖1 河南受水區及研究區

1.2 數據來源

各監測指標特征值的主要數據來自《河南省水利年鑒》《河南省統計年鑒》《河南省水資源公報》、河南省縣級以上城市的水環境資源狀況統計調查年鑒、環境資源保護統計公報和河南省省級水資源環境保護管理局統計公報等。

2 南水北調中線河南典型受水區水資源與經濟社會和諧度評價

2.1 研究方法

本研究主要采用左其亭等[21]提出的單指標與人水和諧度綜合量化評價方法中的單指標SMI-P綜合方法，即單指標準則量化-多指標準則綜合-多指標準則綜合集成的評價方法，具體步驟如下：

步驟1，確定指標方向。指標變化方向測定是用來衡量一個單固定指標和諧程度是否隨指標值的不斷變化而發生變化的基本方向和變化趨勢，其主要方法可分為正向、逆向兩種，其中，指標值越大、和諧程度越高的固定指標值被稱為正向的固定指標，指標值越大、和諧程度越低的固定指標則被稱為逆向的固定指標。

步驟2，確定指標特征值。人水和諧指標量化的方法將單個人水指標和諧的程度函數隨指標值的變化過程概化為[0，1]的人水和諧分段點量化函數，而每個分段點都有其分段點特征值。每個人水和諧指標都應具有最差值(a)、較差值(b)、合格值(c)、較優值(d)、最優值(e)5個分段點特征值，各自對應的單指標和諧值量化程度分別為0、0.3、0.6、0.8、1.0。最差平均值(a)即為最壞的水平，參考國內最差的水平或者國內外的科學研究成果水平進行綜合確定；較差最優值(e)確定時即為最好的水平，參照現階段行業普遍公認的國際標準水平進行確定；較差合格值(c)進行量化確定時，根據國內的平均水平；較差的最優值(d)則主要根據最差合格值(c)、最優值(e)插值進行量化得到；較差平均值(b)則主要根據最差平均值(a)、及格值(c)插值而進行量化得到。

步驟3，單指標量化。單指標和諧度量化的方法就是采用模糊計算隸屬度的方法，將各個指標的值通過隸屬度分段計算的函數統一地映照到[0，1]的隸屬度范圍之上，即可以根據對應的指標值從而計算得出相對應的單指標和諧度(Sub Index Harmony Degree，簡稱 SHD),用ISHD表示。正向指標、逆向指標的ISHD和諧度變化過程見圖 2 ，計算公式見式(1)、(2)。

圖2 ISHD和諧度變化過程

正向單指標和諧度：

(1)

逆向單指標和諧度：

(2)

步驟4，確定評估指標體系權重。本研究認為各個指標的重要程度相等，因此給予所有指標相同的權重，即以所有指標的和諧度的算術平均值作為整體的和諧度。

步驟5，多指標綜合與多準則集成。通過加權函數求和的方法，即對單指標和諧度由小至大的函數進行綜合計算得到最終和諧度。首先，對各目標分類層的指標和諧度進行綜合，得到各目標分類層和諧度；然后，對準則層下各分類層的指標和諧度進行綜合，得到各目標準則層和諧度；最后，對準則層的指標進行綜合得到目標準則層和諧度。得到的結果即為水資源與經濟社會和諧度IHESHD。和諧度計算公式為

(3)

(4)

(5)

式中：IHED(T)為T時刻的健康度；DED(T)為T時刻的發展度指數；IHAD(T)為T時刻的協調度指數；wi為各個量化準則指標的權重；n1、n2、n3分別為健康、發展、協調3個量化準則指標層的量化指標的個數；ISHD1(Y1，i(T))分別為單量化指標權重量化的平均結果，Y1，i(T)為某量化指標在T時刻的值。

水資源與經濟社會和諧的程度(IHESHD)用公式來表示，其表達式為

IHESHD(T)=IHED (T)β1+IDED(T)β2+IHAD(T)β3

(6)

其中:β1、β2、β3分別為3個準則層的權重。

2.2 評價指標體系構建

表1 水資源與經濟社會和諧發展評價指標

為了計算和表述方便，根據水資源與經濟社會和諧度(IHESHD)的大小，以0.2為間隔，把和諧程度分成5個等級，即和諧(0.8≤IHESHD≤1)、較為和諧(0.6≤IHESHD<0.8)、較不和諧(0.4≤IHESHD<0.6)、不和諧(0.2≤IHESHD<0.4)、嚴重不和諧(0≤IHESHD<0.2)[8]。

2.3 和諧評價結果

本文給出如下假設：每個較差合格指標都至少存在著具有5個非常具有代表性的數值，即最差合格值、較差值、合格值、較優值和最優合格值。其中取最差合格值時該指標的子和諧度為0，取較差合格值時此指標的和諧度一般為0.3，取合格差更優值時該指標的和諧度為0.6，取較差最優值時該合格指標的和諧度為0.8，取最優值或者比最優值更優時該指標的子和諧度一般為1。當某個合格指標的值等于最差合格值時，ISHD=0，說明“完全不和諧”；當某個指標值等于較差合格值時，ISHD=0.3，說明“較不和諧”；當某個合格指標值等于較差合格指標最優值時，ISHD=0.6，說明“基本和諧”；當某個指標值等于較差最優值時，ISHD=0.8，說明“較為和諧”；當某個指標值等于最優值時，ISHD=1，說明“完全和諧”。

每個量化指標的特征值需要處理后方可用于計算，具體根據該指標特征值的最大值、最小值以及平均值確定，再將每個指標的最大值乘以1.1、最小值乘以0.9得到其最優值(e)和最差值(a)，得到這些地市和諧評估指標基本特征平均值見表2。

表2 河南省和諧評估指標基本特征平均值

將各地數據代入SMI-P模型，得到河南省典型受水區水資源與經濟社會和諧發展評價結果。健康度、發展度和協調度情況見表3至表5。

表3 1999—2018年各時間點6個城市健康度指數

表4 1999—2018年各時間點6個城市發展度指數

表5 1999—2018年各時間點6個城市協調度指數

和諧度指數變化情況見圖3。

圖3 1999—2018年6個城市和諧發展度指數變化情況

3 結果分析與對策建議

3.1 評價結果分析

健康度評價結果。由表3可知，各地健康度表現出先增加后大幅度減少，最后又大幅度增加的變化情況。從時間維度看，2003年各地健康度達到最大；從空間維度看，焦作市健康度相對較高，鄭州市較低。從具體指標特征值來看，各地市水資源狀況相差不大，主要差別在于生態環境狀況。

發展度評價結果。由表4可知，各地發展度穩步提高，其中，離中線工程水源地較近的南陽、許昌發展速度最快。各地發展度穩步提高的主要原因是：南水北調中線工程的實施為河南省帶來了生機和很多機遇，促進了河南省經濟的快速發展，人均 GDP 增長較快，GDP增長率也有提高；城鎮化率逐年增高，并且單位GDP水耗呈現降低趨勢，水資源利用效率提高；萬元工業產值用水量降低幅度也比較大。

解決因為文化差異而導致的交流障礙，應該允許口譯員扮演更為活躍的角色。趙軍峰等指出：由于法庭口譯方面研究的進展，實際上法庭口譯員在法庭上的地位已經變成了言語雙方的“調解者”[3]20。筆者認為,法庭口譯員在必要的時候可以嘗試進行文化調解，而且只要調解策略得當，法庭口譯員能夠在做出文化調解的同時保持中立性和準確性，并將對庭審的影響降到最小。

協調度評價結果。由表5可知，各地協調度的變化趨勢為先增加后減少再增加，呈波動性上升，其中，南陽市協調度最高，其次是平頂山市。經分析可知協調度變化的主要原因是：人口激增，且河南省本就屬于缺水省份，河南省人均水資源量呈現逐漸減少趨勢；在2008年前河南省各市的污水處理系統還不完善，污水處理率不高；后下降階段河南省2010年又遭遇了干旱，導致水資源更少；2014年往后增加呈上升趨勢，2014年12月南水北調中線正式通水，緩解了河南省水資源短缺的壓力，同時也促進了經濟的發展。

和諧度評價結果。由圖3可知，各地水資源與經濟社會和諧度從時間上基本呈現先增加后減少再增加的現象，總體呈波動性上升趨勢。從空間上看，新鄉、焦作、許昌、南陽的和諧度變化基本上穩步增加，南陽由于離中線工程水源地最近，分配的水資源量較大，經濟發展沒有受到缺水的限制。河南省西部地區河流比較多，治理方面也比較看重，其和諧程度較高。鄭州、平頂山市先增后減，是因為地處河南省中部，水資源基礎比較差，水資源利用水平低，污水處理設施也不完善，特別是鄭州作為國家中心城市，近些年經濟社會發展速度迅速，水資源需求量也在急劇增加，造成二者間的和諧度下降。

3.2 促進受水區水資源與經濟社會和諧發展的建議

綜上所述，南水北調中線工程河南典型受水區水資源與經濟社會和諧發展總體呈上升趨勢，但總體和諧度不高，且部分地區和諧度不增反降，為了提高水資源利用效率，最大程度發揮工程效益，提出以下建議：

水資源方面。應核算河南省南水北調中線受水區工程水的利用效率，綜合考慮南水北調中線來水量、水質波動的復雜不確定條件，針對受水區的實際情況，在省級層面統籌河南省南水北調可用水量，構建信息共用-需水共商-生態共建-風險共擔-損益共享的調水水權交易機制，實現工程水資源的優化配置；各受水區需加強對高耗水行業的管理，特別是和諧度較低的地區，如平頂山、許昌、焦作、新鄉等地，應注重引進先進用水技術，提升用水效率。

經濟社會方面。應改革經濟社會發展模式，優化產業結構，考慮地區實際情況，政策引導增加第三產業所占比重，提高居民收入，尤其針對發展度較低的地區，如平頂山市，應因地制宜種植經濟、耐旱、高產作物，調整作物種植面積和空間布局，保障糧食安全的同時提升經濟效益；各地合理調控地區人口密度，適當加快城鎮化進程，營造良好生活環境以滿足居民美好生活需求。

生態環境方面。加大污水處理設施投資，提升污水處理能力，嚴格把控污水排放標準。對水資源相對豐富的地區，充分利用其水體自凈能力；控制作物化肥、農藥使用量，開發高效利用技術，控制污染傳播范圍以減少面源污染；提高污廢水回用率，保障地區生態用水；提高森林覆蓋率和建成區綠化覆蓋率，維持生態系統可持續性。

4 結 論

本文基于人水和諧量化方法，計算了南水北調中線河南典型受水區1999—2018年指定時間點的水資源與經濟社會和諧發展度，得到以下結論：

時間維度看，各指標在工程開工年2003年出現拐點。其中1999—2003年增加是因為此時河南省發展迅速，發展潛力巨大，經濟增長快。健康度、發展度、協調度都穩步增加。健康度在2003—2008年降低，原因是：一方面，快速發展經濟，對環境保護不太重視，導致健康度下降，水資源總量減少，產水系數降低，總體和諧度也降低；另一方面，2007年的全球金融危機對我國造成了很大影響，河南省在危機中也有很多企業受到牽連，經濟發展受到打擊。

空間維度看，鄭州、新鄉、焦作、許昌的和諧度呈現增長，但平頂山市和南陽市的和諧度下降，造成此現象的原因是2007年遭遇金融危機，河南省又在2008年往后兩年遭遇了不同程度的干旱。2010年后注意到了和諧發展的重要性，開始降低水污染，水資源總量和產水系數有所回升。

和諧度總體呈波動性上升趨勢。1999年大多數受水區的和諧度值都在0.4以下，1999—2003年一直上升，平頂山、南陽兩地和諧度值首次超過0.5。但2008年上升趨勢不太明顯，個別地區還有輕微下降，2008—2018年又開始穩步上升。其原因是南水北調中線工程在2014年通水，在一定程度上緩解了水資源嚴重短缺的一些問題，比如水資源短缺對經濟發展的限制，水污染對環境的限制。此外工程的運行也為河南省帶來了不少的機遇，促進了經濟的蓬勃發展，但各受水區水資源與經濟社會之間和諧程度依然較低。

由于統計資料受限，本研究僅從河南典型受水區水資源與經濟社會和諧發展度評價角度，主要反映的是河南配套工程實施前后的效果對比。但南水北調中線工程除配套工程外，還有干渠工程，因此工程效果還需從全國范圍進行綜合評價，下一步還需對中線上所有受水區及水源地進行研究，探究工程運行的整體供水效果，為實現南水北調后續工程高質量發展提供技術支撐。