基于量化賦值法的農業用水定額評估

穆貴玲，張 康，鄭江麗，王建國

（1.珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣東廣州 510611；2.水利部珠江河口治理與保護重點實驗室，廣東廣州 510611）

0 引言

用水定額管理是節水工作有效落實的手段和保障，2021年水利部《關于建立健全節水制度政策的指導意見》（水資管〔2021〕390號）提出建立健全節水監督管理制度，強化用水定額管理，加強用水定額在取水許可、計劃用水等領域的執行力度。

用水定額是一個動態指標，其制定、完善和實施也是一個隨著經濟社會發展而不斷調整的動態過程。隨著經濟社會的發展、產業結構的調整以及節水工作的不斷深入，現行用水定額可能存在不完善、細化不夠和定額標準與當前用水實際存在差距等一系列問題，并可能最終導致用該定額標準指導的用水戶總體用水效率不高，弱化用水定額限制和引導節約用水的作用。建立行之有效的用水定額評估、評價體系是規范用水定額編制、強化用水定額管理的基礎性工作。同時，用水定額的評估涉及到的影響因素較多，不同的影響因素具有不同的量綱和變化范圍，用任何單一指標來評價用水定額都難以全面地反映各因素的變化和評價對象的影響。

目前，一方面，用水定額評估的評估工作在各地都受到重視，并開展了大量的研究與實踐，如張麗等［1］采用主觀概率值法和橫向比較法對三亞市工業用水定額進行對比分析；黃燕等［2］采用類比法、規范比較法對海南省城鎮生活用水定額進行了合理性評估；喬志剛等［3］采用對比分析法對內蒙古服務業進行了“四性”（覆蓋性、合理性、實用性、先進性）評估；鄧方方［4］采用對比分析法對天津取水定額先進性進行了評估；郭映等［5］采用對比分析法對松遼流域農業灌溉用水定額“四性”進行了評估；錢龍嬌［6］采用對比分析法對河南省工業用水定額先進性進行了評估；許一等［7］采用橫向和縱向的對比分析方法對河南省農業用水定額“四性”進行了評估。但現行的用水定額評估以定性評估為主，主觀性較強，容易導致評估結論以不同的評價主體而異。

另一方面，我國用水定額定量評估因子各地有所不同，尚未形成統一的評估指標體系，給各地橫向對比造成了困難。如，趙博等［8］基于層次分析法和模糊綜合評判法，建立了23 項指標對遼寧省用水定額的實用性進行了評估；焦軍［9］采用多層次灰色關聯綜合評判法，建立了“四性”19項指標對黃河流域各省區火電行業用水定額進行評估，從而確定流域各省區用水定額的相對優劣程度；鄧敏慧等［10］基于投影尋蹤法建立了4 項指標對長江流域火電行業取用水定額進行了多目標評價；李奎等［11］通過云模型改進的模糊層次分析法建立了“四性”17 項指標對黃河流域火電行業用水定額進行評估。劉紫薇［12］采用多層次灰色關聯模型，建立了“四性”13 項指標對陜西省、寧夏回族自治區、內蒙古自治區、新疆維吾爾自治區以及青海省的農業用水定額進行評估；施勝利［13］運用層次分析法和專家咨詢法，以覆蓋性、合理性、先進性、實用性、公平性為準則，設計了打分表，評判了上海市用水定額體系。韓金旭等［14］采用多層次灰色關聯模型建立了“四性”17 項指標對黃河相關省區火電行業用水定額進行評估；劉曾美等［15］采用系統層次模糊優化模型建立4 個子系統20 項指標對江西工業用水定額合理性進行評估。

為克服目前用水定額評估以定性評估為主、主觀性較強和部分定量評估因子各地有所不同、尚未形成統一的評估指標體系等缺點，基于水利部《用水定額評估技術要求》（辦資源函［2015］820 號）（以下簡稱《技術要求》），提出量化賦值法，以期為我國各省區用水定額評估提供參考依據。

1 量化賦值法的建立

為強化用水定額管理，做好用水定額評估工作，全面結合《技術要求》，從宏觀角度出發，定量評估省級行政區用水定額是否適應于該省的實際生產生活，是否成為促進節水型社會建設的有力抓手，并適時推進用水定額修訂工作，這里提出量化賦值法。量化賦值法是針對《技術要求》中的評估內容，建立包含“四性”的評估指標體系，確定指標體系的指標權重，定量對用水定額進行評估。

1.1 資料收集與指標構建

（1）收集整理用水定額評估相關工作報告及文獻，提煉用水定額評估國內外研究進展，總結現狀存在的問題。

（2）根據《技術要求》，結合行業實際情況，在“四性”評估基礎上，研究建立農業用水定額評估指標體系。

確定目標層為用水定額綜合水平，準則層為覆蓋性水平、合理性水平、先進性水平和實用性水平，指標層為影響準則層的具體指標，從而建立評估對象評價指標體系。農業用水定額評估指標體系包括覆蓋性、合理性、先進性和實用性4個層面共10個具體指標，詳見表1。

表1 農業用水定額評估指標體系Tab.1 The evaluation index system of agricultural water quota

農業用水定額的先進性采用與相鄰省級行政區對應農業分區的“相對偏離度”進行評估，其計算公式為：

式中：μi為第i個農業分區選定作物的先進性評估值；Di評為被評估省區第i個分區選定作物的定額標準；Di鄰為氣候、地形條件相似的相鄰省區對應農業分區選定作物的用水定額標準。

由于僅對各農業分區選定作物進行評估難以說明被評估地區用水定額標準的總體先進程度。擬定對各農業分區選定作物的“相對偏離度”取算術平均值，計算選定作物的“平均偏離度”和被評估地區的“綜合偏離度”。

1.2 指標權重及評估標準確定

《技術要求》對先進性評估制訂了“寬松”、“合理”、“嚴格”三個等級，考慮評估體系的完整性，將覆蓋性評估、合理性評估、實用性評估、先進性評估均按此劃分為3個等級。參考定額制修訂方法的冒泡排序法，其采用80%達到的用水水平對應的定額值作為通用值，20%水平定額值選擇確定先進值。對于越大越優的指標采用0.8 作為寬松與合理的分界，對于越小越優的指標采用0.2 作為寬松與合理的分界。“四性”評估標準見表2。采用加權平均法對農業用水定額“四性”進行評估。

表2 評估標準表Tab.2 The evaluation criteria

（1）覆蓋性。農業用水定額由于作物種類多，相對漁業和牲畜用水定額要復雜的多。在實踐中，農業灌溉用水量要遠大于漁業和牲畜用水量，是各級政府部門關注的重點內容，也是農業用水定額編制或修訂的重點內容，因此考慮賦予較高的權重系數。采用“專家賦分法”確定農業灌用水定額權重系數為0.8，漁業用水權重系數0.1，牲畜用水權重系數0.1。

（2）合理性。合理性評估包含4項指標，采用“專家賦分法”確定各指標權重：一為灌溉用水定額是否按省內分區制訂，權重為0.2；二為是否按照不同保證率制訂，權重為0.2；三為是否定期或適時進行修訂，權重為0.2；四為用水定額是否符合現狀用水水平，權重為0.4。

（3）實用性。農業用水定額實用性方面共2 項指標，即評估農業用水定額是否應用于農業用水管理、相關農業規劃制訂等工作。采用“專家賦分法”確定2項指標權重均為0.5。

（4）先進性。與相鄰省級行政區對比，采用“相對偏離度”1項指標。

2 實例應用

2.1 研究區域概況

廣西壯族自治區地處我國南疆，全區共分為14個地級市、9個縣級市、49 個縣、12 個自治縣、41 個市轄區。根據《2021 年廣西統計年鑒》，2020 年全區糧食種植面積280.61 萬hm2，油料種植面積26.22 萬hm2，甘蔗種植面積87.48 萬hm2，蔬菜種植面積153.59 萬hm2，果園面積135.257 萬hm2。根據《2020 年廣西壯族自治區水資源公報》，2020 年廣西總用水量為261.1 億m3，其中農業用水量186.9 億m3，占總用水量的71.5%。

廣西《農林牧漁業及農村居民生活用水定額》（DB45∕T 804-2019）（以下簡稱“《廣西農業定額》”）在DB45∕T 804-2012基礎上修訂，由廣西壯族自治區市場監督管理局于2019 年12月25 日以地標形式發布，2020 年1 月30 日實施。該標準制定了農業、林業、畜牧業、漁業共4 大類27 種類別58 種產品990 個用水定額值。

2.2 數據來源

定額數據來自《廣西農業定額》《貴州省用水定額》（DB52∕T 725-2019）《云南省用水定額》（云水發〔2019〕122 號）《湖南省用水定額》（DB43∕T 388-2020）《廣東省用水定額 第1 部分：農業》（DB44∕T 1461.1-2021）《水利部關于印發水稻等七項農業灌溉用水定額的通知》（水節約〔2020〕214 號）。農作物播種面積數據來自《2021 年廣西統計年鑒》。水資源數據來自2015～2020年《廣西壯族自治區水資源公報》。灌區實際用水數據來自現場實測數據。

2.3 評估結果

2.3.1 復雜指標計算

X7：根據《廣西壯族自治區水資源公報2019 年》，2019 年屬于平水年，與平水年進行對比。廣西農田灌溉用水量最大，農田灌溉用水占全區總用水量的60.9%。本次重點收集以水稻為主要作物的灌區平水年的實際用水水平。絕對偏離度指標是指現狀用水水平偏離用水定額標準的絕對程度，其計算公式為：

式中：D實為實際現狀用水水平指標；D標為現行用水定額標準值。

本次收集了桂西片、桂北片、桂南片以及桂中片中的4個灌區的2019 年凈灌溉用水量作為水田作物的用水現狀水平典型灌區，其中灌區的選取綜合考慮區域的覆蓋性、數據的完整性、地形、土壤、氣候等自然條件、水資源特征、農業節水灌溉發展水平及管理水平等因素。各灌區實際單位面積灌溉用水量與定額標準對比見表3。從樣本灌區水稻單位面積用水量與定額標準對比結果可知，實際單位面積用水量與定額的差距均小于20%，現狀用水水平符合度為1。

表3 不同分區樣點灌區用水統計Tab.3 The water consumption statistics of sample irrigation areas in different districts

按照量化賦值法，廣西農業用水定額合理性評估值為0.8，評估結果為“合理”。

X10：與廣西鄰近的有貴州、云南、湖南、廣東等4 個省級行政區，共涉及桂東、桂西、桂北共3 個農業灌溉用水分區。桂西區與云南滇東南區II-1 區、貴州黔西南溫熱中春旱區V 區和黔東溫暖重夏旱區II 區相鄰，桂北區與湖南湘西及湘西北山區I區、湘中山丘區Ⅳ區和湘南山丘區Ⅱ區相鄰，桂東區與湖南湘南山丘區Ⅱ區、廣東GFQ1、GFQ2、GFQ3相鄰。

因廣西用水定額采用田間定額，頻率為85%，而云南、湖南用水定額采用田間定額，頻率為75%，貴州用水定額采用田間定額，頻率為80%，廣東用水定額采用渠首定額，頻率為75%。為解決定額位置和頻率不一致問題，本次采用水利部印發的148個二級分區對應的用水定額進行相鄰區域的對比分析。本次評估以多數省級行政區具有的農作物種類為代表進行對比分析，主要包括水稻、玉米、大白菜、黃瓜、番茄等5 類。廣西與相鄰省級行政區用水定額對比情況（P=75%）見圖1。

圖1 各分區與相鄰省區用水定額對比Fig.1 The comparison of water quota between each division and adjacent provinces

桂西區的水稻、玉米、黃瓜定額值較滇東南區II-1 區偏小，較黔西南溫熱中春旱區V區、黔東溫暖重夏旱區II區偏大；大白菜定額較相鄰區均偏??；番茄用水定額較相鄰區均偏大。桂東區的水稻定額值較GFQ2區偏小，較其他相鄰區均偏大；玉米定額值較相鄰區均偏小；大白菜、黃瓜、番茄定額值較湘南山丘區Ⅱ區偏小，較其他相鄰區均偏大。桂北區的水稻定額值較相鄰區均偏大；玉米定額值較湘西及湘西北山區I區偏大，較湘南山丘區Ⅱ區、湘中山丘區Ⅳ區偏小；大白菜、黃瓜和番茄定額值均較相鄰區偏小。

按照量化賦值法，計算廣西與相鄰省級行政區各類作物的平均偏離度和綜合偏離度，詳見表4，得到綜合評估值為14.74%，評估結論為“合理”。

表4 廣西各類作物與相鄰省平均偏離度 %Tab.4 The average deviations of various crops between Guangxi and adjacent provinces

2.3.5 結果

（1）農業用水定額覆蓋率評估值為91.60%，因此，廣西農業用水定額覆蓋性為“嚴格”。

（2）從樣本灌區現狀用水水平來看，廣西水稻用水水平與定額值的差距較小，合理性評估值為80.00%，廣西農業用水定額合理性為“合理”。

（3）廣西農業用水定額已應用于農業用水管理、相關農業規劃制訂等工作，實用性評估值為100%，因此廣西農業用水定額實用性為“嚴格”。

（4）廣西農業用水定額先進性綜合評估值為14.74%，因此農業用水定額先進性為“合理”。

表5 廣西農業用水定額各指標評估Tab.5 The evaluation various indicators of agricultural water quota in Guangxi

表6 廣西農業用水定額評估結果及建議Tab.6 The evaluation results and suggestions of agricultural water quota in Guangxi

3 結論與討論

（1）量化賦值法是全量化評價的方法，且與《技術要求》緊密結合，克服了目前專家法以定性評估為主的主觀性、部分定量評估未形成統一的評估指標體系，以及評分表法主要服務于最嚴格水資源管理制度考核的缺陷，可為我國各省區用水定額評估提供參考依據。

（2）廣西農業用水定額覆蓋性評估結論為“嚴格”，合理性評估結論為“合理”，實用性評估結論為“嚴格”，先進性評估結論為“合理”。建議下次修訂增加油菜籽、芝麻用水定額，并復核水稻、玉米、番茄用水定額。

（3）建議加強農田灌溉試驗站建設及維護力度，保證各農業分區均有專門的農田灌溉實驗站，積累農田灌溉試驗資料，農田灌溉用水定額標準的確定以農田灌溉試驗站的數據為準。建議建立完善的用水定額管理制度，加強農業用水計量，促進定額管理更好落到實處。