吳書悅,楊陽,黃顯峰(.河海大學大禹學院,江蘇南京0098;.河海大學水利水電學院,江蘇南京0098)

水資源管理“三條紅線”控制指標體系研究

吳書悅1,楊陽2,黃顯峰2
(1.河海大學大禹學院,江蘇南京210098;2.河海大學水利水電學院,江蘇南京210098)

在分析水資源管理“三條紅線”的內(nèi)涵及其相互關系的基礎上,遵循科學性、系統(tǒng)性、可操作性、完備性等原則,構建了包含目標層、準則層、指標層3個層次結(jié)構的指標體系,運用德爾菲法和主成分分析法對指標進行優(yōu)選,最終確立了由水資源開發(fā)利用控制、用水效率控制、水功能區(qū)限制納污3個準則、10個指標組成的水資源管理“三條紅線”控制指標體系。

水資源管理；三條紅線；控制指標體系；主成分分析

2011年中央一號文件“中共中央國務院關于加快水利改革發(fā)展的決定”中,明確提出要把最嚴格水資源管理作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的戰(zhàn)略舉措,確立水資源管理“三條紅線”,即水資源開發(fā)利用控制紅線、用水效率控制紅線和水功能區(qū)限制納污紅線,著力解決當前水資源過度開發(fā)、用水浪費和水污染嚴重三大突出問題。為保障水資源管理“三條紅線”目標的順利實現(xiàn),國內(nèi)已有部分學者[1-5]開展了相關研究工作。張曉宇等[2]從建立水資源管理體系、水資源管理法規(guī)等方面指出我國水資源管理存在水平落后、市場化程度低、體制和政策有弊端以及忽視節(jié)水方針的實施等問題。陶潔等[3]對“三條紅線”指標體系的構建進行了初步探討,闡述了每類指標的確定方法,并將其應用到新密市。孫可可等[4]指出,每條紅線的管理和實施,都需要以評價為衡量標準,考慮到地區(qū)、行業(yè)等的差異和管理需要,要對各評價指標進行具體量化。楊丹等[5]采用層次分析法構建了包含目標層、領域?qū)?、準則層和指標層四階遞階層次結(jié)構的區(qū)域最嚴格水資源管理“三條紅線”評價指標體系,并對濟南市進行實例研究等。鑒于我國尚未構建系統(tǒng)的水資源管理“三條紅線”控制指標體系,且現(xiàn)有的研究成果對構建水資源管理“三條紅線”控制指標體系研究較少,在指標的確定方面大多采用定性分析的方法,所構建的指標體系存在大量主觀因素的干擾,缺乏系統(tǒng)性和科學性。本文以實現(xiàn)水資源管理“三條紅線”控制為出發(fā)點,在總結(jié)水資源管理“三條紅線”已有研究進展的基礎上,分析“三條紅線”的內(nèi)涵和相互關系,明確指標體系的構建原則和步驟,通過一系列指標的初選和優(yōu)選,構建科學合理的水資源管理“三條紅線”控制指標體系,為提高區(qū)域水資源管理能力,評價和考核水資源管理“三條紅線”的控制水平提供科學依據(jù)。

1 水資源管理“三條紅線”的內(nèi)涵

水資源開發(fā)利用控制紅線是在高效開發(fā)利用水資源的前提下,采取以供定需政策,對一個流域或者區(qū)域用水總量進行控制和管理,保證河流水域所必需的生態(tài)環(huán)境用水。用水效率控制紅線是通過定額管理制度的實施,將水資源管理落實到生產(chǎn)生活控制用水的各個環(huán)節(jié),反映各個用水部門用水合理程度和區(qū)域水資源配置合理程度。水功能區(qū)限制納污紅線是根據(jù)水功能區(qū)劃對水質(zhì)的要求和水體的自凈能力,核定水域納污能力,提出限制排污總量,從水質(zhì)濃度和排污總量兩個方面保護水體,切實保證水體功能的良好發(fā)揮。

水資源管理“三條紅線”是從不同角度對水資源開發(fā)利用和保護進行管理。水資源開發(fā)利用控制,可以用來對流域或區(qū)域進行用水總量的宏觀管理;用水效率控制,可以用來對特定行業(yè)、企業(yè)或者用水戶進行用水效率的微觀管理;水功能區(qū)限制納污,可以用來對水資源保護效果、水質(zhì)狀況和減排情況進行綜合管理?！叭龡l紅線”互為支撐、相互關聯(lián),任何一條控制紅線的實現(xiàn)均有利于另一條控制紅線的實現(xiàn),三者一起構成了一個完整的水資源管理體系?！叭龡l紅線”之間的關系如圖1所示。

圖1 水資源管理“三條紅線”之間的關系

2 水資源管理“三條紅線”控制指標體系的構建

2.1 指標體系構建原則

水資源管理“三條紅線”涉及水資源、社會、經(jīng)濟等不同層面的多維協(xié)調(diào)關系,是一個典型的多層次、多目標決策問題,因此在構建指標體系時必須遵循一定的原則,準確全面地反映水資源管理“三條紅線”的控制狀況。

a.科學性原則。指標的定義、計算方法、數(shù)據(jù)收集、涵蓋范圍和權重選擇等都必須有科學的理論依據(jù),水資源管理“三條紅線”控制指標體系必須建立在科學的基礎上。

b.系統(tǒng)性與層次性相結(jié)合的原則。水資源管理“三條紅線”控制指標體系是一個復雜的系統(tǒng)工程,必須根據(jù)各層次、各因素之間的特點和關系,將其分為幾個既相互聯(lián)系又彼此獨立的子系統(tǒng),再統(tǒng)籌綜合,做到系統(tǒng)性與層次性相結(jié)合。

c.可操作性原則。選取指標時,不能脫離指標相關資料信息來源的實際條件,所選指標應含義清楚,內(nèi)容明確,易于通過統(tǒng)計資料整理、抽樣或典型性調(diào)查獲得,可操作性強。

d.完備性原則。水資源管理“三條紅線”涉及內(nèi)容較多、較廣,因此,建立的指標必須具有足夠的涵蓋面,能完整全面地反映水資源管理“三條紅線”控制的實際水平。

2.2 指標體系構建步驟

為構建科學合理的水資源管理“三條紅線”控制指標體系,使系統(tǒng)中大量相互關聯(lián)、相互制約的因素條理化、層次化,應當按照一定的步驟構建相應的指標體系。本文在構建水資源管理“三條紅線”控制指標體系時,分以下3步進行：①收集相關資料,提出控制指標體系的目標及其影響因素;②對收集的資料數(shù)據(jù)進行分析計算,比較各影響因素之間的關系,確定指標體系的層次,進行指標初選,初步構建水資源管理“三條紅線”控制指標體系;③對初選指標進行篩選(包括定性篩選和定量篩選)、優(yōu)化后,確定指標之間的層次和結(jié)構,再反復討論、修改,不斷完善,確定最終的指標體系。

2.3 指標體系的構建

2.3.1 指標的初選

指標初選的目的是確定能夠全面反映與系統(tǒng)目標要求相關的指標,而對所選指標是否重復、指標構成的關系、指標的實際可操作性等方面并無要求。通過對水資源管理“三條紅線”內(nèi)涵的分析,確定系統(tǒng)的總目標為全面實現(xiàn)水資源管理“三條紅線”,并從水資源開發(fā)利用、用水效率和水功能區(qū)限制納污3個方面對總目標進行進一步分解,采用理論分析法和頻度分析法確定指標體系的初選指標。理論分析法是對研究對象的內(nèi)涵、特征進行綜合分析,分析每個指標的代表性、針對性、綜合性和系統(tǒng)性,最終確定出最重要、最能體現(xiàn)研究對象特征的指標。頻度分析法是在閱讀大量相關文獻的基礎上,對已有的相關研究成果進行統(tǒng)計分析,對出現(xiàn)的各項指標進行頻度統(tǒng)計,初步確定一些使用頻率較高的指標。

經(jīng)過初步分析,確定水資源管理“三條紅線”控制指標初選體系,該指標體系包括3個層次：目標層(O)、準則層(S)和指標層(I)。目標層O為水資源管理“三條紅線”控制,處于整個指標體系的最高層,從宏觀上反映水資源管理“三條紅線”的控制水平;準則層S包括水資源開發(fā)利用控制(S1)、用水效率控制(S2)、水功能區(qū)限制納污(S3)“三條紅線”,反映每條紅線的控制水平;根據(jù)各控制紅線的主要影響因素,設置指標層(I),采用具體的控制指標體現(xiàn)“三條紅線”各自的實現(xiàn)水平。筆者初步擬定的水資源管理“三條紅線”控制指標體系見表1。

表1 水資源管理“三條紅線”控制指標體系(初選)

2.3.2 指標的優(yōu)選

上述所選指標反映了水資源管理“三條紅線”控制的各個方面,但在實際應用過程中,并非指標越多越好,關鍵在于指標所起作用的大小,指標間信息的重疊會直接或間接地影響評價結(jié)果,因此,為了保證結(jié)果的可靠性,需進一步對初選指標進行篩選和優(yōu)選。

目前,指標優(yōu)選的方法主要有德爾菲法(Delphi法)、主成分分析法、相關系數(shù)法、聚類分析法等,這些方法從指標的重要性、敏感性、獨立性和代表性等方面對其進行篩選,其中德爾菲法屬于定性分析的方法,其他方法屬于定量分析的方法。定性分析缺乏客觀的標準,存在較大的主觀性;定量分析可以避免主觀性,但在重要性和代表性方面又存在著不足。本文采用定性分析和定量分析相結(jié)合的方法進行指標優(yōu)選,即采用德爾菲法和主成分分析法相結(jié)合選出最具代表性的指標,確定指標體系。指標優(yōu)選的過程如下。

a.選取10名具有豐富水資源管理知識和實踐經(jīng)驗的專家組成專家組。根據(jù)初步擬定的控制指標體系,編制專家咨詢表。請專家根據(jù)自己的經(jīng)驗和知識按照“重要”(90～100分)、“較重要”(80～90分)、“一般”(70～80分)、“較不重要”(60～70分)和“不重要”(＜60分)5個等級進行判別。專家打分結(jié)果見表2。

b.統(tǒng)計專家的打分情況,計算每個指標的平均值,選取平均值高于70分的指標進行主成分分析,以主成分分析法原理[6-7]為基礎,運用SPSS軟件對指標群進行分析,確定最終的指標。主成分分析的步驟如下：①將原始數(shù)據(jù)進行標準化處理;②建立變量的相關系數(shù)矩陣R;③求解相關系數(shù)矩陣得到特征值及各個主成分的方差貢獻率和累計貢獻率,根據(jù)累計貢獻率確定主成分保留的個數(shù);④選取主成分,結(jié)合主成分分析結(jié)果對研究對象進行分析并深入研究。

表2 專家打分結(jié)果

從表2中可以看出I12、I13、I14、I22、I23、I28、I211、I212、I31這9項指標的平均分低于70分,因此將其剔除,不予考慮。運用SPSS17.0對剩下的10項指標做主成分分析。具體操作時,進入SPSS17.0軟件,打開數(shù)據(jù)集水資源管理“三條紅線”控制指標體系.sav,輸入原始數(shù)據(jù),對原始數(shù)據(jù)矩陣進行標準化處理(均值為0,標準差為1),得到標準化后的變量,見表3。

依次單擊“分析→降維→因子分析”,調(diào)出因子分析主界面,將標準化后的10個變量x1～x10選入“變量”框中,所有選項執(zhí)行系統(tǒng)默認操作,單擊“確定”按鈕,在SPSS Statistics查看器窗口中查看因子分析結(jié)果。根據(jù)分析結(jié)果,得到10個標準化變量的相關系數(shù)表和方差分解主成分提取分析表,見表4和表5。

表5顯示了各主成分解釋變量總方差的情況。由于特征值在某種程度上是表示主成分影響度大小的指標,因此剛開始可選用特征值大于1作為主成分的提取標準。SPSS17.0默認保留特征值大于1的主成分。由表5可知,特征值姿＞1的主成分有2個,這2個主成分的累計貢獻率達79.046%,未達到85%的界定標準。為了確定合理的主成分數(shù)量,更好地看出新的主成分和原始指標之間的聯(lián)系,可進行因子旋轉(zhuǎn),使原始指標對主成分的變換系數(shù)向0或1極化(因子旋轉(zhuǎn)并不會對累計貢獻率產(chǎn)生影響)。在SPSS17.0的因子分析主界面選擇“旋轉(zhuǎn)”,采用最大方差法進行因子旋轉(zhuǎn),再在因子分析主界面選擇“抽取”,確定要提取的因子數(shù)量固定為6,單擊“確定”按鈕,計算結(jié)果見表5。這6個主成分的累計貢獻率達到98.664%,超過了85%的界定,因此最終提取6個主成分。

c.根據(jù)分析結(jié)果可知,本文取前6個主成分來反映原來的10個變量,其方差累積貢獻率已達到98.664%。這6個主成分的貢獻率分別為41.751%、13.444%、12.984%、12.724%、11.840%和5.921%。可以認為,這6個主成分為所提取的6個潛在的綜合性指標,可代替前面所述的10個指標。根據(jù)提取的主成分數(shù)量,確定因子載荷矩陣。表6為因子旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣。

表3 標準化后的變量

表4 相關系數(shù)

表5 方差分解主成分提取分析結(jié)果

表6 因子旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣

由表6可以看出：在第1主成分中,用水總量、人均生活用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、農(nóng)田灌溉單位面積用水量這4個指標占有較高的載荷;在第2主成分中,農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)占有較高的載荷;在第3主成分中,水功能區(qū)水質(zhì)達標率占有較高的載荷;在第4主成分中,工業(yè)用水重復利用率占有較高的載荷;在第5主成分中,城鎮(zhèn)生活污水集中處理率占有較高的載荷;在第6主成分中,萬元GDP用水量和城市供水管網(wǎng)漏損率這2個指標占有較高的載荷。

經(jīng)過上述步驟的篩選,最終確定用水總量、人均生活用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、農(nóng)田灌溉單位面積用水量、萬元GDP用水量、城市供水管網(wǎng)漏損率、工業(yè)用水重復利用率、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)、水功能區(qū)水質(zhì)達標率和城鎮(zhèn)生活污水集中處理率共10個指標。

2.3.3 指標體系的確定及各指標的含義

通過上述過程的指標初選和優(yōu)選,并對各指標序號進行重新分配,最終建立水資源管理“三條紅線”控制指標體系,見表7。

具體的指標及其含義如下：

I11：用水總量=生活用水總量+生產(chǎn)用水總量+生態(tài)環(huán)境補水總量;I21：人均生活用水量=生活用水總量/總?cè)丝跀?shù);I22：萬元工業(yè)增加值用水量=工業(yè)用水量/工業(yè)增加值;I23：農(nóng)田灌溉單位面積用水量=農(nóng)田灌溉用水量/農(nóng)田實際灌溉面積;I24：萬元GDP用水量=工業(yè)用水總量/GDP值;I25：城市供水管網(wǎng)漏損率=(出廠水量-入戶水量)/出廠水量× 100%;I26：工業(yè)用水重復利用率=工業(yè)用水重復利用量/工業(yè)用水總量×100%;I27：農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)=田間凈灌溉水量/干渠渠首總引水量;I31：水功能區(qū)水質(zhì)達標率=水功能區(qū)水質(zhì)達標個數(shù)/水功能區(qū)評價總個數(shù)×100%;I32：城鎮(zhèn)生活污水集中處理率=城鎮(zhèn)集中處理的生活污水量/城鎮(zhèn)生活污水總量×100%。

表7 水資源管理“三條紅線”控制指標體系(最終)

3 結(jié)語

本文闡述了水資源管理“三條紅線”的內(nèi)涵,分析了“三條紅線”之間的相互關系,依據(jù)指標體系構建的原則和步驟,采用理論分析和頻度分析相結(jié)合的方法初步擬定指標體系,采用Delphi法和主成分分析法,運用SPSS軟件進行指標優(yōu)選,最終構建了水資源管理“三條紅線”控制指標體系。該指標體系為評價和考核水資源管理“三條紅線”控制水平提供了良好的基礎,具有一定的理論和實際應用價值。但是,要使所構建的指標體系實際操作性更強,

在具體應用的過程中,應當結(jié)合研究區(qū)域的實際情況,因地制宜地對控制指標進行調(diào)整。

[1]王偲,竇明,張潤慶,等.基于“三條紅線”約束的濱海區(qū)多水源聯(lián)合調(diào)度模型[J].水利水電科技進展,2012,32 (6)：6-10.(WANG Cai,DOU Ming,ZHANG Runqing,et al.Multiple-water source dispatching under constraints of“Three Red Lines”[J].Advances in Science and Technology of Water Resources,2012,32(6)：6-10.(in Chinese)).

[2]張曉宇,竇世卿.我國水資源管理現(xiàn)狀及對策[J].自然災害學報,2006,15(3)：91-95.(ZHANG Xiaoyu,DOU Shiqing.Current situation and countermeasures in water resources management in China[J].Journal of Natural Disasters,2006,15(3)：91-95.(in Chinese))

[3]陶潔,左其亭,薛會露,等.最嚴格水資源管理制度“三條紅線”控制指標及確定方法[J].節(jié)水灌溉,2012(4)：64-67.(TAO Jie,ZUO Qiting,XUE Huilu,et al.Control indicators and determination methods of“three red lines”of the strictest water resources management system[J]. Water Saving Irrigation,2012(4)：64-67.(in Chinese))[4]孫可可,陳進.基于武漢市水資源“三條紅線”管理的評價指標量化方法探討[J].長江科學院院報,2011,28 (12)：5-9.(SUN Keke,CHEN Jin.Evaluation index quantification for“Three Red Lines”of water resources management in Wuhan[J].Journal of Yangtze River Scientific Research Institute,2011,28(12)：5-9.(in Chinese))

[5]楊丹,張昊,管西柯,等.區(qū)域最嚴格水資源管理“三條紅線”評價指標體系的構建[J].水電能源科學,2013,31 (12)：182-185.(YANG Dan,ZHANG Hao,GUAN Xike, et al.Establishment of evaluation indicator system of“Three Red Lines”for the most strict regional water resourcesmanagement[J].Water Resources and Power, 2013,31(12)：182-185.(in Chinese))

[6]歐建鋒,葉健,程吉林.主成分分析法在江蘇水利現(xiàn)代化評價中的應用[J].人民長江,2010,41(2)：97-99.(OU Jianfeng,YE Jian,CHENG Jilin.Application of main component analysismethod in comprehensive evaluation for water conservancy modernization in Jiangsu Province[J]. Yangtze River,2010,41(2)：97-99.(in Chinese))

[7]白慧強.主成分分析法在SPSS中的應用：以文峪河河岸帶林下草本群落為例[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2009, 19(9)：172-176.(BAI Huiqiang.The application of principle components analysis in SPSS：taking the herbage community under forest in the riparian zone of Wenyuhe River as the example[J].SCI-Tech Information Development&Economy,2009,19(9)：172-176.(in Chinese))

Study of control index system of“Three Red Lines”for water resourcesmanagement

WU Shuyue1,YANG Yang2,HUANG Xianfeng2
(1.Dayu College,Hohai University,Nanjing 210098,China; 2.College ofWater Conservancy and Hydropower Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China)

Based on analysis of the connotation of“Three Red Lines”for water resources management and the relationship between the“Three Red Lines”,we constructed a control index system,which includes a target layer, a criterion layer,and an index layer,following the principles of scientificity,systematization,operability,and completeness.Finally,a control index system consisting of three criteria,i.e.,the control of the development and utilization ofwater resources,the control of the efficiency ofwater consumption,and the restriction of pollutants in water functional areas,and ten indices,was established through optimization of the indices using the Delphimethod and principal component analysis.

water resourcesmanagement;Three Red Lines;control index system;principal component analysis

TV213

A

1004 6933(2014)05 0081 05

2014 05 15編輯：彭桃英)

10.3969/j.issn.1004 6933.2014.05.015

國家社會科學基金重大項目(2012&ZD214)

吳書悅(1993—),女,本科生,水利水電工程專業(yè)。E-mail：hehaiwsy@sina.com