鐘姍姍 劉鸝

摘要：根據(jù)水資源安全內(nèi)涵，構(gòu)建湖南省水資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用水資源安全綜合指數(shù)辨識(shí)2007-2015年湖南省水資源安全狀態(tài)；根據(jù)短板要素理論，構(gòu)建湖南省水資源安全評(píng)價(jià)體系多木桶模型，采用均衡度指標(biāo)度量各桶片（指標(biāo)）的長(zhǎng)度差異，將指標(biāo)分為優(yōu)勢(shì)要素、限制性要素和短板要素，辨識(shí)系統(tǒng)短板。從縱向（年際）和橫向（指標(biāo)）比較分析湖南省水資源安全現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)果表明：（1）湖南省水資源安全系統(tǒng)，2011年為較不安全狀態(tài)，2015年為較安全狀態(tài)，其余年份為臨界安全狀態(tài)，2007-2015年間湖南省水資源安全呈現(xiàn)前期形勢(shì)較為嚴(yán)峻、后期矛盾緩和的特點(diǎn)；（2）繪制湖南省水資源安全短板要素圖，甄別出防洪治澇形勢(shì)嚴(yán)峻、廢水及有機(jī)污染物排放量較多和工農(nóng)業(yè)及生活用水量較大是當(dāng)前影響湖南省水資源安全的主要短板要素。

關(guān)鍵詞：水資源安全；安全狀態(tài)；短板要素；多木桶結(jié)構(gòu)；湖南省

中圖分類號(hào)：TV213 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：

16721683（2018）05005007

Water resources security state of Hunan Province during 20072015 and the shortboard factors

ZHONG Shanshan1，2，LIU Li1

（

1.School of Hydraulic Engineering，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410004，China；2.Key Laboratory of WaterSediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province，Changsha 410004，China

）

Abstract：

First，based on the connotation of water resources security，we built an evaluation index system for water resources security of Hunan province，and determined the water resources security state during 20072015 with the integral index of water resources security.Second，we built a multibucket model for the evaluation system based on the shortboard factors theory，and measured the length difference between bucket staves （indexes） with the "equilibrium degree" index.The indexes were divided into dominant factors，restrictive factors，and shortboard factors.Then we compared and analyzed the status quo and development trend of water resources security of Hunan province from longitudinal （interannual） and lateral （indexbased） perspectives.The results indicated： （1） The water resources security system of Hunan province was in a somewhat unsafe state in 2011，and was in a somewhat safe state in 2015，and was in a critically safe state in the other years.The water resources security of Hunan province during 20072015 was in a severe situation in the earlier stage and it eased up in the later stage.（2） We drew a shortboard factors diagram of water resources security of Hunan province，and found that the main shortboard factors were severe flood control situation，large amounts of waste water and organic pollutants emissions，and large consumption of water for industrial，agricultural，and domestic use.

Key words：

water resources security；security state；shortboard factors；multibucket structure；Hunan province

水資源安全問題是人類水資源可持續(xù)開發(fā)利用中面臨的重大挑戰(zhàn)。區(qū)域水資源安全是指一個(gè)國(guó)家或地區(qū)擁有的水資源能夠保障該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)健康發(fā)展[12]，關(guān)系著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)發(fā)展和人類生活的有序進(jìn)行，同時(shí)也決定著一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的安全與穩(wěn)定。因此，分析評(píng)價(jià)區(qū)域水資源安全狀態(tài)，對(duì)實(shí)現(xiàn)水資源合理配置、確保環(huán)境經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

水資源安全狀態(tài)的度量是水資源安全問題研究中的重要領(lǐng)域，Henry J.F.Penn[3]構(gòu)建了四維水資源安全度量框架：可利用性、可獲取性、實(shí)用性和穩(wěn)定性；聞豪等[4]研究了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源安全的耦合關(guān)系；貢力等[5]構(gòu)建了水資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；一些水資源安全綜合評(píng)價(jià)方法，如：DPSIR模型[6]、水貧乏指數(shù)[7]、vague集相似度量模型[8]、聯(lián)系數(shù)法[9]、熵權(quán)法[1011]等相繼被提出。還有一些學(xué)者研究了水資源安全的實(shí)現(xiàn)途徑，Adewale Giwa[12]提出了水資源可持續(xù)利用及安全的一些可行性建議：水資源再利用、建立反映成本的水資源價(jià)格機(jī)制、可持續(xù)建造規(guī)范等；竇明[13]從提高水資源安全保障能力角度，設(shè)計(jì)了基于發(fā)展模式驅(qū)動(dòng)的水資源安全調(diào)控模型；邵東國(guó)等[14]運(yùn)用協(xié)調(diào)度和發(fā)展度指標(biāo)分析了水資源安全系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律。但已有成果在指標(biāo)要素對(duì)水資源安全狀態(tài)的影響效果及短板要素識(shí)別方面的研究還較少。

湖南省水資源豐富，擁有的平均水資源總量居全國(guó)第六位，但水資源在時(shí)間和空間上分布極不均勻，且與人口、耕地和工業(yè)布局極不匹配，水資源供需矛盾較為尖銳。本文通過判別湖南省水資源安全狀態(tài)，識(shí)別水資源安全系統(tǒng)短板要素，從縱向（年際）和橫向（指標(biāo)）兩個(gè)方面分析湖南省水資源安全發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)優(yōu)化水資源配置，提高水資源利用程度，促進(jìn)湖南省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

湖南省國(guó)土面積211 829 km2，分屬長(zhǎng)江流域（占總面積的976%）和珠江流域（占總面積的24%）。湘、資、沅、澧四水及汨羅江、新墻河等分別從東、南、西三面匯入洞庭湖，并由城陵磯注入長(zhǎng)江。湖南省屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，降水量極為豐富。全省多年平均降水量為1 6689 mm，水資源總量2 197億m3，屬于我國(guó)天然富水區(qū)之一。近年來，隨著湖南省經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)水資源開發(fā)利用都提出了新的要求，省水資源供需矛盾日益突出。

本文研究數(shù)據(jù)來源于2007年至2015年《湖南省水資源公報(bào)》、《湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》和《湖南省環(huán)境狀況公報(bào)》。

[BT3-*6] 1.2 研究方法

1.2.1 指標(biāo)體系

根據(jù)水資源安全內(nèi)涵，水資源安全系統(tǒng)包括供水安全、防洪安全、水環(huán)境安全、水生態(tài)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全五大安全子體系[1]。針對(duì)湖南省水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀和各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取情況，結(jié)合相關(guān)參考文獻(xiàn)[1516]，考慮指標(biāo)的代表性和可獲得性，構(gòu)建湖南省水資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

1.2.2 水資源安全綜合指數(shù)與評(píng)判等級(jí)

（1）指標(biāo)無量綱化。

表1所示指標(biāo)體系各數(shù)據(jù)屬性可劃分為兩類：一類是正向指標(biāo)（表1中記為“+”），其取值越大，對(duì)水資源安全綜合指數(shù)影響越好；另一類是逆向指標(biāo)（表1中記為“-”），其取值越小，對(duì)水資源安全綜合指數(shù)影響越好。為了消除不同量綱和量綱單位一同處理帶來的不利影響，將各指標(biāo)按下式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[17]，從而得到指標(biāo)無量綱矩陣[WTHX]Y[WTBX]={yit}。

（2）權(quán)重計(jì)算。

每一指標(biāo)對(duì)水資源安全綜合指數(shù)影響不同，需對(duì)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)處理。各指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算采用熵值法[1819]。

（3）評(píng)判等級(jí)。

由于綜合指數(shù)的數(shù)值表達(dá)方式不方便評(píng)判水資源是否安全，需要將綜合指標(biāo)值轉(zhuǎn)化為等級(jí)值。根據(jù)相關(guān)研究成果，本研究采用等間距分級(jí)的方法，建立水資源安全綜合指數(shù)與評(píng)價(jià)等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系[15，17]：[0，02]不安全（水資源安全系統(tǒng)面臨崩潰）、（02，04]較不安全（水資源安全問題經(jīng)常發(fā)生）、（04，06]臨界安全（水資源安全問題時(shí)有發(fā)生）、（06，08]較安全（較少出現(xiàn)水資源安全問題）、（08，10]非常安全（不出現(xiàn)水資源安全問題）。

1.2.3 短板要素分析

短板效應(yīng)理論，也稱木桶理論，最初由美國(guó)管理學(xué)家彼得提出[20]，其內(nèi)涵是將某個(gè)系統(tǒng)效果看作是由數(shù)塊長(zhǎng)短不一的木板組成的木桶，其蓄水量是由最短的一塊木板決定，其他木板再長(zhǎng)也無用，即某個(gè)系統(tǒng)的效率往往受制于各構(gòu)成要素的最低水平。圖1描述了湖南省水資源安全評(píng)價(jià)體系“桶中桶”的多木桶結(jié)構(gòu)，湖南省水資源安全系統(tǒng)為“大木桶”，木桶蓄水量由水資源安全綜合指數(shù)W表示；五大水資源安全子體系為“小木桶”，共同構(gòu)成“大木桶”的桶片；小木桶的每塊桶片代表了各子系統(tǒng)的影響要素。湖南省水資源安全系統(tǒng)總?cè)菟咳Q于5個(gè)子系統(tǒng)容水量最小的木桶，而小木桶容水量取決于每個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)成指標(biāo)最差的部分。因此，要提高大木桶整體效應(yīng)，就要找到最短木板，想方設(shè)法補(bǔ)齊木桶短板，而不是增加較長(zhǎng)桶片的長(zhǎng)度。

為甄別水資源安全系統(tǒng)的短板要素，提升湖南省水資源安全等級(jí)，通過計(jì)算各桶片（指標(biāo)）的長(zhǎng)度差異，辨識(shí)不符合評(píng)價(jià)系統(tǒng)目標(biāo)要求的木桶短板，繼而分析其發(fā)展趨勢(shì)[2124]。

2 結(jié)果與分析

2.1 湖南省水資源安全等級(jí)評(píng)價(jià)

根據(jù)前述建立的水資源安全評(píng)價(jià)模型，計(jì)算湖南省水資源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，得到各指標(biāo)權(quán)重向量。

根據(jù)水資源安全評(píng)判等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判別，2011年為較不安全狀態(tài)；2007年、[HJ]2008年、2009年、2010年、2012年、2013年、2014年為臨界安全狀態(tài)，且這幾年的安全綜合指數(shù)總體呈逐年增大態(tài)勢(shì)；2015年為較安全狀態(tài)。因此，[JP3]從年際綜合指數(shù)來看，湖南省水資源安全呈現(xiàn)前期形勢(shì)較為嚴(yán)峻、后期矛盾緩和的特點(diǎn)。

2.2 湖南省水資源安全短板要素分析

（1）供水安全。

供水安全子系統(tǒng)5項(xiàng)指標(biāo)（X1至X5）在2007-2010年均為短板要素；2011-2013年，供水總量（X3）、耗水率（X4）、用水普及率（X5）指標(biāo)均轉(zhuǎn)為限制性要素或優(yōu)勢(shì)要素；2014-2015年，5項(xiàng)指標(biāo)均為限制性要素或優(yōu)勢(shì)要素。從2007-2015年7年間的數(shù)據(jù)變化及發(fā)展趨勢(shì)來看，湖南省供水能力有了較大的提升，不僅水資源總量有所增長(zhǎng)，供水及用水效率也明顯提高。

（2）水環(huán)境安全。

水環(huán)境安全子系統(tǒng)5項(xiàng)指標(biāo)（X6至X10）總體呈現(xiàn)兩類發(fā)展趨勢(shì)。水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類河長(zhǎng)比（X6）和污水處理率（X7）指標(biāo)在2007-2010年間為短板要素；2011-2015年為優(yōu)勢(shì)要素。說明湖南省在水資源管理制度實(shí)施和水污染控制方面取得了明顯成效，水質(zhì)得到了明顯改善，污水處理率也得到提高。另一方面，廢水排放總量（X8）、COD排放量（X9）和氨氮排放量（X10）在2007-2010年間為限制性要素或優(yōu)勢(shì)要素；2011-2015年為短板要素（除2011年的廢水排放總量）。主要是由于隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，工農(nóng)業(yè)發(fā)展增速，隨之而來的廢水、廢棄物等排放量也逐年增加。因此，總體來看，湖南省水環(huán)境安全向穩(wěn)步提高趨勢(shì)發(fā)展。

（3）防洪安全。

防洪安全子系統(tǒng)3項(xiàng)指標(biāo)（X11至X13）在大多數(shù)年份里均為短板要素。蓄水工程蓄水量（X11）指標(biāo)在2012年、2014年和2015年為限制性要素，其余年份為短板要素，說明蓄水工程的修建數(shù)量在提高，蓄水能力也在逐年增大。洪災(zāi)受災(zāi)面積（X12）和旱災(zāi)受災(zāi)面積（X13）在所有年份中幾乎均為短板要素。分析其原因主要由于湖南省是水資源大省，但水資源的年際分布卻不均衡，導(dǎo)致水災(zāi)和旱災(zāi)時(shí)有發(fā)生。因此，洪災(zāi)受災(zāi)面積和旱災(zāi)受災(zāi)面積兩項(xiàng)指標(biāo)并不呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。

（4）水生態(tài)安全。

水 生態(tài)安全子系統(tǒng)3項(xiàng)指標(biāo)（X14至X16）2007-2010年均為短板要素；2011-2015年，轉(zhuǎn)變?yōu)橄拗菩砸鼗騼?yōu)勢(shì)要素。水資源利用率（X14）、生態(tài)環(huán)境用水量（X15）以及漁業(yè)總產(chǎn)量（X16）均呈現(xiàn)轉(zhuǎn)優(yōu)趨勢(shì)。

水生態(tài)安全與水環(huán)境安全子系統(tǒng)變化方向是一致的，均為安全狀態(tài)總體改善，說明近幾年湖南省整體環(huán)境狀態(tài)較為良好。

（5）社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全子系統(tǒng)5項(xiàng)指標(biāo)（X17至X21）總體呈現(xiàn)兩種發(fā)展趨勢(shì)。

工農(nóng)業(yè)用水總量（X17）和人均用水量指標(biāo)（X18）在2007-2009年間為限制性要素或優(yōu)勢(shì)要素（除2007年的人均用水量外）；在2010-2015年間為短板要素。雖然近幾年湖南省執(zhí)行了最嚴(yán)格的水資源管理制度，對(duì)用水總量進(jìn)行了控制，但用水量指標(biāo)仍舊呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，主要是由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，各類用水總量明顯增多。

萬元GDP用水量（X19）指標(biāo)呈現(xiàn)前多后少的現(xiàn)象，2007-2009年間為短板要素，2010-2015年間為限制性要素，說明雖然用水總量增多，但用水效率卻提高了。水利環(huán)保投入占總投入比重（X21）指標(biāo)在2007-2012年間為短板要素，2013-2014年為限制性要素，2015年為優(yōu)勢(shì)要素，表明了湖南省對(duì)水利環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重視。

綜上所述，近5年湖南省水資源安全系統(tǒng)短板主要為防洪安全子系統(tǒng)，其次為水環(huán)境子系統(tǒng)的“廢水、COD、氨氮排放總量”以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全子系統(tǒng)的“用水量”。

3 結(jié)論與建議

通過對(duì)湖南省水資源安全進(jìn)行等級(jí)評(píng)定、短板要素識(shí)別分析，得出結(jié)論： （1）湖南省水資源總體安全等級(jí)呈逐年提高趨勢(shì)；（2）防洪治澇形勢(shì)嚴(yán)峻、廢水及有機(jī)污染物排放量較多和工農(nóng)業(yè)及生活用水量較大是當(dāng)前影響湖南省水資源安全的主要短板要素。

針對(duì)湖南省水資源年內(nèi)及年際分布不均、洪澇災(zāi)害時(shí)有發(fā)生現(xiàn)狀，可適當(dāng)擴(kuò)展水利設(shè)施建造規(guī)模，以支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求。但與此同時(shí)應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化用水結(jié)構(gòu)，完善水資源管理，提高水資源開發(fā)利用率。雖然湖南省水資源充沛，但仍應(yīng)注重節(jié)約集約用水，進(jìn)一步減少工農(nóng)業(yè)耗水，提高節(jié)水水平，減少水資源損耗率。目前，湖南省水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境趨于好轉(zhuǎn)，但在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，仍需嚴(yán)格控制工農(nóng)業(yè)污染排放，減少生活用水排放，減少污染物入河量，進(jìn)一步提升水環(huán)境質(zhì)量。

[HJ1.7mm]

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