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        基于不同發(fā)展模式的地區(qū)水安全評(píng)價(jià)分析

        2020-07-16 07:19:14劉曉輝
        水力發(fā)電 2020年4期
        關(guān)鍵詞:德陽市經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水

        劉 蛟,李 濤,劉曉輝,余 斌

        (1.西華大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,四川 成都 610039;2.西昌學(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院,四川 西昌 615000)

        0 引 言

        在2000年Stockholm水會(huì)議上提出的水安全屬于非傳統(tǒng)安全范疇,通常指針對(duì)人類社會(huì)生存環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)生的與水有關(guān)的危害問題[1]。水安全對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的支撐作用以及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展的維持作用,得到了國(guó)際社會(huì)的認(rèn)可,為此,在目前變化環(huán)境下的水安全狀態(tài)更受到了全球的廣泛關(guān)注[2]。作為一種基礎(chǔ)資源,水資源的安全性包括了多個(gè)方面的內(nèi)容,目前國(guó)際上通常認(rèn)為水安全狀況涉及水價(jià)值、生態(tài)環(huán)境、糧食安全、經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全、水的供需矛盾、控制災(zāi)害和水資源管理等7個(gè)方面的內(nèi)容。左其亭等[3]構(gòu)建了包括7個(gè)方面內(nèi)容的“一帶一路”水安全保障體系框架,對(duì)分區(qū)水資源安全進(jìn)行了評(píng)價(jià)。梁緣毅等[4]結(jié)合災(zāi)害和風(fēng)險(xiǎn)理論,將水安全風(fēng)險(xiǎn)劃分為水量短缺、水質(zhì)污染、干旱風(fēng)險(xiǎn)和洪澇風(fēng)險(xiǎn),對(duì)我國(guó)不同地區(qū)的水安全問題進(jìn)行了分析。劉傳旺[5]等建立了基于層次分析法的類型識(shí)別的物元評(píng)判模型,對(duì)新鄭市2006年~2011年水安全進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。運(yùn)用主成分和多元因子分析法,對(duì)中國(guó)主要城市的供水安全進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析。

        水安全設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多,有學(xué)者提出了構(gòu)建以健康、發(fā)展、和諧為準(zhǔn)則框架的評(píng)價(jià)體系[6];也有相關(guān)研究[7]應(yīng)用主成分分析法,來確定主要影響因子,并開展城市供水安全方面的研究;傅春等[8]基于“驅(qū)動(dòng)力-壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”模型,開展了南昌市水環(huán)境安全評(píng)價(jià)。更多的研究[9-12]考慮影響水安全各內(nèi)容的作用,構(gòu)建了包括各個(gè)方面指標(biāo)的評(píng)價(jià)模型,這些研究較為全面地反應(yīng)了水安全的影響因素,評(píng)價(jià)的結(jié)果也對(duì)區(qū)域的水資源管理起到了積極的作用。但是,這些指標(biāo)中,因?yàn)槠湎嗷ビ绊懽饔藐P(guān)系以及量化標(biāo)準(zhǔn)的不確定,在不同程度上影響了評(píng)價(jià)模型的客觀性。

        2019年1月召開的全國(guó)水利工作會(huì)議強(qiáng)調(diào)了要處理好:水與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系以及水與生態(tài)系統(tǒng)中其他要素的關(guān)系。這不僅為人水和諧發(fā)展指明了方向,同時(shí)也為水資源的安全評(píng)價(jià)工作提供了參考。本文根據(jù)地區(qū)水資源發(fā)展中面臨的主要問題,以四川省德陽市為例,在明確水資源系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)相互關(guān)系的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了多目標(biāo)多層次的水安全評(píng)價(jià)模型,結(jié)合國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)以及地區(qū)相關(guān)文件,對(duì)核心評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化,最后分別以社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展為主和生態(tài)環(huán)境保障為主兩種發(fā)展模式,對(duì)德陽市2010年~2016年的水安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),并結(jié)合德陽市“十二五”水利發(fā)展成果對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析。

        1 評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

        層次分析法是針對(duì)復(fù)雜的多準(zhǔn)則決策問題提出的。其通過將問題分解為各個(gè)組成因素,按照因素之間的遞歸及從屬關(guān)系,可構(gòu)建一個(gè)反應(yīng)因素之間聯(lián)系的遞進(jìn)層次結(jié)構(gòu)。經(jīng)過一定的分析與計(jì)算,將評(píng)價(jià)問題轉(zhuǎn)化為最底層(指標(biāo)層)相對(duì)于最高層(目標(biāo)層)的相對(duì)重要性排序問題。結(jié)合計(jì)算出的權(quán)重,按重要性分析因素對(duì)目標(biāo)的影響,從而做出評(píng)價(jià)。根據(jù)區(qū)域水資源發(fā)展中的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題、生態(tài)環(huán)境問題,確定影響水安全的主要因素,構(gòu)建一個(gè)多目標(biāo)多層次的評(píng)價(jià)模型。

        1.1 模型的構(gòu)建

        雖然目前對(duì)水安全的定義缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),但普遍認(rèn)為水安全為能夠持續(xù)支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模、能夠維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展的水資源狀態(tài)[13]。因此,水資源系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)以及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的關(guān)系是水安全評(píng)價(jià)模型確定的基礎(chǔ)。三者之間的相互制約影響關(guān)系如圖1所示。在此作用下,社會(huì)發(fā)展模式也主要表現(xiàn)為水資源系統(tǒng)制約下的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,以及水資源保證下以生態(tài)環(huán)境為支撐的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為此本文也將從這兩種發(fā)展模型對(duì)水安全進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

        圖1 水安全的三大系統(tǒng)之間的相互關(guān)系

        在充分考慮水安全所涉及7個(gè)基礎(chǔ)方面內(nèi)容的前提下,進(jìn)一步根據(jù)地區(qū)水資源發(fā)展中的實(shí)際問題,綜合考量水資源、經(jīng)濟(jì)社會(huì)以及生態(tài)環(huán)境下具有明確可量化標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)指標(biāo),構(gòu)建了如圖2所示區(qū)域水安全的評(píng)價(jià)模型。

        圖2 地區(qū)水安全評(píng)價(jià)模型

        1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)及其量化標(biāo)準(zhǔn)

        1.2.1水資源子系統(tǒng)

        水資源子系統(tǒng)中主要是體現(xiàn)各種水資源之間的關(guān)系。其中,水庫調(diào)節(jié)能力C1是指該地區(qū)水庫的年調(diào)節(jié)量占地表水資源總量的比例,體現(xiàn)了在災(zāi)害控制與水管理方面的內(nèi)容;根據(jù)德陽市近年水資源利用的實(shí)際情況,將計(jì)算的量化值從0~10%正向等分為很不安全、不太安全、一般安全和很安全4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。水資源開發(fā)利用率C2是指在水庫調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過提、引、調(diào)等措施后可供的水資源量占水資源總量的比率,體現(xiàn)了水管理方面的內(nèi)容;根據(jù)國(guó)際上對(duì)水資源開發(fā)利用率與水安全的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[14](見表1)。人均可用水資源量C3是指總供水量除以地區(qū)總?cè)丝跀?shù),在水資源開發(fā)利用率的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步體現(xiàn)了水的供需矛盾方面的內(nèi)容;根據(jù)國(guó)際上人均水資源可用量與水安全的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[14](見表2)。

        表1 不同的水資源開發(fā)利用率對(duì)應(yīng)水安全等級(jí)

        表2 不同的人均可用水資源量對(duì)應(yīng)的水安全等級(jí)

        1.2.2經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)

        在經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)中主要為農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)用水與生活用水,主要體現(xiàn)了水安全在糧食安全、經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全和水的供需矛盾方面的內(nèi)容。全國(guó)范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)用水占總耗水量的63%左右,德陽市的農(nóng)業(yè)用水比率更是達(dá)到了70%以上,因此農(nóng)業(yè)用水中的灌溉用水系數(shù)C4也是我國(guó)水資源管理中“三條紅線”的主要控制指標(biāo)。根據(jù)德陽市在實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理中確定的灌溉用水系數(shù)目標(biāo)與實(shí)際灌溉利用系數(shù)的相對(duì)偏差

        RE=(實(shí)際值-管理目標(biāo)值)/管理目標(biāo)值

        (1)

        結(jié)合德陽市實(shí)際農(nóng)業(yè)用水情況,確定評(píng)價(jià)年份在農(nóng)業(yè)用水方面的安全度(見表3)。萬元GDP用水量C5和生活用水節(jié)水率C6采用同樣的方法確定,參考的標(biāo)準(zhǔn)分別為德陽市水資源管理中制定的萬元GDP耗水量管理目標(biāo),以及四川省2010年和2016年制定的四川省用水定額標(biāo)準(zhǔn)。

        1.2.3生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)

        在生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)各指標(biāo)主要體現(xiàn)了水安全在水價(jià)值、生態(tài)環(huán)境以及水管理方面的內(nèi)容。干旱指數(shù)C7為該區(qū)域的降水量和蒸發(fā)能力之比,是表現(xiàn)區(qū)域水分收支的一個(gè)重要指標(biāo),在很大程度上反應(yīng)出區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)脆弱性情況[15];根據(jù)干旱指數(shù)對(duì)區(qū)域干旱程度的劃分確定與水安全等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,見表4。河道水質(zhì)達(dá)標(biāo)率C8綜合反映了區(qū)域水環(huán)境的狀態(tài),根據(jù)水質(zhì)管理目標(biāo),對(duì)地表Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)按0~100%的達(dá)標(biāo)率正向等分為4個(gè)安全等級(jí)。河道外生態(tài)用水比例C9為河道外生態(tài)用水量與年用水量的比值,對(duì)地區(qū)可持續(xù)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)具有重要的指示作用,根據(jù)相關(guān)規(guī)劃,將0~5%的生態(tài)用水比例正向等分為4個(gè)不同的安全等級(jí)。

        表3 經(jīng)濟(jì)社會(huì)子系統(tǒng)中各指標(biāo)值對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)

        表4 干旱指數(shù)對(duì)應(yīng)的水安全等級(jí)

        2 評(píng)價(jià)結(jié)果

        2.1 權(quán)重的確定

        在對(duì)研究區(qū)的水資源系統(tǒng)進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,根據(jù)專家意見,采用打分法確定了評(píng)價(jià)模型中各子系統(tǒng)兩兩指標(biāo)的相對(duì)重要性,構(gòu)建形成的矩陣

        (2)

        通過一致性檢驗(yàn)后,計(jì)算得到的權(quán)重WB1=[0.6,0.2,0.2];WB2=[0.6,0.2,0.2];WB3=[0.169 2,0.384 7,0.443 4]。

        對(duì)于準(zhǔn)則層,本文從水資源系統(tǒng)制約下的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展(M1)以及水資源保證下以生態(tài)環(huán)境為支撐的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展(M2)兩種模式進(jìn)行評(píng)價(jià)。在M1下,主要以社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展為主,生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)處于次要地位,而社會(huì)發(fā)展主要受到水資源來水和供水系統(tǒng)的制約。在M2下,主要強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展必須以良性的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展為前提,生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)對(duì)水安全的影響更加重要,為此確定兩種發(fā)展模式下準(zhǔn)則層之間相對(duì)重要性構(gòu)建形成的矩陣如式(3)所示。通過一致性檢驗(yàn)后,確定兩種發(fā)展模型準(zhǔn)則層的權(quán)重分別為WM1=[0.454 5,0.454 5,0.090 9];WM2=[0.142 9,0.142 9,0.714 3]。其中

        (3)

        2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

        根據(jù)對(duì)德陽市2010年~2016年水資源公報(bào)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算得到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化值,由1.2節(jié)中確定其安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)很安全、一般安全、不太安全以及很不安全四個(gè)等級(jí)分別賦值為7、5、3和1,采用歸一化指數(shù)的計(jì)算方法,利用2.1節(jié)中得到的權(quán)重,自下而上計(jì)算得到了德陽市2010年~2016年在兩種不同發(fā)展模式下的水安全狀態(tài),結(jié)果見圖3。

        圖3 2010年~2016年德陽市水安全得分趨勢(shì)示意

        由圖3可知,在以水資源為制約的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展模式下,德陽市的水安全狀態(tài)基本處于一般安全的范圍內(nèi),且整體上表現(xiàn)為安全性逐步增強(qiáng)的趨勢(shì)。而在水資源保證下以生態(tài)環(huán)境為支撐的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式下,德陽市的水安全出現(xiàn)了較大的波動(dòng),呈現(xiàn)不穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì),且整體水平低于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展模式。

        3 結(jié)論與分析

        3.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展為主的模式

        地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到當(dāng)?shù)厮Y源的制約,同時(shí)也影響著當(dāng)?shù)氐乃踩珷顩r。從上述對(duì)德陽市水安全評(píng)價(jià)的結(jié)果可以看出,在強(qiáng)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式下,德陽市在“十二五”發(fā)展期間,落實(shí)建設(shè)了一批重大的水利項(xiàng)目,對(duì)水資源的調(diào)控能力顯著增強(qiáng);同時(shí)全面落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度,將“三條紅線”控制目標(biāo)具體分解到各級(jí)行政區(qū),制定完善了地區(qū)的水資源管理與保護(hù)方案,使得德陽市工農(nóng)業(yè)用水效率都得到穩(wěn)步提高,水資源的利用價(jià)值逐步提升。經(jīng)過“十二五”水利建設(shè)的發(fā)展,在此發(fā)展模式下,2010年~2016德陽市水資源的安全度由4.07提高到了5.24。即使受到天然來水量以及生態(tài)環(huán)境方面的影響,水安全度具有一定波動(dòng);但總體上依然為穩(wěn)定的增強(qiáng)趨勢(shì),趨勢(shì)線的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.83。

        3.2 生態(tài)環(huán)境支撐下的發(fā)展模式

        相對(duì)于水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的制約關(guān)系,該發(fā)展模式更加強(qiáng)調(diào)社會(huì)發(fā)展必須是在生態(tài)環(huán)境保障下的可持續(xù)發(fā)展;因此,生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)對(duì)水安全影響的權(quán)重也更大。從德陽市水安全的評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出,該模式下水安全度明顯小于M1模式下的結(jié)果,且出現(xiàn)了較大程度的波動(dòng)。2013年安全值最高為5.13,處于一般安全水平以上;但是2014年因?yàn)樯鷳B(tài)用水受到擠壓,用水比例的急劇下降,導(dǎo)致水安全度僅為3.95,下降到不太安全的水平。在“十二五”期間,德陽市在水生態(tài)文明的建設(shè)上取得了一定的成就,水質(zhì)管理上基本達(dá)到要求,未出現(xiàn)較為嚴(yán)重的水污染事件;但生態(tài)用水未能得到持續(xù)性的保證。這導(dǎo)致了在生態(tài)環(huán)境支撐下的發(fā)展模式中,2010年~2016德陽市的水安全度呈現(xiàn)出很不穩(wěn)定的增強(qiáng)趨勢(shì),趨勢(shì)線的相關(guān)系數(shù)僅為0.35。

        4 結(jié) 語

        對(duì)水安全的影響涉及到諸多方面,但總體上表現(xiàn)為水資源系統(tǒng),經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)以及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)三者之間的相互作用;處理好三者之間的關(guān)系也是我國(guó)水利工作的重點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展以及水資源保證下以生態(tài)環(huán)境為支撐的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展兩種模式下,德陽市的水安全呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)?!笆濉卑l(fā)展期間,德陽市的水利對(duì)水資源的調(diào)控能力不斷加強(qiáng),農(nóng)業(yè)及萬元GDP的用水效率不斷提升;為此在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展模式下的水安全度穩(wěn)步提高。而無穩(wěn)定持續(xù)的生態(tài)用水也使得以生態(tài)環(huán)境為支撐的發(fā)展模式下,水安全出現(xiàn)了不穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài);為此,地方在實(shí)現(xiàn)以生態(tài)環(huán)境為支撐的可持續(xù)發(fā)展模型下,需要在水資源管理利用中確保區(qū)域的生態(tài)用水不受侵占,以保障生態(tài)環(huán)境良性的發(fā)展。

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