翟家齊，趙勇，趙紀(jì)芳,2，付雯琪,3，李海紅，姜珊

(1.中國水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，保定 071001；3.中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安 710065)

京津冀地區(qū)人均水資源量不足全國平均值的1/10，用水競爭激烈，水資源短缺成為影響京津冀協(xié)同發(fā)展進(jìn)程中的重要因素[1]。競爭性用水是一種普遍的社會(huì)現(xiàn)象，通常表現(xiàn)為水資源利用在目的、時(shí)間和地域等3個(gè)方面的矛盾與沖突，其本質(zhì)是水資源的稀缺性和時(shí)空分配不均[2-3]，而工業(yè)規(guī)模、人口數(shù)量及灌溉面積的迅速增長加劇了用水競爭。在供水量有限的條件下，現(xiàn)有水資源無法滿足各區(qū)域、各行業(yè)發(fā)展用水需求[4-6]，通過跨流域調(diào)水增加供水量是緩解當(dāng)前水資源短缺的有效途徑[7-8]。南水北調(diào)工程作為緩解我國北方地區(qū)水資源短缺局面的重要舉措，對(duì)保障京津冀地區(qū)水資源安全、減小用水競爭壓力具有重要作用[9-10]。2014年12月，南水北調(diào)中線工程正式通水，規(guī)劃南水北調(diào)東線工程二期建成后也將向京津冀地區(qū)多個(gè)城市供水。大規(guī)模外調(diào)水的進(jìn)入將顯著改變京津冀地區(qū)水資源供需格局及行業(yè)用水競爭態(tài)勢(shì)，定量分析和掌握南水北調(diào)來水對(duì)京津冀地區(qū)用水競爭力的影響對(duì)保障區(qū)域水資源安全具有重要參考意義[11-12]。目前國內(nèi)外對(duì)于資源競爭定量分析應(yīng)用最廣泛的是指標(biāo)體系法，以競爭力的主要影響因素為評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建多指標(biāo)評(píng)價(jià)模型，最后賦權(quán)逐級(jí)綜合得到競爭主體的競爭力量化值，如TOPSIS(technique for order preference by similarty to ideal solution)法、主成分分析法、聚類分析法、加權(quán)平均法等[13-15]。本文基于用水競爭力的概念，建立用水競爭力評(píng)價(jià)模型，采用行業(yè)和區(qū)域用水競爭力指數(shù)表征京津冀地區(qū)用水競爭力狀況，定量分析南水北調(diào)在不同來水情景下京津冀地區(qū)各行業(yè)與區(qū)域用水競爭力變化，為區(qū)域水資源的協(xié)同調(diào)配以及水資源的可持續(xù)利用提供參考。

1 研究方法

1.1 用水競爭力的概念

用水競爭力的概念目前沒有統(tǒng)一的定義，有學(xué)者[16]認(rèn)為用水競爭力是指由于水資源的短缺和水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等原因?qū)е掠盟黧w的用水需求未得到保障，該用水主體與其他競爭主體相比，具備獲得更多的更優(yōu)質(zhì)水資源的能力。從用水競爭對(duì)象看，可以劃分為多種類型，如行業(yè)間用水競爭、區(qū)域間用水競爭、流域內(nèi)與跨流域用水競爭、省內(nèi)與省際用水競爭、國內(nèi)與國際用水競爭等[17-18]。以行業(yè)用水競爭力和區(qū)域用水競爭力為例，生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)環(huán)境都離不開水資源的保障，但各行業(yè)間水資源所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益差別巨大，導(dǎo)致水資源優(yōu)先流入高收益行業(yè)，其背后反映了行業(yè)間的用水競爭力差別[19-20]。行業(yè)用水競爭進(jìn)一步反映到區(qū)域?qū)用?，區(qū)域水資源稀缺無法滿足用水需求，造成不同區(qū)域之間用水競爭矛盾愈發(fā)突出，進(jìn)而產(chǎn)生用水爭奪現(xiàn)象[21-22]，反映了不同地區(qū)間的用水競爭力差異。為了更好地刻畫和定量描述水資源競爭態(tài)勢(shì)，將用水競爭力定義為用水主體為獲得更多水資源以保障其自身生產(chǎn)生活用水、社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展需水以及生態(tài)環(huán)境健康用水而對(duì)有限水資源的吸引和爭奪能力，包括競爭主體、利益需求、競爭本質(zhì)和競爭目標(biāo)等4個(gè)部分。其中:競爭主體是參與用水競爭過程的行政區(qū)域、行業(yè)(工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等)等用水主體；利益需求是指競爭主體對(duì)水資源的需求，如水量、水質(zhì)、保障時(shí)間等；用水競爭力本質(zhì)是指對(duì)水資源的剛性需求程度、用水優(yōu)先級(jí)別、經(jīng)濟(jì)效益的綜合度量，直接反映了用水主體的競爭力強(qiáng)弱；競爭目標(biāo)指獲取水資源的最終用途或目的，如提高生活質(zhì)量、獲取經(jīng)濟(jì)效益或者改善居住環(huán)境等。

1.2 用水競爭力評(píng)價(jià)模型

1.2.1評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選及處理

基于用水競爭力的定義及影響因素，選取驅(qū)動(dòng)增長率、剛性需水量、用水效益、用水緊缺程度作為用水競爭力的評(píng)價(jià)指標(biāo)，4項(xiàng)指標(biāo)的含義及計(jì)算思路如下。

驅(qū)動(dòng)增長率表征用水量的變化趨勢(shì)及方向，利用農(nóng)作物播種面積、工業(yè)產(chǎn)值占GDP比重、人口規(guī)模等不同行業(yè)指標(biāo)系列值的變化率來表示行業(yè)用水的驅(qū)動(dòng)增長率。

剛性需水量是指滿足某一地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民生產(chǎn)生活和生態(tài)環(huán)境平衡的最低水量，按行業(yè)特點(diǎn)可以分為農(nóng)業(yè)剛性需水量、工業(yè)剛性需水量和生活剛性需水量。其中:農(nóng)業(yè)剛性需水量可通過確定作物的調(diào)虧灌溉系數(shù)，再將作物在生育期的最小需水量減去有效降水來計(jì)算，區(qū)域農(nóng)業(yè)剛性需水量是不同種類作物的單位面積農(nóng)業(yè)灌溉剛性需水量與其播種面積乘積的求和;工業(yè)剛性需水量是指一定時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)工藝最先進(jìn)時(shí)，工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)需水量的總和，此時(shí)工業(yè)需水量最小即為剛性需水量，某一區(qū)域的工業(yè)剛性需水量由該區(qū)域工業(yè)行業(yè)的種類數(shù)和該行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)該產(chǎn)品單位產(chǎn)量的最小需水量的乘積之和來計(jì)算;生活剛性需水量是指滿足居民日常生活和活動(dòng)所需的最低水量，區(qū)域生活剛性需水量則可表示為人均剛性需水量與人口數(shù)的乘積。

用水效益是影響用水競爭力的重要因素，能體現(xiàn)水資源使用之后所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，通過經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值和用水量的比值來計(jì)算。

用水緊缺程度是反映水資源供需關(guān)系的指標(biāo)。當(dāng)可供水量>剛性需水量時(shí)，水資源緊缺程度較低；當(dāng)可供水量<剛性需水量，水資源緊缺程度較高。計(jì)算公式為

(1)

式中:WS為用水緊缺程度；D為剛性需水量，m3；S為行業(yè)可供水量，m3；WQ為區(qū)域水資源量，m3；p為該行業(yè)的用水結(jié)構(gòu)系數(shù)。當(dāng)用水緊缺程度大于1時(shí)，表示本地水資源可供水量小于行業(yè)剛性需水量，水資源緊缺程度較高；當(dāng)用水緊缺程度小于1時(shí)，表示本地水資源可供水量大于行業(yè)剛性需水量，水資源緊缺程度相對(duì)較低。其他3項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體計(jì)算方法及計(jì)算公式參照文獻(xiàn)[23]所述，不再贅述。

1.2.2計(jì)算行業(yè)用水競爭力指數(shù)

為便于定量化表達(dá)用水主體的用水競爭力強(qiáng)弱，引入用水競爭力指數(shù)(water competitiveness index，WCI)，構(gòu)建用水競爭力評(píng)價(jià)模型，基于所選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算不同主體的WCI值，本文基于評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活的行業(yè)用水競爭力指數(shù)。WCI值的計(jì)算參考人類發(fā)展指數(shù)的改進(jìn)計(jì)算方法，將所選指標(biāo)序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，經(jīng)幾何平均、算數(shù)平均計(jì)算得到WCI值[24]見式(2)，該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同指標(biāo)的動(dòng)態(tài)客觀賦權(quán)，避免主觀賦權(quán)人為因素的干擾。

(2)

式中:IWCj為j行業(yè)的WCI值；N為評(píng)價(jià)選取的指標(biāo)數(shù)量；Yi為采用第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)值，需要先分類進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將各指標(biāo)值換算到0～1。其中正向指標(biāo)采用式(3)計(jì)算，逆向指標(biāo)采用式(4)計(jì)算。以農(nóng)業(yè)用水競爭力值計(jì)算為例，第一步計(jì)算農(nóng)業(yè)用水的驅(qū)動(dòng)增長率、剛性需水量、用水效益、用水緊缺程度各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)值，第二步將單項(xiàng)指標(biāo)值代入式(3)或(4)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，第三步采用式(2)計(jì)算得到農(nóng)業(yè)用水競爭力指數(shù)值。

(3)

(4)

式中:xi、yi分別表示指標(biāo)系列值和標(biāo)準(zhǔn)化系列值；xmax、xmin分別表示x指標(biāo)系列的最大值與最小值，具體計(jì)算參照對(duì)人類綠色發(fā)展指數(shù)測算時(shí)采用的處理方法[25]，取第95個(gè)百分位為最大值，第5個(gè)百分位為最小值，使所有取值都在可信區(qū)間之內(nèi)，并去除變化異常的值，以免對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生影響。對(duì)于正向指標(biāo)，若其值大于第95個(gè)百分位值則取1，若小于第5個(gè)百分位值則取0，逆向指標(biāo)的處理則相反。

1.2.3計(jì)算區(qū)域用水競爭力指數(shù)

將區(qū)域內(nèi)各行業(yè)用水競爭力指數(shù)累加，即得到區(qū)域用水競爭力指數(shù)，以此來表示不同地區(qū)的區(qū)域用水競爭力強(qiáng)弱。

IWCr=IWC1+IWC2+IWC3

(5)

式中:IWC1、IWC2、IWC3分別為農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活用水競爭力指數(shù);IWCr為不同區(qū)域的綜合用水競爭力指數(shù)。

2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究區(qū)概況

京津冀地處我國華北地區(qū)，西北多高山丘陵、東南部為平原，區(qū)域總面積21.8萬km2。根據(jù)《2018年中國水資源公報(bào)》，2018年京津冀地區(qū)水資源總量為217.2億m3，僅占全國水資源總量的0.79%，人均水資源量192.6 m3，不足全國平均的1/10，而同年京津冀地區(qū)用水總量250.1億m3，其中農(nóng)業(yè)用水135.3億m3、工業(yè)用水27.8億m3、生活用水53.6億m3、生態(tài)用水33.5億m3，現(xiàn)狀用水總量遠(yuǎn)超本地水資源量，區(qū)域間、行業(yè)間用水競爭十分激烈，水資源供需矛盾已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵性約束，超采地下水和跨流域調(diào)水成為緩解該地區(qū)水資源短缺的主要途徑。自2014年南水北調(diào)中線一期工程正式通水后，北京、天津、河北、河南等沿線城市供水不足問題得到了一定程度的緩解。截至2018年調(diào)水年度結(jié)束，南水北調(diào)中線一期工程累計(jì)向京津冀地區(qū)輸水107.9億m3，其中北京市40億m3、天津市33.9億m3、河北省34億m3(https://www.nsbd.cn)；根據(jù)南水北調(diào)工程總體規(guī)劃，除中線工程外，東線一期北延工程和二期工程也擔(dān)負(fù)著向京津冀地區(qū)增加供水的功能，對(duì)于進(jìn)一步緩解區(qū)域用水緊張具有重要意義。

2.2 數(shù)據(jù)來源

研究所采用的水資源數(shù)據(jù)資料引自中國水資源公報(bào)、京津冀三地的水資源公報(bào)及河北省部分地市水資源評(píng)價(jià)成果。氣象數(shù)據(jù)資料采用中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http://cdc.cma.gov.cn/)國家氣象站點(diǎn)逐日觀測數(shù)據(jù)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)資料采用京津冀三地經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒的公開資料。受不同口徑數(shù)據(jù)資料序列完整性的限制，省級(jí)行政區(qū)數(shù)據(jù)采用2001—2015年序列，地市行政區(qū)數(shù)據(jù)采用2005—2015年序列。南水北調(diào)中線及東線工程向京津冀地區(qū)調(diào)配水量參考《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》《南水北調(diào)東線后續(xù)工程規(guī)劃總體方案》《南水北調(diào)東線一期工程向北延伸應(yīng)急供水方案研究報(bào)告》，供用水的分配原則及次序也按照規(guī)劃確定的方案，優(yōu)先滿足城市生活及工業(yè)用水。

3 南水北調(diào)來水對(duì)京津冀地區(qū)用水競爭力的影響

3.1 方案設(shè)置

為了定量分析南水北調(diào)來水對(duì)京津冀地區(qū)用水競爭力的影響，根據(jù)《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》《南水北調(diào)東線后續(xù)工程規(guī)劃總體方案》，設(shè)置4種來水情景方案，對(duì)比分析調(diào)水后京津冀地區(qū)用水競爭力指數(shù)變化。其中:以2015年作為基準(zhǔn)情景(S0)，代表調(diào)水前的用水狀態(tài)；S1為中線一期工程調(diào)水情景，規(guī)劃向京津冀地區(qū)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)供水46.3億m3；S2為在中線一期工程基礎(chǔ)上疊加考慮東線二期后續(xù)工程調(diào)水情景，規(guī)劃向京津冀地區(qū)輸水70.3億m3；S3為中線二期工程疊加?xùn)|線二期后續(xù)工程調(diào)水情景，規(guī)劃向京津冀地區(qū)輸水85.2億m3。為保障不同方案的可比性，假定各情景方案的驅(qū)動(dòng)增長率、剛性需水量和用水效益指標(biāo)保持現(xiàn)狀情景不變，重點(diǎn)比較分析不同調(diào)水情景下用水緊缺程度的變化，以此反映南水北調(diào)來水對(duì)京津冀地區(qū)用水競爭力的影響。根據(jù)規(guī)劃，研究區(qū)各市及不同行業(yè)分水情況見表1。

表1 南水北調(diào)工程不同情景方案京津冀各行業(yè)分水情況Tab.1 Different scenarios of the South-to-North Water Transfer Project,the water distribution of each industry in Beijing,Tianjin and Hebei

3.2 不同來水情景下的用水緊缺程度變化

用水緊缺程度取決于區(qū)域需水量與可供水量的匹配程度。基準(zhǔn)情景(S0)下，京津冀地區(qū)的剛性需水總量為150.5億m3，可供水量163.1億m3，京津冀地區(qū)整體可供水量大于剛性需水量。圖1為不同調(diào)水情景下農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活可供水量以及用水緊缺程度的變化情況，分行業(yè)來看，生活用水緊缺程度在南水北調(diào)工程加大調(diào)水后顯著降低，保障程度大幅提高，其中:基準(zhǔn)情景S0下可供水總量為32.8億m3，滿足率僅為75.4%，用水緊缺程度達(dá)到1.33，說明生活用水還存在較大缺口，見圖1(a)；而在S1、S2、S3調(diào)水情景下，分別新增生活可供水量18.8億、30.8億、34.0億m3，可供水總量均超過剛性需水總量，剛性需水滿足率均達(dá)到100%，用水緊缺程度降至0.65，這與南水北調(diào)來水優(yōu)先保障城市生活用水直接相關(guān)。農(nóng)業(yè)剛性需水和工業(yè)剛性需水由于時(shí)空差異性大，存在總體滿足、局部短缺的問題，4個(gè)情景下區(qū)域農(nóng)業(yè)、工業(yè)可供水總量均大于其對(duì)應(yīng)的剛性需水總量，通過加大調(diào)水則顯著改善這一問題，農(nóng)業(yè)用水緊缺程度從0.83降至0.59，降幅在15.6%～28.1%，工業(yè)用水緊缺程度從0.80降至0.57，降幅在21.1%～28.7%，這一點(diǎn)在后面有更詳細(xì)的闡述。

從區(qū)域變化看:基準(zhǔn)情景S0條件下，北京、邢臺(tái)、石家莊的剛性需水量在13個(gè)市排名前三，而保定、北京、滄州的可供水量在13個(gè)市排名前三;邢臺(tái)、邯鄲、衡水是區(qū)域內(nèi)缺水量最大、剛性需水滿足率最低、用水緊缺程度指數(shù)最大的3個(gè)城市。在南水北調(diào)通水前，京津冀地區(qū)形成了以邢臺(tái)、邯鄲、衡水為中心的平原缺水片區(qū)，山區(qū)的張家口、承德、唐山、秦皇島等地則供水保障相對(duì)安全，用水緊缺程度的空間差異十分顯著。根據(jù)設(shè)定的多個(gè)調(diào)水情景，S1、S2、S3情景的可供水量較S0情景分別增加了28.4%、43.0%、51.9%(圖2)，尤其是天津、邢臺(tái)、廊坊在S3情景下的可供水量增加最顯著，增幅達(dá)121%～125%。隨著可供水量的增加，在S1和S2情景下京津冀13個(gè)市中有10個(gè)市的剛性用水量得到滿足，剩余3個(gè)市未能滿足；在S3情景下，僅有邯鄲和邢臺(tái)的剛性需水量未能得到滿足，并且仍然面臨較大的用水缺口，剛性需水滿足率分別為73.4%、85.3%。

3.3 行業(yè)用水競爭力變化

農(nóng)業(yè)用水競爭力變化。南水北調(diào)來水直接或間接增加了農(nóng)業(yè)可利用水資源量，一定程度上緩解了農(nóng)業(yè)用水的緊缺形勢(shì)，增加調(diào)水量促使京津冀各市的農(nóng)業(yè)用水競爭力指數(shù)緩慢下降(表2)，S1、S2、S3情景下農(nóng)業(yè)用水競爭力指數(shù)分別為0.19、0.18、0.17，與S0相比分別減小了8.4%、13.0%和17.0%。從各市變化看，在S0情景下，農(nóng)業(yè)用水緊缺程度及用水競爭力較高地區(qū)主要集中在京津冀南部地區(qū)，其中邯鄲農(nóng)業(yè)用水競爭力最大(0.81)，其次是邢臺(tái)(0.74)、石家莊(0.68)，形成了以邯鄲為競爭中心并向周邊城市逐漸擴(kuò)張的態(tài)勢(shì)。增加外調(diào)水源后，受水區(qū)各市農(nóng)業(yè)用水競爭力指數(shù)均呈下降趨勢(shì)，但變化幅度及排名存在差異性，例如:天津的農(nóng)業(yè)競爭力指數(shù)變化幅度最大，從0.36降至0.29，減小了16%，但區(qū)域排名維持不變(第9名)；其次是廊坊，其農(nóng)業(yè)用水競爭力由0.55變?yōu)?.45，減小了15.9%，競爭力指數(shù)排名則較基準(zhǔn)情景S0下降2位，從第4名降為第6名，說明外調(diào)水在廊坊增加水源、提升供水保障、緩解用水緊缺方面的作用更為顯著；石家莊的農(nóng)業(yè)用水競爭力指數(shù)也下降顯著，由0.68降至0.57，減小了13.3%，排名維持不變(第3名)。此外，外調(diào)水分配結(jié)構(gòu)及區(qū)域間相對(duì)變化導(dǎo)致保定、唐山的競爭力指數(shù)排名產(chǎn)生波動(dòng)，其中保定在情景S2、情景S3條件下，農(nóng)業(yè)用水競爭力指數(shù)排名升高了3位，從第7名升至第4名，說明按照現(xiàn)有的分配方案，保定市的農(nóng)業(yè)用水競爭力相對(duì)其他市有所提升。

圖1 不同來水情景下各行業(yè)可供水量和用水緊缺程度變化Fig.1 Changes in water availability and water scarcity in various industries under different water transfer scenarios

圖2 不同來水情景下京津冀各市可供水量變化Fig.2 Changes in water availability of Beijing-Tianjin-Hebei cities under different water transfer scenarios

表2 不同來水情景下京津冀各市農(nóng)業(yè)用水競爭力變化Tab.2 Changes in the competitiveness of agricultural water use in Beijing-Tianjin-Hebei cities under different water transfer scenarios

工業(yè)用水競爭力變化。工業(yè)用水競爭力指數(shù)反映了各市工業(yè)生產(chǎn)及其用水格局，在南水北調(diào)不同來水情景下，京津冀工業(yè)用水競爭力平均降幅為13.5%，多數(shù)城市工業(yè)競爭壓力有所減小(表3)?；鶞?zhǔn)情景S0條件下，工業(yè)用水保障需求主要集中在石家莊、天津、唐山、邯鄲等工業(yè)比重較大的城市，其中石家莊的工業(yè)用水競爭力指數(shù)最大，達(dá)到0.73，天津、唐山、邯鄲依次減少，分別為0.50、0.44、0.35。調(diào)水后:天津工業(yè)用水競爭力指數(shù)降至0.36，減小了27.6%，且排名下降1位;唐山工業(yè)用水競爭力指數(shù)雖然也降低，但排名上升1位；滄州工業(yè)用水競爭力指數(shù)從0.54降至0.47，排名從第7名降至第9名;衡水從第9名升至第7名；石家莊工業(yè)用水競爭力指數(shù)從0.73變?yōu)?.57，減小了18.1%，排名維持不變?？偟膩砜?，京津冀地區(qū)工業(yè)用水總量相對(duì)較小，且工業(yè)節(jié)水普及度最高、節(jié)水技術(shù)發(fā)展最快，京津冀地區(qū)整體上工業(yè)用水基本得到保障，但石家莊、天津等核心工業(yè)城市的工業(yè)用水保障存在明顯短板，而外調(diào)水源的補(bǔ)充對(duì)于緩解核心工業(yè)城市的用水短缺問題成效顯著。

表3 不同來水情景下京津冀各市工業(yè)用水競爭力變化Tab.3 Changes in the competitiveness of industrial water use in Beijing-Tianjin-Hebei cities under different water transfer scenarios

生活用水競爭力變化。生活用水與人口集聚程度及節(jié)水水平息息相關(guān)，南水北調(diào)不同來水情景下，京津冀的生活用水競爭力指數(shù)平均減小了23.5%，在一定程度上緩解了當(dāng)?shù)氐纳钣盟畨毫Α；鶞?zhǔn)情景S0條件下，生活用水競爭以天津、北京為中心，向南延伸到石家莊、邯鄲、保定、邢臺(tái)等地，生活用水保障需求也最為迫切。其中:天津的生活用水競爭力指數(shù)最大(0.49，排名第1);其次是北京(0.42，排名第2)。增加外調(diào)水源后:天津的生活用水競爭力指數(shù)降至0.24(S3情景)，排名降至第4名，平均減小了44.2%;其次是邢臺(tái)市，生活用水競爭力指數(shù)由0.19降至0.12，平均減小了31.4%；北京的生活用水競爭力指數(shù)則降至0.27(S3情景)，平均減小了29.7%。石家莊、邯鄲、滄州、廊坊、衡水的生活用水競爭力在南水北調(diào)不同來水情景下平均減小了22.9%，南水北調(diào)來水對(duì)緩解京津冀主要城市的生活用水競爭問題成效突出(表4)。

表4 不同來水情景下京津冀各市生活用水競爭力變化Tab.4 Changes in domestic water competitiveness of cities in Beijing-Tianjin-Hebei under different water transfer scenarios

3.4 區(qū)域用水競爭力變化

區(qū)域用水競爭力是各行業(yè)用水競爭力指數(shù)的綜合反映。在南水北調(diào)不同來水情景下，與S0比較，區(qū)域用水競爭力指數(shù)WCI顯著減小，S1、S2、S3情景下WCI值依次減少11.5%、16.9%、19.8%，區(qū)域用水競爭分布從環(huán)渤海灣區(qū)和河北南部地區(qū)雙中心向河北南部單中心轉(zhuǎn)變，此外由于唐山不在南水北調(diào)受水區(qū)范圍，其用水競爭指數(shù)一直處于較高狀態(tài)，需要采取措施予以緩解。從區(qū)域用水競爭變化來看(表5、圖3)，京津冀各市的區(qū)域綜合用水競爭力分布特點(diǎn)是競爭中心由北京、天津進(jìn)一步向南擴(kuò)張，石家莊、邢臺(tái)和邯鄲的競爭力指數(shù)進(jìn)一步增大，其中石家莊的WCI值最高。在補(bǔ)充南水北調(diào)水后：天津的綜合用水競爭力變化率最高，WCI值的平均減幅為28.8%；其次是北京，區(qū)域綜合用水競爭力指數(shù)平均下降24.4%，說明南水北調(diào)來水對(duì)京津地區(qū)用水形勢(shì)的緩解作用十分顯著，也側(cè)面反映了南水北調(diào)工程的調(diào)水基本達(dá)到了預(yù)期目的。

表5 不同來水情景下京津冀地區(qū)綜合用水競爭力變化Tab.5 Changes in the competitiveness of comprehensive water use in the Beijing-Tianjin-Hebei region under different water transfer scenarios

圖3 不同來水情景下京津冀地區(qū)用水競爭力變化Fig.3 Changes in water competitiveness of the Beijing-Tianjin-Hebei region under different water transfer

無論是現(xiàn)狀情景還是未來調(diào)水情景，用水競爭力指數(shù)高值區(qū)域都集中在河北省，其中：石家莊綜合用水競爭力指數(shù)最高，S0情景下，區(qū)域綜合用水競爭力指數(shù)WCI為1.70，S1、S2、S3情景下WCI值分別為1.42、1.42、1.35，平均減小了17.8%，但仍然是京津冀地區(qū)用水競爭最激烈的地區(qū)；其次是邯鄲，S0情景下的區(qū)域綜合用水競爭力指數(shù)為1.42，S1、S2、S3情景下WCI值分別為1.30、1.30、1.26，平均減幅為9.5%；滄州在S0情景下的綜合用水競爭力指數(shù)為1.02，S1、S2、S3情景下WCI值降至0.90、0.84、0.80，平均減小了16.9%；其他受水城市的綜合用水競爭力指數(shù)在南水北調(diào)供水條件下平均減小了12.1%?？傮w來看，南水北調(diào)來水雖然并未消除京津冀地區(qū)的用水競爭問題，但仍然有力緩解了京津冀地區(qū)水資源競爭的緊張狀態(tài)，協(xié)同優(yōu)化配置京津冀地區(qū)的本地水資源和外調(diào)水，對(duì)于支撐京津冀地區(qū)各行業(yè)用水保障及可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

4 結(jié) 論

基于構(gòu)建的用水競爭力指數(shù)(WCI)模型，定量分析了南水北調(diào)來水對(duì)京津冀地區(qū)用水競爭態(tài)勢(shì)的影響，京津冀受水區(qū)可供水量在南水北調(diào)來水后，較基準(zhǔn)情景(S0)平均增加85%，但邯鄲、邢臺(tái)的剛性需水量在中、東線二期完成后(S3)仍存在較大的供水缺口，其他受水區(qū)域的剛性需水量在南水北調(diào)補(bǔ)給情景下均能夠得到保障。在南水北調(diào)來水與本地水聯(lián)合供水情況下，生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等3個(gè)行業(yè)的用水緊缺程度得到了不同程度的緩解，行業(yè)剛性需水量均可以得到滿足，其中：生活用水緊缺程度下降最快；工業(yè)次之；農(nóng)業(yè)最小。

分行業(yè)看，南水北調(diào)增加調(diào)水條件下，京津冀各受水城市的行業(yè)用水競爭力指數(shù)均呈減小趨勢(shì)。與S0情景相比，S1、S2、S3情景下農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活用水競爭力指數(shù)平均減小了10.6%、15.1%和26.1%。從受水區(qū)各行業(yè)的用水競爭力指數(shù)來看，天津、廊坊的農(nóng)業(yè)用水競爭力指數(shù)下降明顯，平均減小15.9%，其農(nóng)業(yè)用水壓力得到顯著緩解。滄州、天津的工業(yè)用水競爭力指數(shù)下降較大，平均減小達(dá)到24.3%，在一定程度上緩解了京津冀地區(qū)的工業(yè)用水壓力。北京、天津、邢臺(tái)的生活用水競爭力指數(shù)下降最大，平均減小35%，說明對(duì)京津冀地區(qū)的生活用水保障能力提升十分顯著。

分區(qū)域看，在南水北調(diào)工程不同來水情景下，京津冀地區(qū)用水競爭力指數(shù)呈現(xiàn)顯著減小的趨勢(shì)，各情景下WCI值平均減幅為16.1%，天津、北京兩市綜合用水競爭力減幅最大，平均減小26.6%，區(qū)域用水競爭分布從環(huán)渤海灣區(qū)和河北南部地區(qū)雙中心向河北南部單中心轉(zhuǎn)變，主要用水競爭中心在石家莊、邯鄲和邢臺(tái)，建議在中東線后續(xù)工程水量分配中，增加該區(qū)域水量指標(biāo)，緩解河北南部區(qū)域用水競爭壓力。

總體來看，南水北調(diào)工程來水極大的緩解了京津冀地區(qū)的用水壓力，對(duì)京津冀水資源安全保障及可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。