金 濤 張新華

(四川大學(xué)水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室水利水電學(xué)院，四川 成都 610065)

水是萬物之源，是人類生存、生產(chǎn)和發(fā)展不可或缺的資源。近年來，干旱缺水、城市內(nèi)澇、水質(zhì)污染等問題逐漸顯露，人與水的矛盾正在不斷加劇，逐漸引發(fā)了人們對(duì)于水安全及其保障的思考[1]。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展，就必須保障水安全。當(dāng)前，人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)階段，水資源作為最重要的一種戰(zhàn)略資源，隨著人口的增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水安全存在的風(fēng)險(xiǎn)不可忽視[2]。進(jìn)入“十四五”以來國家高度重視水安全保障問題，把全面提升水安全保障能力作為下一步工作的主線。因此，只有對(duì)城市水安全保障能力進(jìn)行評(píng)估，明確存在的問題和潛在風(fēng)險(xiǎn)源，并采取完善的措施，不斷增強(qiáng)水憂患意識(shí)、水危機(jī)意識(shí)，統(tǒng)籌推進(jìn)水災(zāi)害、水資源、水生態(tài)、水環(huán)境綜合治理，才能提升水安全保障能力，更好地保障城市水安全。本文以川南地區(qū)的內(nèi)江市為例，通過模型和指標(biāo)體系的構(gòu)建，運(yùn)用AHP層次分析與模糊綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法，從定性和定量的角度對(duì)城市水安全保障進(jìn)行評(píng)估，并提出對(duì)策建議，以期為其“十四五”水安全保障提供依據(jù)，同時(shí)為成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈總體水安全的維系提供一定的技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)域概況及水安全保障現(xiàn)狀

內(nèi)江市地處四川盆地中部丘陵地區(qū)，位于嘉陵江、沱江、岷江流域分水地段，地勢(shì)偏高，區(qū)內(nèi)河流水系不太發(fā)育，屬水資源短缺的重度缺水地區(qū)。全市面積5386km2(其中耕地占50.41%)，轄三縣兩區(qū)，總?cè)丝?30萬，區(qū)內(nèi)工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，人口密度為798人/km2，人口相對(duì)集中，是川南重要的交通樞紐和區(qū)域性中心城市[3]。內(nèi)江市處于成都和重慶兩大主核城市相連的軸線上，屬于川渝毗鄰地區(qū)，位于成渝地區(qū)南翼。在開展成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)后，內(nèi)江市第一次被納入國家重大區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略，被國家規(guī)劃定位為西部陸海新通道和長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶物流樞紐，在成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈“一軸雙核，兩帶三區(qū)”的布局中具有重要的戰(zhàn)略地位。

為保障城市水安全，內(nèi)江市高度重視水利工作，把水利工程建設(shè)擺在十分重要的位置來謀劃部署，堅(jiān)持興利除害生態(tài)并重、開發(fā)節(jié)約保護(hù)并舉、蓄引提并行，建設(shè)了一大批水利工程，初步形成了水資源配置網(wǎng)、防洪排澇網(wǎng)、水生態(tài)保護(hù)網(wǎng)，防汛抗旱和水生態(tài)保護(hù)能力持續(xù)提升，為全市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)提供了水安全基本保障。目前全市已建成各類水利工程54.56萬處，其中水庫364座，包括中型10座，小(1)型75座，小(2)型279座，總庫容5.40億m3，有效庫容3.32億m3；河流電站型水庫26座，總庫容1.02億m3，有效庫容0.62億m3；山平塘、石河堰等小型水利工程54.52萬處。建成了石盤灘提水灌區(qū)、長(zhǎng)葫水庫灌區(qū)2個(gè)大型灌區(qū)和一批中小型灌區(qū)，規(guī)模以上灌區(qū)渠道配套2235.72km、渠道防滲1122.32km。全市水利工程供水能力11.73億m3，總灌溉面積14.586萬hm2、有效灌溉面積13.525萬hm2。

2 研究方法與指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 研究方法

目前國內(nèi)外對(duì)水安全評(píng)價(jià)的方法眾多，主要有模糊綜合評(píng)價(jià)法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法、突變?cè)u(píng)價(jià)法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、集對(duì)分析法和Vague集理論等[4]。由于城市水安全本身具有的爭(zhēng)議性和水安全風(fēng)險(xiǎn)的不確定性[5]，各種評(píng)價(jià)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，指標(biāo)體系的選取對(duì)結(jié)果也有很大的影響。本文選取AHP層次分析[6]和模糊綜合評(píng)價(jià)[7]兩種方法組合的評(píng)價(jià)方法，從定性和定量相結(jié)合的角度對(duì)研究區(qū)域水安全保障進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.1.1 AHP層次分析法的基本步驟

a.構(gòu)造層次分析結(jié)構(gòu)模型。

b.建立判斷矩陣。依據(jù)1～9及其倒數(shù)的標(biāo)度方法，對(duì)各指標(biāo)的相對(duì)重要性進(jìn)行賦權(quán)打分，最終得到判斷矩陣。層次分析法標(biāo)度取值見表1。

表1 層次分析法標(biāo)度取值

根據(jù)各指標(biāo)相對(duì)于決策目標(biāo)的隸屬關(guān)系以及1～9標(biāo)度打分規(guī)則，最終得出判斷矩陣：

(1)

式中：aij為指標(biāo)ai相對(duì)指標(biāo)aj對(duì)于準(zhǔn)則A重要性的比列標(biāo)度；aij>0，aij=1/aji，aii=1。

c.對(duì)結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。若判斷矩陣A的階數(shù)較小，將使用一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CI進(jìn)行檢驗(yàn)：

(2)

式中：λmax為最大特征值；n為矩陣階數(shù)。

對(duì)于階數(shù)較大的判斷矩陣A，一致性檢驗(yàn)指標(biāo)用隨機(jī)一致性比例CR檢驗(yàn)：

(3)

式中：RI為隨機(jī)性指標(biāo)，矩陣階數(shù)不同其取值不同，具體見表2。

表2 隨機(jī)性指標(biāo)取值

2.1.2 模糊綜合評(píng)價(jià)法的步驟

a.確定因素集Q={q1,q2,…,qn}，其中qi(i=1,2,…,n)是準(zhǔn)備進(jìn)行評(píng)價(jià)的各個(gè)因素，n是因素的數(shù)量。

b.建立評(píng)價(jià)集X={X1,X2,…,Xm}，其中xj(j=1,2,…,m)是各因素可能屬于的等級(jí)，m是等級(jí)數(shù)量。

c.確定權(quán)重K。根據(jù)指標(biāo)選取情況，結(jié)合實(shí)際選用合適的賦權(quán)方法進(jìn)行權(quán)重的確定，最終得到權(quán)重K。

d.定隸屬度矩陣R，其基本形式如下：

(4)

e.綜合評(píng)價(jià)。在確定了K和R后，對(duì)其進(jìn)行模糊向量轉(zhuǎn)變，一般情況下，取隸屬度值最大的評(píng)價(jià)等級(jí)作為綜合評(píng)判結(jié)果。

B=KR

(5)

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

由于指標(biāo)的選取對(duì)于水安全保障評(píng)價(jià)的結(jié)果影響很大，加上城市水安全系統(tǒng)又具有復(fù)雜性和不確定性[8]，因此筆者通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)資料并結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況，從水資源承載、水旱災(zāi)害防御、水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)、水管理保障4個(gè)層面進(jìn)行考慮，綜合選用了靈敏度高、可度量性好、代表性強(qiáng)的19個(gè)指標(biāo)構(gòu)建模型指標(biāo)體系。文中所有指標(biāo)數(shù)據(jù)采用的是2016—2020年5年數(shù)據(jù)的均值，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料來源于《內(nèi)江市水資源公報(bào)》《內(nèi)江市統(tǒng)計(jì)年鑒》《內(nèi)江市生態(tài)環(huán)境公報(bào)》《內(nèi)江市“十四五”水安全保障規(guī)劃》等。內(nèi)江市水安全保障評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見表3。

表3 內(nèi)江市水安全保障評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.3 指標(biāo)賦權(quán)

根據(jù)內(nèi)江市的實(shí)際情況，運(yùn)用AHP層次分析和模糊綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法構(gòu)建模型，通過標(biāo)度法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較并建立判斷矩陣，對(duì)準(zhǔn)則層和指標(biāo)層賦權(quán)，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，具體結(jié)果見表4。

表4 內(nèi)江市水安全保障評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重分配

3 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

3.1 水安全保障等級(jí)劃分

結(jié)合研究區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、發(fā)展?fàn)顩r、標(biāo)準(zhǔn)以及國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的研究成果，將水安全保障劃分為5個(gè)等級(jí)，設(shè)定對(duì)應(yīng)的評(píng)分區(qū)間，并對(duì)各個(gè)等級(jí)定義描述，用于評(píng)價(jià)子系統(tǒng)和整個(gè)體系的安全度狀況。水安全保障評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表5。

表5 內(nèi)江市水安全保障評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

采用Matlab程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和判斷矩陣隸屬度計(jì)算，最終得出內(nèi)江市水安全保障評(píng)價(jià)結(jié)果，見表6。由表6可知，內(nèi)江市水安全保障評(píng)分為62.06分，其水安全保障等級(jí)為Ⅲ級(jí)，即基本安全，可見內(nèi)江市水安全保障還存在諸多不足。從準(zhǔn)則層四個(gè)方面來看，其水資源承載能力評(píng)價(jià)等級(jí)為不安全狀態(tài)，這與內(nèi)江市的基本水情相一致，城市缺水依然嚴(yán)重；水旱災(zāi)害防御能力和水管理保障能力均處于基本安全狀態(tài)；水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)能力處于安全狀態(tài)，說明“十三五”以來內(nèi)江市水生態(tài)文明建設(shè)取得了顯著成效。

表6 內(nèi)江市水安全保障能力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié)論與建議

分析計(jì)算結(jié)果顯示：內(nèi)江市水安全現(xiàn)狀評(píng)分為62.06分，處于基本安全等級(jí)?，F(xiàn)狀水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)能力較強(qiáng)，而水資源承載能力相對(duì)較差，處于不安全等級(jí)。在水資源承載能力方面，還存在節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)，重開源輕節(jié)流、重保障輕約束等情況，全市以資源性、工程性缺水為主，兼有水質(zhì)性、季節(jié)性缺水；在水旱災(zāi)害防御能力方面，沱江干流堤防達(dá)標(biāo)率較低、中小河流防洪治理工作仍存在一些問題，防洪排澇體系還需進(jìn)一步完善；在水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)能力方面，河流水質(zhì)總體上隨季節(jié)變化而變化，一般在汛期水質(zhì)尚好，而枯水期水質(zhì)較差，且森林覆蓋率低，水土流失率較高；在水管理保障能力方面，由于水管理體系和水利信息化建設(shè)還不完備，相關(guān)管理保障工作沒有做到完全落實(shí)。

針對(duì)內(nèi)江市水安全保障方面存在的問題提出如下建議：在水資源承載方面，全市應(yīng)立足水情開源節(jié)流，同時(shí)積極推進(jìn)跨區(qū)域引調(diào)水工程建設(shè)，配合推進(jìn)長(zhǎng)征渠引水工程和引大濟(jì)岷工程前期工作，不斷提升水資源保障能力；在水旱災(zāi)害防御方面，全市應(yīng)開展水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查，對(duì)于堤防和水利設(shè)施薄弱處進(jìn)行搶險(xiǎn)加固，提高城市防洪抗旱能力；在水管理保障方面，相關(guān)部門要加強(qiáng)涉水管理，強(qiáng)化水安全風(fēng)險(xiǎn)管控，同時(shí)做好水利信息化建設(shè)工作。