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

孫可可，陳 進

（長江科學院a.水資源綜合利用研究所；b.院長辦公室，武漢 430010）

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

孫可可a，陳 進b

（長江科學院a.水資源綜合利用研究所；b.院長辦公室，武漢 430010）

“三條紅線”是“最嚴格水資源管理制度”的核心，指的是水資源開發利用控制紅線、用水效率控制紅線、水功能區限制納污控制紅線。每條紅線的管理和實施，都需要以評價指標為衡量標準，考慮到地區、行業等的差異和管理的需要，有必要對各評價指標進行具體量化。分析了“三條紅線”間的內在關系，并以武漢市為例，劃分各行政單元區，對“三條紅線”的各評價指標進行初步量化，為探討制定合理的武漢市水資源管理“三條紅線”指標提供借鑒。

水資源管理；三條紅線；指標量化；武漢市

1 概 述

2011年中央一號文件明確提出實行最嚴格的水資源管理制度，確立水資源開發利用控制、用水效率控制和水功能區限制納污的“三條紅線”?！叭龡l紅線”在實施過程中，都以具體的評價指標作為控制標準。水資源開發利用紅線的控制指標包括地區或流域的用水總量、行業部門用水總量等；用水效率控制紅線的評價指標有人均生活用水量、萬元工業增加值用水量、每公頃農田用水量（畝均用水量）、農田灌溉水有效利用系數、工業用水重復利用率等；水功能區限制納污紅線則以各污染物的允許納污量作為評價指標［1］。對各評價指標進行量化，劃定定量控制標準，是有效落實水資源管理“三條紅線”制度的前提和基礎。因此，有必要分析各評價指標之間的內在關系，探討影響指標的因素，在此基礎上對“三條紅線”的各評價指標進行合理的量化。

2 “三條紅線”評價指標間關系

總的來說，“三條紅線”分別反映了水資源管理中的水利用問題和水體污染問題，從管理的目的上看，限制納污和用水控制相輔相成，具有一定的相關性，任何一個指標的提高均有利于另一個指標的實現。用水總量的降低，會在一定程度上要求通過提高用水效率來滿足用水需求，同時用水效率的提高也會降低總的用水量［2］。

具體的，每條紅線都以相應的評價指標為實施標準，各評價指標之間存在著一定的相關性，各指標的劃定和實現都會對其他指標的實施產生影響，因此，在對各評價指標進行量化時，需盡可能地考慮其他因素的影響。

3 武漢市“三條紅線”評價指標量化

3.1 武漢市水資源概況

武漢市水資源充沛，長江、漢江兩條大江穿城而過，多年平均降水量1 284 mm，多年平均水資源總量47.25億m3。市內分布有大量湖泊和水庫，水域面積達2 117.6 km2，占全市總面積的1／4。現有湖泊170個，其中城區湖泊41個，郊區湖泊129個，5 km以上河流165條，大中小型水庫272座。目前，隨著武漢加快建設資源節約型環境友好型社會，經濟的快速發展使得用水量迅速增長，出現了供需矛盾和用水效率低下的問題，同時產生的大量廢水給水體水質和河流湖泊的生態環境帶來了威脅。有必要對“三條紅線”各指標分別進行量化，劃定定量控制標準，以有效落實“三條紅線”政策，實現對水資源的最嚴格管理。

3.2 水資源開發利用控制紅線指標量化

水資源開發利用控制紅線要求從用水總量上劃定控制標準，其目的在于促進水資源的合理開發、優化配置、全面節約和有效保護［3］。影響區域用水總量的因素包括地區的經濟發展水平、水資源豐富程度、開發利用現狀、水環境現狀、需求程度以及用水行業的產業結構等。本文分析武漢市和全國的用水現狀，考慮上述影響因素，嘗試探討全國未來的水資源總量控制標準在地區上進行合理分配的方法。以2009年為現狀水平年，選取大連、南京和廣州3個較為典型的城市作為對比，其現狀用水情況如表1所示。

表1 2009年武漢等主要城市和全國的用水情況統計表Tab le 1 Typical indices of water use in W uhan and other cities in 2009

由于影響總量控制標準的因素眾多，包括水資源條件等自然因素和行業差異等的人為因素［4］，其因素之間關系復雜。本文僅選取具有一定代表性的因子，分別為地區人均用水量、萬元工業增加值用水量和每公頃農田用水量（畝均用水量），這3個因子分別從生活、工業、農業用水3個層面，一定程度上反映了地區的水資源的豐富程度、經濟技術水平和產業結構的差異。此方法的原理是將全國的用水總量控制標準按比例進行分配，其比例為地區水資源總量占全國總量的比率，同時考慮全國和各地區的人均生活用水量、萬元工業增加值用水量、每公頃農田用水量（畝均用水量）等因素的影響。具體計算公式為

式中：Q標準為地區的未來用水總量控制量化標準；Q全國標準為全國劃定的未來用水總量控制目標；Q全國為全國的現狀年用水總量；Q地區為地區的現狀年用水總量；q1全國，q2全國和q3全國分別為全國人均生活用水量、萬元工業增加值用水量和每公頃農田用水量（畝均用水量）；q1地區，q2地區和q3地區分別為地區人均生活用水量、萬元工業增加值用水量和每公頃農田用水量（畝均用水量）；α1，α2和α3分別為全國的生活用水、工業用水和農業用水所占百分比。

由上述公式可以看出，地區的人均生活用水量、萬元工業增加值用水量和每公頃農田用水量（畝均用水量）越高，相應的用水率也越高，計算出的地區用水總量控制標準就越高。由表1可知2009年全國和武漢市的用水效率指標現狀值，根據2011年中央一號文件中的內容，到2020年劃定的全國用水總量控制目標為6 700億m3。以2009年為現狀水平年，根據上述公式，計算得2020年武漢市的用水總量控制目標為

該方法計算出的結果略大于單純以現狀用水情況進行用水總量劃分的結果。同時，由于方法的局限性，對各區域計算出的總量控制標準之和可能不等于總的全國控制標準，因此，可以將各地區的用水總量標準乘以比例系數，比例系數同時，隨著未來經濟發展和水資源狀況的變化，可對地區用水總量控制標準進行適時的調整。

而對于武漢市各行政分區，則可以根據各分區的現狀用水比例對武漢市的未來用水總量控制標準進行分配。在實施用水總量控制過程中，考慮到武漢市建設資源節約型環境友好型的兩型社會，對資源的利用效率要求更高，可適當降低用水總量的控制標準。該方法考慮了地區水資源豐富程度、經濟技術水平和產業結構的差異性，相比以往單純以現狀用水總量為比例進行分配的方法，能夠更加合理的確定出地區的用水總量控制標準。但是，還有其他一些因素，如地區的用水保證率程度、未來經濟發展對水資源的需求程度等未考慮，且尚未考慮各影響因素之間的相關性，故此方法還有待于進一步改進。

3.3 用水效率控制紅線指標量化

目前，用水效率紅線的落實，主要是通過劃定用水效率標準，以及確定一段時期內用水效率的提高水平。該方法簡單易行，但是缺少考慮各地區的實際用水效率水平，對于現狀用水效率較低的地區，劃定的目標往往難以實現，而對于現狀用水效率高的地區，根據邊際效應，實現同樣的增加幅度，難度也會更大。為合理量化武漢市的用水效率控制指標，將武漢市的各現狀用水效率指標和全國進行比較，并根據未來的規劃目標，劃定符合地區經濟技術水平的合理用水效率標準。

表2 全國和武漢市現狀年用水效率指標以及未來水平年控制標準Table 2 The evaluation indices of water use efficiency in W uhan and the whole country in 2009 and the control objectives in 2020

由表2可知，2009年武漢市和全國的萬元工業增加值用水量和每公頃農田用水量（畝均用水量）比較接近，對于未來水平年指標控制標準，可以采用相同的削減比例進行劃定。而對于萬元GDP用水量和農業灌溉水有效利用系數，武漢市的現狀指標值明顯高于全國的平均水平，因此，在劃定過程中，可以考慮邊際效應的因素，適當降低指標的削減比例，以利于控制目標的實現。

對于人均綜合用水量和人均生活用水量指標，將隨著用水總量和人口數量的控制，人均用水量將緩慢增長并趨于穩定不變，全國范圍尚未劃定控制標準，可以按照用水效率現狀水平進行控制。萬元工業增加值用水量和每公頃農田用水量（畝均用水量）參用和全國同樣的削減比例，到2020年的控制標準分別為60.6～80.8 m3／萬元和4 176～5 568 m3／hm2（278.4～371.2 m3／畝）。2009年武漢市萬元GDP用水量為104 m3，約低于全國平均值40%，已經低于全國2020年削減40%后的目標值，同時農業灌溉水有效利用系數為0.51，高于全國平均水平3個百分點，因此考慮邊際因素，劃定2020年武漢市的萬元GDP用水量范圍為62.68～104.46 m3，農業灌溉水有效利用系數控制范圍為0.55～0.58。

對于武漢市各行政分區，由于其經濟技術水平、產業結構等的差異，各區的用水效率指標差異較大，在對用水效率控制紅線實施過程中，應進行充分考慮，分別量化，制定出合理可行的控制標準。

3.4 水功能區限制納污紅線指標量化

實行水功能區限制納污，需要在水功能區劃的基礎上，結合水環境的保護目標、現狀水質及排污現狀，計算各水域的納污能力，即在給定的水質目標和水質現狀下水體所能容納的最大污染物量，并劃定限制納污的定量標準。以武漢市中心城區為例，選取2010年為現狀水平年，根據《2010年武漢市水環境狀況》中的監測結果，武漢市中心城區現有37個湖泊一級水功能區中，水質達到Ⅲ類標準的湖泊10個，達到Ⅳ類水質標準的11個，水質為Ⅴ或劣Ⅴ類的湖泊16個。利用ArcGIS軟件，將各一級水功能區的水質現狀和管理目標，以不同的顏色進行表示，繪制水質現狀圖和管理目標圖，如圖1和圖2所示。

圖1 2010年武漢市中心城區各一級水功能區水質現狀圖Fig.1 Status quo of the water quality ofmain water function regions in urban area of W uhan in 2010

圖2 2010年武漢市中心城區各一級水功能區水質管理目標圖Fig.2 Objective of water quality m anagement for main water function regions in urban area of W uhan in 2010

由圖1和圖2可以看出，武漢市中心城區水功能區水質現狀水平不高，均在Ⅲ類水平以下，受污染的湖泊數量比例比較高，部分湖泊水質在Ⅴ類或劣Ⅴ類以下，相比較管理目標，水質的達標率僅為40.54%，對于未達標的水域，需要通過納污量的削減等措施以改善其水質。對于湖泊水功能區，其納污能力的計算方法有數學模型計算法、調查統計法和估算法，具體方法可根據計算精度要求以及現有資料情況進行選擇。針對武漢市中心城區各湖泊一級水功能區，由于湖泊眾多，選取面積大于1 km2的湖泊為計算對象，采用數學模型的方法計算各湖泊的納污能力。根據《水域納污能力計算規程》中的計算方法，當湖泊或水庫的入流量等于出流量時，湖泊的水量保持平衡穩定，小型湖泊的納污能力計算公式為

式中：M為湖泊的納污能力（t）；Cs為水質目標濃度值（mg／L）；C0為水體初始濃度值（mg／L）；V為湖泊的容積（萬m3）。

考慮到實行最嚴格的水功能區限制納污，在缺少實際水功能區的現狀COD（化學需氧量）和NH3-N（氨氮）濃度值時，假定其現狀濃度值均取符合水質指標范圍內的最高值。根據《GB3838－2002地表水環境質量標準》，不同水質類型對應的生化需氧量COD和NH3-N的濃度值如表3所示。

表3 不同水質類別下COD和氨氮的標準濃度范圍Table 3 Criteria of the concentration of COD and NH3-N for different water quality levels mg／L

在假定各湖泊現狀濃度值均取符合水質指標范圍內的最高值時，由表3可以得出各主要湖泊的COD和NH3-N的現狀濃度值，將其代入上述公式，即可計算出武漢市中心城區主要湖泊水功能區的納污削減量，結果如表4所示。

表4僅在現狀水質指標范圍已知的情況下，計算出了排污削減量的范圍以及最小排污量，在實際的應用中，可根據具體的現狀排污量（包括COD和NH3-N），計算出湖泊納污的具體削減量，削減后的排污量指標即為水功能區的限制納污量。

表4 武漢市中心城區主要湖泊水功能區限制納污計算表Table 4 The pollution accommodating capacity ofmain lake function regions in W uhan

4 討論和建議

目前，我國的水資源管理實行用水總量控制和用水定額管理相結合的管理制度，關于水資源管理“三條紅線”的評價指標量化還處于探索階段，科學合理的控制目標需要在對各地區的現狀用水和排污情況調查計算的基礎上進行確定。對“三條紅線”各評價指標量化的關鍵在于充分考慮各地區、行業的差異，制定不同的控制標準，同時鑒于各評價指標間存在著不同程度的相關性，一個指標的控制會對其他指標產生相應的影響，今后可以考慮對指標的相關性進行研究。武漢市水資源豐沛，然而由于過度開發利用，用水效率水平不高，接近全國的平均水平，同時水質現狀水平不高，對水功能區的納污缺乏嚴格的控制和管理手段。建議今后建立科學合理的用水和納污控制目標，并進行有效的落實。

本文初步提出了武漢市的用水總量控制、用水效率控制和水功能區限制納污的合理控制標準，其結果的合理性還有待于進一步驗證。同時，為有效落實“三條紅線”，還需要采取相應的保障措施，如對于取水總量已經達到或者超過總量控制指標的地區，暫停審批建設項目的新增用水；對取水總量接近取水許可控制指標的地區，限制審批新增用水；將水功能區水質目標作為各級政府水污染防治和污染減排工作的重要依據等。

［1］ 孫宇飛，王建平，王曉娟.關于“三條紅線”指標體系的幾點思考［J］.水利發展研究，2010，（8）：62－65.（SUN Yu-fei，WANG Jian-ping，WANG Xiao-juan.Some Comments About the Evaluation Index System of“the Three Red Lines”［J］.Water Resources Development Research，2010，（8）：62－65.（in Chinese））

［2］ 陳 進，黃 薇.實施水資源三條紅線管理有關問題［J］.中國水利，2011，（6）：118－120.（CHEN Jin，HUANGWei.Some Problems About the Implementation of“Three Red Lines”of Water Resources Management［J］.China Water Resources，2011，（6）：118－120.（in Chinese））

［3］ 胡震云，雷貴榮，韓 剛.基于水資源利用技術效率的區域用水總量控制［J］.河海大學學報（自然科學版），2010，38（1）：41－46.（HU Zhen-yun，LEIGuirong，HAN Gang.Regional Water Consumption Control Based on Technical Efficiency ofWater Resources Utilization［J］.Journal of Hohai University（Natural Sciences），2010，38（1）：41－46.（in Chinese））

［4］ 裴源生，劉建剛，趙 勇.水資源用水總量控制與定額管理協調保障技術研究［J］.水利水電技術，2009，40（3）：8－11.（PEIYuan-sheng，LIU Jian-gang，ZHAO Yong.Study on Support Technique for Coordination Between Total Amount Control and Quota Management of Water Consumption for Water Resources［J］.Water Resources and Hydropower Engineering，2009，40（3）：8－11.（in Chinese） ）

（編輯：周曉雁）

Evaluation Index Quantification for“The Three Red Lines”of W ater Resources M anagement in W uhan

SUN Ke-ke，CHEN Jin
（Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

“The Three Red Lines”，as the core of themost stringentwater resourcesmanagement policy，consists of the red line of restrictingwater resources exploitation and utilization，red line of controllingwater consumption efficiency，and red line of limiting water resources pollution.The implementation of each red line requires a corresponding evaluation index，which needs to be quantified as there exists disparity in different areas and industries.The article firstmakes an analysis on the relationship among the three red lines，andmakes a quantification of each evaluation index with Wuhan Municipality as a case study.The quantification results could offer reference for the formulation of reasonable evaluation index for Wuhan’swater resourcesmanagement.

water resourcesmanagement；the three red lines；evaluation index quantification；Wuhan Municipality

TV213.4

A

1001－5485（2011）12－0005－05

2011-10-20

水利部公益性行業專項經費項目（201001005）

孫可可（1988-），男，安徽阜陽人，碩士研究生，主要從事水文水資源研究，（電話）027-82818101（電子信箱）kewater＠yeah.net。