特大城市水安全保障體系構(gòu)建

黃浩森+楊會改

[摘要] 水安全關(guān)系特大型城市經(jīng)濟安全和社會安全，是維系其可持續(xù)發(fā)展的重要基礎。本文以成都這一典型的特大型城市為例，運用改進的DPSIR模型，建立城市水安全評價指標體系，結(jié)合主成分分析查找影響城市水安全的重要因素和約束問題，構(gòu)建了以五大體系為支撐的成都市城市水安全保障體系，以期為特大型城市水安全保障體系構(gòu)建提供一定的啟示。

[關(guān)鍵詞] 特大型城市 水安全保障體系 DPSIR模型主成分分析 成都

[中圖分類號] TV213+X9 [文獻標識碼] A [文章編號] 1004-6623（2017）03-0022-05

[作者簡介] 黃浩森（1985 — ），四川成都人，成都市經(jīng)濟發(fā)展研究院工業(yè)與環(huán)境經(jīng)濟研究所所長，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、環(huán)境經(jīng)濟；楊會改（1988 — ），河南許昌人，成都市經(jīng)濟發(fā)展研究院工業(yè)與環(huán)境經(jīng)濟研究所，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、環(huán)境經(jīng)濟。

特大型城市具有人口大量積聚、經(jīng)濟基礎雄厚、產(chǎn)業(yè)密度較高、資源消耗高等特點，由于快速發(fā)展的需求和地域的局限，水資源的需求量大、水生態(tài)破壞顯著、水環(huán)境承載能力有限，對水安全保障提出了更高的要求。水安全是特大型城市維系可持續(xù)發(fā)展的重要基礎。如何最大程度地保障水安全，是特大型城市發(fā)展中具有基礎性和戰(zhàn)略性的重大研究方向。

一、特大城市水安全保障體系構(gòu)成要素

目前，關(guān)于城市水安全和水安全保障體系，尚無統(tǒng)一的規(guī)范化定義。根據(jù)相關(guān)研究，本文將城市水安全理解為水資源影響下的城市可持續(xù)發(fā)展能力，是城市社會經(jīng)濟發(fā)展、城市水資源安全、城市水環(huán)境安全與城市水旱災害安全的有效統(tǒng)一。城市水安全保障體系可以理解為能夠系統(tǒng)性保障城市水安全的工程性和非工程性措施體系。

（一）特大型城市水安全現(xiàn)狀評價

國內(nèi)外已有較多文獻關(guān)于城市水安全的評價，定量研究大多是通過建立城市水安全評價指標體系，采用熵權(quán)法、層次分析法、集對分析法、模糊數(shù)學方法、人工神經(jīng)網(wǎng)略、虛擬水理論和水貧乏指數(shù)等方法，進行綜合計算得出城市水安全的評價結(jié)果。特大型城市水安全系統(tǒng)比一般城市更為復雜，因此在構(gòu)建城市水安全評價指標體系時，應彌補一般水安全評價指標體系中“軟性”指標（如水利投資等）和災害指標缺乏的不足，在進行城市水安全評價時，更應注重各指標權(quán)重賦值的客觀性，可考慮采用改進的聯(lián)合國DPSIR模型進行指標體系構(gòu)建，采用因子分析法進行分析和評價。

（二）特大型城市水安全的主要影響因素分析

在總體把握特大型城市水安全現(xiàn)狀的基礎上，為了科學精確地查找特大型城市水安全的重要影響因素，本文采用主成分分析法對指標體系中的指標進行主成分提取，按照特征值大于1的提取原則，提取主因子，確定出對特大型城市水安全影響較大的因子。

（三）特大型城市水安全保障的制約問題分析

根據(jù)確定的主要影響因子（各主因子）歷年變化情況、城市自身發(fā)展的新趨勢和要求，分析得出特大型城市水安全保障的主要制約問題。最終結(jié)合特大型城市水安全保障的制約問題，即可有針對性和系統(tǒng)性地構(gòu)建出特大型城市水安全保障體系。

二、特大城市水安全評價

（一）城市水安全評價指標體系

根據(jù)改進的DPSIR模型，結(jié)合城市水安全的主要內(nèi)涵，從目標層、準則層和指標層構(gòu)建水安全評價指標體系。

（二）指標標準化處理

選取2010～2015年成都各指標情況進行分析，指標數(shù)據(jù)來源于2011～2016年《成都市統(tǒng)計年鑒》、《成都市水資源公報》和2010～2015年《成都市環(huán)境質(zhì)量公報》。為了消除評價指標的量綱和屬性的影響，采用線性插值的方法對各指標值進行標準化處理，使用無量綱指標數(shù)據(jù)進行評價。當指標xi為正效應時，Xi=[ xi-min（xi）]/[max（xi）-min（xi）]；當指標xi為負效應時，Xi=1-[ xi -min（xi）]/[max（xi）-min（xi）]。其中Xi為標準化后的指標值，min（xi）為該指標在所有時間序列中的最小值；max（xi）為該指標在所有時間序列中的最大值。

（三）成都城市水安全總體情況

根據(jù)主成分分析的模型和原理，采用SPSS18.0軟件對成都水安全情況進行分析，根據(jù)因子得分矩陣和標準化后的指標數(shù)據(jù)，以旋轉(zhuǎn)后的各公共因子的方差貢獻率占總方差貢獻率的比重為權(quán)重計算加權(quán)平均分，得出2010～2015年成都水安全綜合得分情況，從表2看出評價期成都水安全總體情況有所改善。

三、特大城市水安全的主要影響因素

根據(jù)對2010～2015年成都城市水安全的SPSS分析結(jié)果，按照因子提取中主成分法默認的特征值大于1的提取原則，當提取到五個主因子時，解釋的方差貢獻率（見表3）達到100%，說明新的五個主因子完全保留了原始數(shù)據(jù)的信息，以此五個主因子分析可大大減少原始數(shù)據(jù)的復雜性。

從旋轉(zhuǎn)后的因子載荷表（見表4）可以看出，第一個主因子（F1）上占有較高載荷的因子為：GDP增長率、萬元工業(yè)增加值用水量、用水總量、人均生活用水量、第一產(chǎn)業(yè)用水率、生態(tài)用水率、農(nóng)田灌溉畝均用水量、萬元GDP用水量、城鎮(zhèn)生活污水處理量、人均GDP、人均水資源量、城市化率、用水普及率、萬元工業(yè)增加值廢水排放量、工業(yè)固廢綜合利用率，主要反映的是水資源量和用水方式的影響，可以解釋為水資源和用水安全因子；第二個主因子（F2）上占有較高載荷的因子為：水的生產(chǎn)和供應投資、各類蓄水工程蓄水總量、生活自來水供水率，主要反映的是供水的影響，可以解釋為供水安全因子；第三個主因子（F3）上占有較高載荷的因子為：水質(zhì)監(jiān)測斷面達標比例、城區(qū)污水處理率，主要反映的是水環(huán)境質(zhì)量的影響，可以解釋為水環(huán)境安全因子；第四個主因子（F4）上占有較高載荷的因子為：降水量、洪澇災害直接經(jīng)濟損失，主要反映的是對洪澇自然災害的治理能力，可以解釋為洪澇災害安全因子；第五個主因子（F5）上占有較高載荷的因子為建成區(qū)綠化覆蓋率和水利管理投資，主要反映的是水安全管理的影響，可以解釋為水安全管理因子。

從表3中可以看出，水資源和用水安全因子（F1）的貢獻率為56.87%，供水安全因子（F2）的貢獻率為14.14%，水環(huán)境安全因子（F3）的貢獻率為10.46%，洪澇災害安全因子（F4）的貢獻率為10.39%，水安全管理因子（F5）的貢獻率為8.14%。此五個因子可以看做是成都城市水安全的主要影響因素。

四、特大城市水安全保障的

約束問題

根據(jù)五個主要因子在2010～2015年得分的變化情況和成都發(fā)展趨勢的要求，成都城市水安全保障的約束問題有五個。

（一）水資源短缺問題嚴峻

水資源和用水安全因子（F1）的貢獻率為56.87%，水資源與用水安全因子是成都城市水安全保障最重要的影響因子。2013～2015年因子得分逐漸減小，說明水資源和用水安全壓力逐漸增大。2015年成都人均水資源量452立方米，已經(jīng)低于世界公認的500立方米極度缺水標準，主要表現(xiàn)為工程性缺水、區(qū)域性缺水、水質(zhì)性缺水和配置性缺水問題，河道生態(tài)用水量和用水總量控制指標已經(jīng)不足。特別是成都天府新區(qū)、天府國際機場及臨空港經(jīng)濟區(qū)建設的加快推進，相關(guān)地區(qū)經(jīng)濟社會將迎來快速發(fā)展期，預計到2020年，僅天府新區(qū)水資源缺口將達約3.42億立方米。

（二）供水安全保障壓力大

根據(jù)供水安全因子（F2）歷年得分情況，2011年后，得分情況逐漸減少，說明成都供水安全保障壓力逐漸增大。目前，成都供水水源較單一，中心城區(qū)和多個區(qū)（市）縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水源均來自岷江，集中飲用水備用水源不足，應對水安全突發(fā)事件能力較為薄弱。歷年來成都供水投資并未有大幅度增加，加上水資源開發(fā)強度已達80%，遠遠超過國際公認的40%水資源開發(fā)警戒線，各類蓄水工程的容量已不能滿足經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要。

（三）水環(huán)境安全保障仍需增強

根據(jù)水環(huán)境安全因子（F3）歷年得分情況，成都水環(huán)境安全并未有太大改善。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，成都水環(huán)境總體質(zhì)量有所改善，但是隨著經(jīng)濟發(fā)展，新的水環(huán)境問題不斷出現(xiàn)，水環(huán)境治理壓力不斷增加，水環(huán)境安全保障能力仍需增強。隨著城市不斷發(fā)展，成都河道形態(tài)受到影響，部分河渠的灌溉、景觀功能消失，僅剩下區(qū)間排洪功能，另有部分河渠演變?yōu)榧{污通道，特別是中心城區(qū)現(xiàn)狀污染物入河量大于納污能力，加上河道生態(tài)環(huán)境用水缺乏，黑臭河道溝渠治理難度較大。

（四）洪澇災害安全保障責任重大

根據(jù)分析結(jié)果，2010～2015年成都洪澇災害安全因子得分逐漸增加，說明洪澇災害安全保障能力逐漸增強。但是隨著城鎮(zhèn)化高速發(fā)展、城市下墊面硬化和熱島效應加劇，在遭遇極端天氣和強降雨的情況下，內(nèi)澇威脅仍然存在。另外，成都地處龍門山斷裂帶東緣，西部龍門山和東部龍泉山區(qū)存在多處地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)，“十三五”時期，成都提出了建設全面體現(xiàn)新發(fā)展理念的國家中心城市的戰(zhàn)略目標，對城市整體品質(zhì)提出了更高的要求，也對主要江河堤防防洪和山洪地質(zhì)災害安全保障提出了更高的標準。

（五）水安全管理能力仍需提升

成都水安全管理因子（F5）歷年得分并未明顯改善，水安全管理機制尚未完全理順。成都水利管理投資額歷年變化不大，與經(jīng)濟社會的快速發(fā)展不適應，水安全基礎設施對社會資金以及金融資本吸引力不強，市場多元化、多渠道投資渠道尚未形成。

五、特大城市水安全

保障體系構(gòu)建思路

（一）高效集約的用水安全保障體系

落實最嚴格的水資源管理制度，健全取用水總量控制指標體系，建設城市用水總量控制目標體系，嚴格控制用水總量。加強需水管理，推進重點領(lǐng)域節(jié)水，實施高效農(nóng)業(yè)節(jié)水行動，推廣應用渠道防滲、管道輸水、噴灌、微灌等節(jié)水灌溉技術(shù)；加強工業(yè)節(jié)水，結(jié)合《四川省用水定額》修訂工作，確定全市高耗水行業(yè)企業(yè)名單及產(chǎn)品名單，制定并完善成都高耗水行業(yè)的取水定額；對不達標的城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)進行更新和改造，使供水管網(wǎng)漏損率降至10%以下；建設海綿城市，增加對雨洪等資源的利用率。推進水生態(tài)文明試點城市建設和節(jié)水型社會載體創(chuàng)建，培養(yǎng)公民節(jié)水意識，構(gòu)建節(jié)水型生產(chǎn)方式和消費模式，形成高效集約的節(jié)約用水保障體系。

（二）安全優(yōu)質(zhì)的全域供水安全保障體系

依托現(xiàn)有供用水格局，構(gòu)建完善的全域供水保障體系。以增強本地水、提高過境水、擴大非常規(guī)水利用為主要手段，建設供水水源工程，增加全域供水能力、優(yōu)化供水結(jié)構(gòu)。推進自來水廠和配套供水管網(wǎng)建設，提高城鄉(xiāng)一體化供水體系建設，完善“中心城區(qū)集中供水、近郊區(qū)水量補差、遠郊區(qū)自成體系”的全域供水格局。加強飲水安全體系的建設和監(jiān)管，通過加強飲用水源保護，強化水廠生產(chǎn)運行監(jiān)管，加密出廠水、管網(wǎng)末梢水水質(zhì)監(jiān)測，實現(xiàn)從水源到水龍頭全過程監(jiān)管的供水水質(zhì)安全保障。

（三）和諧生態(tài)的水環(huán)境安全保障體系

核定成都 “河、湖、庫”水功能區(qū)納污能力，構(gòu)建合理的城市水網(wǎng)體系。開展河湖濕地水生態(tài)修復，構(gòu)建城市生態(tài)圈，增加水面面積和蓄水能力，提升水生態(tài)品質(zhì)和水資源利用效率。提升污水處理廠網(wǎng)建設標準，新建城區(qū)實施雨污分流排水體制。提升污泥處理處置能力，推進污泥穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置。采取截污控源、治理內(nèi)源，活水循環(huán)、清水補給，凈化水質(zhì)、生態(tài)修復等措施，對城市黑臭水體實施綜合整治。改善農(nóng)村水環(huán)境和河流生態(tài)，實現(xiàn)城鄉(xiāng)水環(huán)境治理由流域治理向全域治理轉(zhuǎn)變，構(gòu)建和諧共生的城鄉(xiāng)水環(huán)境安全保障體系。

（四）完備可靠的防汛減災安全保障體系

綜合采取堤防建設與河道疏浚相結(jié)合，工程措施和非工程措施相結(jié)合，整治江河與綜合利用相結(jié)合，防洪工程建設與洪水資源利用相結(jié)合，防洪達標與景觀環(huán)境生態(tài)效益相結(jié)合的措施，使全域的江河洪水、城市內(nèi)澇、山洪災害得到有效控制和解決。充分利用水庫工程、防洪工程作用，建立全河道防洪治理體系；分類推進海綿城市建設，增加城市建成區(qū)降雨就地消納和利用率；以防為主，防治結(jié)合，擴展城區(qū)暴雨內(nèi)澇監(jiān)測預報預警系統(tǒng)，提高山洪災害綜合防治能力。構(gòu)建 “一城、兩江、三區(qū)、五河、七鎮(zhèn)”的全域防洪總體布局，形成覆蓋全域的防洪減災保障體系。

（五）良性發(fā)展的新型水安全管理保障體系

全面推行“河長制”，設立總河長領(lǐng)導下“三級黨政、四級管理”的市、縣、鎮(zhèn)、村四級河長管理體系，推動水資源管理、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復、水域岸線及堤防管護工作順利開展，實現(xiàn)江河湖庫科學治污、有效管理、依法保護和合理利用。推進水安全保障投資供給側(cè)改革，探索拓寬水安全保障設施建設資金來源渠道，鼓勵和吸引社會資本投入建設，積極發(fā)展PPP等新型水安全保障項目融資模式。強化水安全管理科技創(chuàng)新，加強先進實用水安全管理技術(shù)的研發(fā)與推廣，鼓勵建設水安全管理高新技術(shù)研究中心，組建專門機構(gòu)，搭建水安全管理科技信息平臺，推動信息化與水安全管理現(xiàn)代化的深度融合。

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Abstract：Water security of megalopolis influence on its economic and social safety， and it is an important foundation for sustainable development. Take Chengdu as a typical example， this paper use the model of DPSIR to establish the index system of water security assessment in Chengdu. Some important factors and constraints are selected through the principal component analysis， and the water safeguarding system is ultimately built on five systems. This paper in order to providing some reference for the construction of water safety system of megalopolis.

Keywords：Megalopolis；Water security；Safeguarding system；DPSIR model；Principal Component Analysis ；Chengdu

（收稿日期：2017-05-31 責任編輯：垠 喜）