基于和諧論的鄭州市用水總量指標分解方法

韓 娜

（河南緣份電子科技有限公司）

1 研究區域概況與數據來源

1.1 研究區域概況

鄭州市是河南省省會，位于河南省中部偏北，東經112°42′～114°14′，北緯36°16′～34°58′，北臨黃河，西依嵩山，東南為廣闊的黃淮平原。鄭州市屬暖溫帶半濕潤大陸性季風型氣候，其特點是春夏秋冬四季分明，春季多風沙，夏季炎熱、暴雨集中，秋季涼爽多晴，冬季天冷少雪。多年平均氣溫14.20 ℃，最高氣溫43.20 ℃，最低氣溫-15.40 ℃。多年平均降水量624.30 mm，年均雨量分配不均。冬季干旱，雨雪稀少，1月份降水量最少，為5～9 mm。夏季降雨集中，7 月份降水量最多，為140～160 mm。7-9月降雨量約占全年降雨量的70%，且多以暴雨形式出現。

1.2 數據來源

文章所用數據來源于鄭州市水資源公報和鄭州市水資源綜合規劃，其中包括2015 年鄭州市各二級行政分區（新密市、新鄭市、滎陽市、登封市、中牟縣、鄭州市區、航空港區、上街區）的可供水量、人口與面積。

2 研究方法

2.1 和諧論概述

研究和諧行為的理論和方法體系稱為和諧論。和諧論主要包括和諧論理念、和諧論五要素、和諧度方程等。

在利用和諧論的方法對用水總量進行量化分解過程中，需確定用水總量的和諧論五要素：和諧參與者、和諧目標、和諧規則、和諧因素、和諧行為。

式中：HD為某一因素對應的和諧度，表達和諧度的指標，HD∈［0，1］，HD 值越大，和諧程度越高；a 為統一度，b 為分歧度。a，b∈［0，1］，且a+b=1；i為和諧系數，反映和諧目標的滿足程度，由和諧目標計算確定，i∈［0，1］；j為不和諧系數，反映和諧方對存在分歧現象的反對程度，由分歧度計算確定，j∈［0，1］。

在利用和諧論的方法對用水總量進行量化分解過程中，需確定用水總量的和諧論五要素。然后確定和諧度方程，通過和諧度方程確定和諧度最高的分解方法作為最優解。

2.2 用水總量分解的和諧論方法

2.2.1 各水平年的確定

文章主要研究如何將一級行政區2020年用水總量控制指標分解至各二級行政區。結合目前掌握的資料，確定2015 年為現狀水平年，2020 年為規劃水平年。利用和諧論方法，以2015 年各二級行政區實際用水量為基礎，確定一級行政區2020年用水總量控制指標最優分解方案。考慮到各二級行政區供用水計量的特殊性、復雜性，在此，可將部分二級行政區作為一個整體進行研究。

2.2.2 和諧論五要素的確定

①和諧參與者：因為用水總量控制指標需分解至各二級行政區，因此，確定和諧參與者為各二級行政區。②和諧目標：即各和諧參與者用水總量之和不超過鄭州市用水總量控制指標，且符合各和諧參與者自身可供水量。③和諧規則：各和諧參與者2015年實際用水總量不超過2015年各和諧參與者分配用水總量控制指標。④和諧因素：對用水總量控制指標進行分解時，和諧因素為單一因素和諧，即用水總量。⑤和諧行為：指各和諧參與者滿足和諧目標的各種用水總量控制指標分解方案。

2.2.3 最優方案的確定

各二級行政區在用水總量控制指標進行分解時，主要受可供水量、人口、面積因素影響，在此只需確定可供水量、人口、面積三個影響因素的權重，因為用水總量主要受以上三個因素的影響，因此，確定三個因素權重之和為1。

在可供水量、人口、面積三因素權重確定時，利用和諧論方程進行計算。通過可供水量、人口、面積的試算，結合現狀水平年一級行政區用水總量控制指標，計算出一系列用水總量控制指標分解方案。然后，確定計算a、i、b、j的數值，計算各方案的和諧度HD，通過比較，確定最大和諧度HD 為最優方案，通過最優方案確定相應的三要素權重。最終，通過確定的三要素權重，結合規劃水平年，計算得到各二級行政區規劃水平年用水總量控制指標。

3 實例分析

3.1 確定不同權重組合和綜合權重

結合目前掌握的資料，確定2015年為現狀水平年，按照鄭州市水資源公報及鄭州市水資源綜合規劃，可確定各和諧參與者2015年可供水量、人口、面積情況。因各二級行政區在對用水總量控制指標進行分解時，主要受可供水量、人口、面積因素影響，且三個影響因素的權重之和為1。考慮可供水量對控制指標分解影響較大，人口及面積對用水總量影響相對較小，且逐漸減少，確定可供水量權重范圍0.60～0.65，人口權重0.21～0.25，面積權重0.15～0.19。各和諧參與者綜合權重為各和諧參與者可供水量、人口、面積占全市的比例分別與相應權重相乘的和。根據不同的權重組合可確定出30 個權重方案，對應各和諧參與者在不同權重方案中的30種綜合權重。

3.2 根據不同權重方案的綜合權重確定出一系列分解方案

根據各和諧參與者在不同權重方案中的綜合權重可得到不同的分配方案，各分配方案對應的2015 年用水總量控制指標分解方案見表1。由表1 可知，各和諧參與者用水總量之和不超過鄭州市總用水總量控制指標，并且各和諧參與者2015年實際用水總量不超過2015年各和諧參與者分配用水總量控制指標。符合和諧目標與和諧規則。

3.3 計算不同分解方案的和諧度，確定最優方案

和諧度計算時，確定a為各分解方案與2015年全市實際用水量的比值，因各和諧參與者均滿足用水控制指標，故確定i=1；不和諧度b采用公式b=1-a確定，不和諧系數j=b。計算得到各分解方案和諧度HD。通過分析比較可知，方案5 和諧度最高為0.97，故方案5為最優方案，此時，可供水量、人口、面積的權重分別為0.60、0.21、0.19。

3.4 最優分解方案下鄭州市2020年用水總量控制指標分解

表1 不同分解方案下各和諧參與者用水總量控制指標表

結合2020 年鄭州市用水總量控制指標，可分解得到2020年各縣（市、區）用水總量控制指標，見表2。由表2 可知，通過和諧論方法分解得到的鄭州市用水總量指標為22.47億m3，該結果不超過鄭州市用水總量紅線指標22.47億m3。

表2 最優分解方案下鄭州市2020年用水總量控制指標分解表

4 結論

考慮到可供水量、人口、面積對控制指標分解的影響確定出不同權重方案的綜合權重，根據和諧度的計算公式得出方案5的和諧度最高為0.974 211 5，該方案為最優方案，對應的可供水量、人口、面積的權重分別為0.6、0.21、0.19。通過和諧論方法分解得到2020年鄭州市用水總量指標不超過鄭州市用水總量紅線指標22.47億m3。

和諧論在最嚴格水資源管理制度“三條紅線”控制指標分解中具有一定的適用性。為有效控制管理水資源的開發利用、促進水資源的優化配置、提高水資源利用效率和效益，提供科學的技術支撐和決策依據。