基于層次分析法的我國海水淡化開發利用潛力評價方法研究

(自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所,天津 300192)

我國沿海地區水資源短缺,隨著國民經濟和社會發展,對于水資源的需求更加迫切。海水淡化是水資源的開源技術,為緩解水資源短缺問題,沿海多地發布實施海水淡化政策規劃,計劃建設海水淡化工程。但因為種種原因,很多地方規劃目標未能如期實現,且差距較大。為促進我國海水淡化健康快速發展,科學評估沿海地區海水淡化發展潛力,借鑒了水資源開發利用、農業灌溉節水、污水再生利用、可再生能源開發、旅游發展等有關領域潛力評價方法[1-16],采用層次分析法(AHP)對海水淡化開發利用潛力進行評價。

1 我國海水淡化開發利用潛力評價指標體系

1.1 影響海水淡化開發利用潛力的指標

層次分析法(analytic hierarchy process,AHP)是美國著名運籌學家Satty 等人在20 世紀70 年代提出的一種定性和定量分析相結合的多準則決策方法,也是現代綜合評價方法中使用較多的一種方法。

為評價我國海水淡化開發利用潛力,筆者把評價準則分成3 個方面,分別是政策因素、社會經濟因素、技術條件。在各評價準則中,與潛力正相關的指標為正向指標,用“ +”標識,即指標值越大評價越好;反之為負向指標,用“ -”標識,即指標值越小評價越好。

a.影響我國海水淡化開發利用潛力的政策因素。目前,在我國海水淡化產業發展條件下,沿海地方各種常規水資源及非常規水資源政策直接影響各地海水淡化發展潛力。針對我國水資源管理政策和措施,參考其他水資源潛力評價做法,筆者提煉出8項指標來反映政策因素的影響,分別是:-人均水資源量(m3)、-傳統水源供水量(億m3)、-其他開源措施供水量(億m3)、+生活水水價(元/m3)、+生活用水量(億m3)、+工業用水量(億m3)、+人均綜合用水量(m3)、+海水淡化優惠政策。

b.影響我國海水淡化開發利用潛力的社會經濟因素。發展海水淡化對保障國民經濟和社會發展具有重要意義。社會經濟發展,對海水淡化的需求隨之增加。本文提出的社會經濟影響因素分別為:+萬元國內生產總值用水量(m3)、+人口自然增長率(%)、+地區生產總值指數(無量綱)。

c.影響我國海水淡化開發利用潛力的技術條件。海水淡化技術的進步對海水淡化產業發展具有顯著的支撐作用。但對于各沿海省區市來說,在全球一體化的環境下,無論當地是否擁有海水淡化技術支撐院所、企業,其獲得國內外成熟海水淡化技術的便易程度是均等的。而沿海各省(區、市)海水淡化工程規模以及擬建海水淡化規?？梢栽谝欢ǔ潭壬象w現出當地在建設海水淡化工程方面的技術經驗。因此,筆者提出的技術條件指標包括:+海水淡化工程規模(萬m3/d)、+擬建海水淡化工程規模(萬m3/d)。

圖1 為我國海水淡化開發利用潛力評價指標體系。

圖1 我國海水淡化開發利用潛力評價指標體系

1.2 指標權重計算

為了得出我國沿海各省(區、市)海水淡化開發利用潛力的評價結果,需要確定指標體系各層次的權重。通過構造兩兩比較判斷矩陣、層次單排序、層次總排序、一致性檢驗,計算出我國海水淡化開發利用潛力評價指標權重值,如表1 所示。

2 沿海省(區、市)海水淡化開發利用潛力測算

2.1 評價數據來源

以遼寧、天津、河北、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西、海南等沿海省、自治區、直轄市為研究對象。其中,人均水資源量、人口自然增長率、地區生產總值指數等指標數據來源于國家統計局2017 年數據;傳統水源供水量、其他開源措施供水量、生活用水量、工業用水量、人均綜合用水量、萬元國內生產總值用水量等指標數據來源于《2017 年中國水資源公報》;海水淡化優惠政策指標數據根據沿海各地方出臺的海水利用政策規劃情況進行打分賦值;生活水水價指標選取該省(區、市)主要海水淡化應用城市居民自來水第一階梯水價,海水淡化工程規模指標數據來源于《2017 年全國海水利用報告》[17];擬建海水淡化工程規模指標數據來源于國家及沿海地方海水利用相關規劃等。表2 為沿海省(區、市)各評價指標原始數據。

表1 我國海水淡化開發利用潛力評價指標及權重

2.2 指標數據標準化方法

為增強指標數據的可比性,需要對數據進行標準化處理,將計量值統一在標準化0～1 的范圍中。由于處理的解釋因子中存在正向指標和負向指標,正向相關指標采用式(1)處理,負向相關指標采用式(2)處理,結果見表3。

本文對各個解釋因子采取極值標準化處理,公式為

表2 沿海省(區、市)各評價指標原始數據

表3 沿海省(區、市)海水淡化開發利用潛力評價體系指標數據標準化

式中:Zi為標準化后的指標值;Xi為某項解釋因子指標中的一個數值;Ximax為某項解釋因子的最大值;Ximin為某項解釋因子的最小值。

2.3 沿海各省(區、市)海水淡化發展潛力值

根據層次分析法得到各指標排序權重以及各指標標準化的數值,計算出我國各沿海省(區、市)海水淡化發展潛力值(表4)。

表4 沿海省(區、市)海水淡化發展潛力值

由表4 可以看出,在綜合考慮了水資源現狀、海水淡化產業政策情況、國民經濟社會發展需求、海水淡化發展現狀等情況下,我國各沿海省(區、市)開發利用海水淡化的潛力由大到小分別是:河北、浙江、山東、天津、江蘇、遼寧、海南、廣東、廣西、上海、福建。

3 推進我國海水淡化開發利用的相關建議

a.明確海水淡化水的戰略定位,逐步提升海水淡化水在水資源配置體系中的比例。充分釋放已建海水淡化工程產能,強化配置手段,明確海水淡化水作為重要水源納入沿海地區水資源配置體系,并逐年提高其比例,構建多水源供水保障體系。

b.以試點示范推進海水淡化在沿海規?；膽?。選取青島、天津等需求迫切的沿海缺水城市,開展規?；Ｋ┧畱迷圏c工作,實現海水淡化水為工業、市政不同領域供水的典型示范,并向全國推廣。

c.加大財政資金對海水淡化的投入和補貼。建議國家及地方財政對海水淡化工程建設給予適當的建設投資補貼,推動地方政府對淡化水實行政府購買,建立海水淡化水入管網差額補貼以及電價優惠等政策,降低企業制水成本。

d.加強海水淡化技術的自主創新。建議國家對海水淡化科技創新予以集中投入,重點突破反滲透膜、能量回收裝置、海水高壓泵等“卡脖子”技術裝備,促進技術產業迭代升級,提升海水淡化自主創新能力和核心競爭力。