基于AHP的重點監控用水單位節水水平評價

孫曉文 陳松峰 何菡丹

(江蘇省水資源服務中心,江蘇 南京 210029)

為深入貫徹落實“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水思路,保障國家水安全,促進高質量發展,黨的十九大報告中要求實施國家節水行動,把節水工作上升到國家層面[1]。2019年,國家發展改革委和水利部聯合印發《國家節水行動方案》,明確提出要建立重點監控用水單位名錄。江蘇省重點監控用水單位名錄覆蓋農業、工業和服務業三大領域,納入名錄的用水單位具有用水量大、涉及高耗水行業多、節水示范效應強的特點,是節水管理的重點對象。加強重點監控用水單位管理,是推進水資源集約節約利用的重要舉措[2]。“十四五”期間,江蘇省經濟將繼續保持高速增長,水資源承載壓力仍然較大。因此,亟需構建節水新格局,圍繞水資源取、用、耗、排、再利用等各個環節,實施全領域、全過程綜合節水,這就對重點監控用水單位的監管提出了更高要求。

目前,針對重點監控用水單位節水管理的研究多集中在政策制度領域,節水措施主要包括建立節水激勵約束機制[3]、加強用水監督檢查[4]、完善節水制度[5]等,較為寬泛,針對性不強。上述研究均限定于定性分析,對重點監控用水單位的指標化、定量化、精細化評價方面的研究較少,與當前節水管理精細化的要求相比仍有一定差距。

本研究在分析江蘇省重點監控用水單位用水組成的基礎上,采用層次分析法構建高耗水行業重點監控用水單位節水水平評價模型,以用水效率、節水管理、節水成效為準則層,選取評價指標,通過專家打分法確定各項指標權重,對各項指標賦分,形成了完善的評價體系。選取電力、鋼鐵、化工、紡織等高耗水行業的典型重點監控用水企業進行了評價,分析存在問題,有針對性地提出節水對策,對于加強江蘇省重點監控用水單位的管理具有重要的借鑒意義。

1 江蘇省重點監控用水單位用水組成

2020年,江蘇省重點監控用水單位共491家(不重復統計,下同),其中,國家級重點監控用水單位62家,省級重點監控用水單位123家,地市級重點監控用水單位306家。工業用水單位308家,占全部重點監控用水單位的62.7%。

2020年,全省重點監控用水單位總用水量為245.1億m3,占全省總用水量的42.8%。其中,工業行業用水量占比最大,達80.2%。工業行業中,電力行業用水占九成以上,其他用水量較大的行業還有鋼鐵、化工等高耗水行業。由此可見,重點監控用水單位節水的關鍵在于高耗水行業單位節水。江蘇省重點監控用水單位用水組成見圖1。

圖1 江蘇省重點監控用水單位用水組成

2 江蘇省高耗水重點監控用水單位節水水平評價模型

本文采用層次分析法,建立江蘇省高耗水行業重點監控用水單位節水水平評價模型,構建評價體系,確定指標層對目標層的權重,并量化評價典型重點監控用水單位的節水水平,以期進一步挖掘重點監控用水單位節水潛力。

2.1 層次分析法原理

層次分析法[6](The Analytic Hierarchy Process,AHP)是一種定性和定量分析有機結合的層次化分析方法。將評價的相關因素分為目標層、準則層和方案層,通過數學方法確定各層次對應權重,進而確定兩兩比較關系的判斷矩陣,綜合測算系統的權重,最后得出不同方案的評價指數[7]。

2.2 層次結構模型構建

本文以高耗水行業重點監控用水單位節水水平為目標層,構建評價指標體系。評價指標分為3個準則層:用水效率、節水管理、節水成效。江蘇省高耗水行業重點監控用水單位節水水平評價指標體系見圖2。

圖2 江蘇省高耗水行業重點監控用水單位節水水平評價指標體系

2.3 兩兩比較判斷矩陣構建

以上一層次的元素為準則,對下一層次各影響因素的相對重要性進行兩兩判斷與比較[7],按照比例標度方法,建立判斷矩陣,見式(1)。

式中:aij為第i個目標與第j個目標的相對重要程度[8],按照1～9標度法進行兩兩比較確定;n為判斷矩陣階數。

比例標度值含義見表1。

表1 比例標度值含義

構造指標體系目標層對于準則層的判斷矩陣T-A和準則層對于方案層的判斷矩陣A1-B、A2-B、A3-B[6],分別見表2、表3、表4、表5。

表2 判斷矩陣T-A

表3 判斷矩陣A-B1

表4 判斷矩陣A-B2

表5 判斷矩陣A-B3

分別計算上述矩陣的最大特征根λmax,開展一致性檢驗[9]。

2.4 一致性檢驗

按以下公式進行一致性檢驗:

式中:CI為一致性指標;CR為隨機一致性比例;n為矩陣階數;RI為隨機指標,標準值見表6。若CR＜0.1000,則判斷矩陣具有滿意的一致性[10]。

表6 隨機指標RI值

經過檢驗,上述4個矩陣的CR值分別為:CR(TA)=0.0158,CR(A1-B)=0.0398,CR(A2-B)=0.0300,CR(A3-B)=0.0158,均小于0.1000,通過一致性檢驗[11]。

2.5 權重確定

分別計算出上述4個矩陣的特征向量,經過歸一化計算,得到某一層次指標對于其上一層次相對重要性的權值,進一步計算后,得到方案層全部指標相對于目標層的權重,見表7。

表7 江蘇省高耗水重點監控用水單位節水水平評價指標體系權重

3 江蘇省高耗水重點監控用水單位節水分析案例

在上述高耗水行業重點監控用水單位節水水平評價指標體系基礎上,提出具體評價要求,以總分100分確定每項指標的賦分,并進行無量綱化處理,形成江蘇省高耗水重點監控用水單位節水水平評價標準,見表8。從電力、鋼鐵、化工、紡織等高耗水行業中選擇典型省級重點監控用水單位,開展節水評價,評價結果見表9～表12。

表8 江蘇省高耗水重點監控用水單位節水水平評價標準

表9 典型重點監控發電廠節水水平分析評價結果

表12 典型重點監控紡織廠節水水平分析評價結果

表10 典型重點監控鋼鐵廠節水水平分析評價結果

表11 典型重點監控化工廠節水水平分析評價結果

從評價結果看:江蘇省高耗水典型重點監控用水單位用水效率普遍較高,用水重復利用率、用水設施漏損率均達到江蘇省節水型企業標準,但非常規水源利用方面較為落后;在節水管理方面,紡織廠和化工廠管理較為薄弱,節水管理制度尚不健全,用水審計未定期開展;各典型重點監控用水單位均存在節水統計不到位、節水技術推廣應用不足等問題;在節水成效方面,節水型企業覆蓋率高,但合同節水和水效領跑者創建工作仍需進一步加強。

4 結論與對策

本文建立了江蘇省高耗水重點監控用水單位節水水平評價體系,并針對典型重點監控用水單位進行了評價,結果表明,該體系從用水效率、節水管理和節水成效3個維度全面、客觀、準確地評價了重點監控用水單位的節水水平,反映了存在的具體問題。根據評價結果,對江蘇省高耗水行業重點監控用水單位節水工作提出如下對策。

4.1 節水技術對策

全面推進高耗水行業節水技術改造,加強先進節水工藝技術和裝備應用,開展梯級用水優化[12],探索優化生產流程,深挖節水潛力。

4.2 節水管理對策

完善節水管理制度,定期開展用水審計,做好節水統計分析工作。探索建立面向用水戶、水行政主管部門等多個維度的節水管理信息系統,加強用水戶用水節水情況在線監測,實現節水管理自動化、智能化。加快推進高耗水行業合同節水管理模式推廣,發揮政府和市場的雙重作用[13]。深入開展高耗水行業水效領跑者引領行動,推動高耗水企業持續趕超引領。

4.3 節水開源對策

鼓勵配套建設污水處理再生利用設施和管網,加強工業集聚區污水處理和再生水利用設施建設。調整非常規水用水價格,建立用水單位節水改造與使用者付費雙向機制,保障資金投入,保障非常規水源開發利用發揮效益[14]。■