基于層次分析法的中國水資源管理能力評價研究

辛朋磊 劉淼

摘要：

為進一步提高水資源管理能力，從開發利用管理、用水效率管理、行政管理、生態環境管理4個方面構建了水資源管理能力評價的指標體系，利用層次分析法評價了中國及各地區（共31個省區，因缺少相關資料，不包含香港、澳門和臺灣地區）水資源管理能力現狀，并揭示了水資源管理能力差異的成因。結果表明：中國目前水資源管理能力評價為Ⅲ等，主要薄弱環節在于農業用水監管和農村水環境方面。各地區中，福建省、廣東省、北京市、江蘇省、重慶市、山西省、甘肅省、浙江省等8個地區的綜合得分較高，評價為Ⅱ等，其先進經驗和做法可供參考。

關鍵詞：

水資源管理能力； 層次分析法； 農業用水； 用水效率

中圖法分類號：TV213.4

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.04.007

文章編號：1006-0081（2023）04-0039-06

0 引 言

水是人類生存和發展的物質基礎，也是人類文明形成和演化的支撐力量。因此，研究水資源管理工作對人類社會可持續發展具有重要意義。當前，中國正面臨水資源短缺、水環境污染、水資源浪費等問題，水危機已成為制約中國經濟社會高質量發展的重要“瓶頸”。在此情境下，開展水資源管理能力評價工作，查找中國在水資源管理中存在的問題，從而積極采取相應的科學對策成為解決水危機的一項重要舉措。

目前，國外學者在水資源管理評價方面的研究主要集中在水資源綜合管理（Inegrated Water Resources Management，IWRM）［1-3］，多采用單一的綜合指數法或決策模型法［2-5］。國內學者一般采用多指標綜合評價法［6］開展水資源管理評價工作，研究主要集中在評價指標的構建和評價方法的選擇［7］上。宋云峰、楊丹、徐鴻等［8-10］分別以濟南市、河北省衡水市為例，從最嚴格水資源管理角度出發，基于水資源管理“三條紅線”的要求，從用水總量、用水效率和水功能區限制納污能力3個方面構建指標體系，并基于灰色關聯分析的改進TOPSIS 模型開展水資源管理績效評價研究；羅浩等［11］構建了基于開發利用、用水效率和限制納污的水資源管理績效評價體系，采用博弈論確定的組合系數構建了GC-TOPSIS 模型，對2005～2016 年西安市的水資源管理績效進行評價；吳丹等［12］從社會績效、經濟績效和生態環境績效3個方面構建評價指標體系，基于二元比較法、熵權法、線性加權法與改進的理想解模型，對中國七大流域開展水資源綜合管理績效的動態評價；薛淑慧等［7］從用水管理、供水保障、水源配置和綜合管理4個方面構建水資源管理的評價指標體系，應用支持向量機（SVM）和模糊綜合評價（FCE）模型，對2016～2019年北京市水資源管理水平進行動態分析評價；紀靜怡等［13］從用水總量控制、用水效率控制、水功能區限制納污和基礎能力建設等4個方面構建評價指標體系，引入云模型理論，并組合運用模糊區間AHP 和熵權法對江蘇省水資源綜合管理進行了評價研究。

總體來說，當前還未形成統一全面、廣泛適用的評價指標體系和研究方法［14］，也較少有學者對中國水資源管理能力進行系統設計和綜合評價。本文從水資源管理的內涵出發，從水資源開發利用是否合理、水資源利用是否高效、生態環境是否良好、行政管理是否到位等4個方面構建了1套用于水資源管理能力評價的指標體系，并利用層次分析法開展綜合評價，旨在通過水資源管理能力評價工作，探討中國及各地區（共31個省區，因缺少相關資料，不包含香港、澳門和臺灣地區）在水資源管理工作中存在的問題。

1 水資源管理內涵

“管理”在《現代漢語詞典》中的解釋是：負責某項工作使順利進行。文獻［15］對水資源管理的解釋為綜合運用法律、行政、經濟、技術等手段對水資源的分配、開發、利用、調度和保護進行的工作，目的是為了實現水資源的合理開發、高效利用和有效保護。

2 指標體系構建

與水資源相關的指標數量眾多，如何從紛繁復雜的指標中選出既符合評價目標又有可操作性的指標，是水資源管理能力評估的關鍵所在。本文提出的水資源管理能力評價指標體系從水資源管理的內涵出發，在總結前人研究基礎上［16-21］，將收集的指標通過綜合、歸類、構造等方法進行處理，然后從指標獲取的可行性、指標計算的真實性與正確性等方面對每個單項指標進行篩選，最終確定以開發利用管理、用水效率管理、行政管理、生態環境管理等4個子系統共12個具體指標構成本次水資源管理能力評價的指標體系，見表1。

2.1 開發利用管理能力指標

水資源開發利用管理能力評價選取人均綜合用水量、水資源開發利用率和深層地下水利用指數3個指標。其中，人均綜合用水量是總用水量與總人口的比值，表征地區人均總體用水水平。該指標受地區生產力、生產方式和水資源條件等因素影響而不同。水資源開發利用潛力是影響經濟發展和水資源開發利用程度的重要表征，也是水資源及其開發利用綜合評價的一項重要目標任務［21］。水資源開發利用率是用水量和水資源量的比率，表征了地區水資源開發利用的程度，是水資源開發利用潛力評價的重要指標之一。深層地下水利用指數是診斷水資源開發利用方式均衡度的重要指標之一［21］，計算公式是地下水實際開采量與地下水可開采量的比值，表征了地下水開發利用狀況，指標數值大于1表示存在地下水超采。

2.2 用水效率管理能力指標

用水效率管理能力評價選取單位GDP用水量、萬元工業增加值用水量、灌溉水利用系數和管網漏損率4個指標。其中，單位GDP用水量指單位用水量產生的地區生產總值，該指標反映了一個地區用水投入產出的綜合效益，能夠較好地反映經濟在水資源配置方面的合理性［17］。萬元工業增加值用水量指單位用水量產生的工業增加值，該指標表征了工業的用水效率水平；灌溉水利用系數是衡量水源引水到田間形成作物吸收利用的土壤水過程中灌溉水利用程度的一個重要指標，也是集中反映灌溉工程質量、灌溉技術水平和灌溉用水管理水平的一項綜合指標［16］；管網漏損率可表征城市供水工程的供水效率。這4個指標是進行地區用水效率評價的通用指標。

2.3 行政管理能力指標

行政管理工作是水資源管理的重要手段之一，但極少有學者開展這方面的評價。目前，中國實行最嚴格水資源管理制度的核心是建立健全總量控制與定額管理相結合的水資源管理體系，而工作的著力點就是通過計劃手段來加強用水管理，促成用水效率的提高［22］。因此，計劃用水率是體現行政管理能力的一個重要指標，該指標可以表征政府對用水監管的能力和水平。另外，評價行政管理能力的其他指標還有水資源費征收率、綜合水價、城鎮供水產銷差率等，從指標的可量化性和數據來源的可靠性方面考慮，采用城鎮供水產銷差率作為另一個評價指標。城鎮供水產銷差率是衡量供水企業產、供、銷、建、管、修全過程管理水平的綜合性指標［23］，也是評價公共供水企業供水效率的首選指標。

2.4 生態環境管理能力指標

生態環境管理能力評價選取Ⅲ類水及以上斷面率、城市污水集中處理率和處理生活污水的鄉村比例3個指標。其中，城市污水集中處理率和水功能區達標率是此方面研究中較常采用的指標［8-10，14，24］。目前，很多地區不再開展水功能區達標率評價，因此從數據來源的可靠性出發，本次改用Ⅲ類水及以上斷面率作為評價指標。近幾年，中國著重加強了城市和工業廢水集中收集處理工作，各地區城市污水集中收集處理率一般均在95%以上，難以體現地區差異。而且，根據相關研究：農田、農村畜禽養殖和城鄉結合部地帶的生活排污是造成流域水體氮、磷富營養化的主要原因，其貢獻大大超過來自城市地區的生活點源污染和工業點源污染［25］。因此，本次在評價指標中加入處理生活污水的鄉村比例。

3 評價方法

評價時，首先獲取指標數值，然后將各指標進行標準化處理，使各指標均轉化為0～1之間的數值，最后通過層次分析法確定的指標權重加權平均得到各地區水資源管理能力的綜合評價。

3.1 獲取指標值

本次水資源管理能力評價指標中，Ⅲ類水及以上斷面率根據生態環境部國家地表水水質自動監測實時數據發布系統得到，數據日期為2022年6月14日；其他指標均由《2020年中國水資源公報》［26］和《2020年城鄉建設統計年鑒》［27］獲得。

3.2 數值標準化

根據水資源管理能力指標特點，本次評價采用閥值法對數據進行標準化處理，具體公式如下。

（1） 對正指標，即數值越大越優指標，作如下無量綱化處理：

rij=（xij－xjmin）/（xjmax－xjmin）? xij>xjmin0?????????? ??xij≤xjmin（1）

（2） 對逆指標，即數值越小越優指標，作如下無量綱處理：

rij=（xjmax－xij）/（xjmax－xjmin）? xij

0?????????? ??xij≥xjmin（2）

式中：xij和rij分別為第j個指標的原始數值和標準化后的數值；xjmax和xjmin分別為第j個指標可接受的最大、最小值（即指標上、下限）。指標上、下限的確定依據為：① 參考已經頒布實施的規劃指標值或發達國家、發達地區的先進實際指標值；② 通過理論分析并結合實際情況確定。各指標上下限見表2。

3.3 指標權重

經咨詢專家，各準則層的重要性排序為：生態環境管理＞用水效率管理>行政管理>開發利用管理。根據以上各準則層的重要性采用層次分析法確定各指標的權重（表2）。

根據一致性檢驗，準則層對目標層的一致性檢驗成果為0.022；指標層對各準則層的一致性檢驗成果分別為0.008，0.077，0和0.008；層次總排序一致性檢驗成果為0.026；以上成果均小于0.1，認為一致性較好，可以用于綜合評價。

3.4 評價標準

通過加權平均將所有指標進行綜合評價。根據前人研究［20］，將綜合評價成果分為5個等級，見表3。

4 評價成果及分析

全國平均水資源管理能力評價結果見表4。由表4可見，中國目前水資源管理能力總體評價為Ⅲ等水平。其中，開發利用管理能力、用水效率管理能力和生態環境管理能力評價為Ⅱ等；行政管理能力評價為Ⅴ等，主要因為中國是農業用水大國，但因農業用水計量安裝滯后，農業用水尚未完全納入計劃用水管理，導致計劃用水率指標值偏低。

各地區水資源管理能力評價結果見圖1～5。由圖1可見，福建、廣東、北京、江蘇、重慶、山西、甘肅、浙江等8個省（市）水資源管理能力綜合得分較高，評價為Ⅱ等。得分較高的地區中，山西、北京等屬缺水地區，浙江、江蘇等屬豐水地區，反映出水資源條件并未成為影響綜合評價結果的決定性關鍵因素。由圖2可見，水資源開發利用管控能力評分主要受水資源條件影響，南方地區水資源較為豐沛，因此得分相對較高，而北方地區因水資源短缺導致得分相對較低。由圖3可見，在用水效率管理方面，受水資源短缺影響，天津、北京、山東等地在節水改造和產業結構調整方面做出了更多工作，使用水效率得到快速提升；而黑龍江、西藏、吉林、新疆、江西等地因農業種植面積大，用水效率低，導致農業用水量多，且因農業單位用水量產出低，因此萬元GDP用水量排名靠后，從而從總體上導致用水效率管理評分較低。由圖4可見，各地區行政管理能力得分差距明顯，主要因目前國內普遍未實現農業種植的用水計量管理和用水計劃管理，因此農業用水占比大的地區普遍得分較低。在生態環境管理能力評分中，主要體現了各地區地表水環境狀況和污水集中處理情況。地表水環境狀況的優劣既受地理位置、產業結構的影響，也反映出各地區在水環境管理方面的工作。例如，北京市雖地處北方，水資源條件先天較差，但全市地表水環境質量和污水集中處理率都相對較高，體現出其在水環境保護方面作出的努力。在污水集中處理方面，主要體現了各地區在污水收集處理上的經濟投入。目前城市污水集中處理率整體較好，平均達到97.5%，但農村生活污水收集處理資金投入普遍不高，平均值僅為34.9%，西藏、海南、黑龍江等不足10.0%。未來，各地區應著重加強農村地區生活污水集中收集處理的投入力度。

5 結 論

本文在前人研究基礎上，從水資源管理的內涵出發，從開發利用管理、用水效率管理、行政管理、生態環境管理4個方面構建了水資源管理能力評價的指標體系，提出將計劃用水率、Ⅲ類水以上斷面達標率和處理生活污水的鄉村比例等指標作為評價指標，使評價成果更具指導意義。本文利用層次分析法對各地區水資源管理能力開展評價并進行成因分析，主要結論如下：

（1） 中國目前水資源管理能力評價為Ⅲ等，其中，開發利用、用水效率和生態環境管理能力評價為Ⅱ等，行政管理能力評價為Ⅴ等。主要薄弱點在農業用水管理和農村生活污水集中治理方面，而農田、農村畜禽養殖和城鄉結合部地帶的生活排污是造成流域水體污染的主要原因，因此，未來應著重加強農業用水管理和農村生活污水治理力度。

（2） 中國各地區中，福建、廣東、北京、江蘇、重慶、山西、甘肅、浙江等8個省（市）水資源管理能力綜合得分較高，評價為Ⅱ等。得分較高的地區中，有山西、北京等缺水地區，也有浙江、江蘇等豐水地區，反映出水資源條件并未成為影響綜合評價結果的決定性關鍵因素。優化產業結構、提升用水效率、加強用水監管和環境保護等是綜合提升水資源管理能力的關鍵。

（3） 受指標選取、評價方法等影響，本次評價無法完全反映水資源管理工作的全貌，評價的目的在于查找水資源管理工作中存在的問題，以助實現水資源的科學管理。

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（編輯：江 文）

Evaluation of water resource management capability of China based on Analytic Hierarchy Process

XIN Penglei1，LIU Miao2

（ 1.Nantong Substation，Bureau of Hydrology and Water Resources Survey of Jiangsu Province，Nantong 226006，China； 2.Bureau of Hydrology and Water Resources Survey of Jiangsu Province，Nanjing 210029，China）Abstract：

To further improve the capability of water resources management，the paper constructed an evaluation index system of water resource management capability from 4 aspects of development and utilization management，water efficiency management，administrative management and ecological environment management.we used the Analytic Hierarchy Process to evaluate current situation of water resource management capability in China （31 provinces and regions in total，excluding Hong Kong，Macao and Taiwan due to lack of relevant information） ，and revealed the reasons for the regional differences.The result showed that water resources management ability of China was evaluated as grade Ⅲ with major weaknees in agricultural water regulation and rural water environment.Among all the areas，Fujian Province，Guangdong Province，Beijing City，Jiangsu Province，Chongqing City，Shanxi Province，Gansu Province and Zhejiang Province got high comprehensive scores and were rated as Ⅱ.The advanced experience and practices can provide reference for improvement of water resource management capability.

Key words：

water resources management capability； Analytic Hierarchy Process； agricultural water； water efficiency

收稿日期：

2022-07-18

作者簡介：

辛朋磊，女，高級工程師，碩士，主要從事水文水資源方面的研究。E-mail：123902792@qq.com

通信作者：

劉 淼，女，高級工程師，碩士，主要從事水文水資源方面的研究。E-mail：49351463@qq.com