基于行業水權分配的山東省沿黃區域水資源承載閾值探討

摘 要：以山東省黃河流域為研究對象，提出6項指標，采用AHP-TOPSIS法對2025年沿黃9個地級市進行行業水權分配，并結合定額法分析2025年各地級市的水資源承載閾值，對現狀承載狀態進行分析。結果表明：1）沿黃9個地級市農業、工業、生活、生態行業水權分別為98.28億、25.15億、27.52億、14.77億m3，各行業用水量較現狀年（2022年）分別提升10.1%、20.5%、27.5%、13.5%。2）9個地級市人口規模承載閾值為4519.55萬～5956.20萬人，其中濟南承載閾值上限最大；工業增加值閾值為16540.37億～19353.23億元，整體提升15%～35%；灌溉耕地面積承載閾值為228.55萬～379.54萬hm2，只有菏澤、東營超出閾值上限；城鎮建設用地閾值為38.42萬～62.55萬hm2，現狀年濱州超出閾值上限，淄博接近上限，整體有較大承載空間。3）2022年9個地級市中人口規模、灌溉耕地面積承載能力魯西南地區最弱；工業增加值較現狀年均呈現不同幅度的上升，均處于可承載狀態；城鎮建設用地承載能力魯西南地區最強，濱州、淄博承載能力較弱。

關鍵詞：行業水權分配；“四水四定”；水資源承載力；山東省沿黃區域

中圖分類號：TV213.4；TV882.1 文獻標志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2025.02.013

引用格式：仕玉治，趙立杰，李福林，等.基于行業水權分配的山東省沿黃區域水資源承載閾值探討[J].人民黃河，2025，47（2）：87-94.

基金項目：山東省重點研發計劃項目（2023CXGC010905）；山東省水利科學研究院科研計劃項目（SDSKYZX202121-3）

DiscussiononWaterResourcesCarryingThresholdAlongtheYellowRiver inShandongProvinceBasedonIndustrialWaterRightsAllocation

SHIYuzhi1，2，ZHAOLijie1，3，LIFulin1，2，HUANGJiwen1，2，WANGRui1，2，LIULili1，2，LIMingyang1，2

（1.WaterResourcesResearchInstituteofShandongProvince，Jinan250013，China；2.KeyLaboratoryofWaterResourcesandEnvironmentofShandongProvince，Jinan250013，China；3.CollegeofWaterConservancyandEnvironment，UniversityofJinan，Jinan250022，China）

Abstract：TakingtheYellowRiverBasininShandongProvinceastheresearchobject，sixcategoriesofindicatorswereproposed，andthe AHP-TOPSISmethodwasusedtoallocatethewaterrightsoftheninecitiesalongtheYellowRiverBasininShandongProvincein2025.On thisbasis，thequotamethodwasusedtoanalyzethewaterresourcescarryingthresholdofeachcityin2025，andthecurrentcarryingstate wasanalyzed.Theresultsshowsthata）thewateruserightsofagriculture，industry，livingandecologicalindustriesin9citiesalongthe YellowRiverare9.828billionm3，2.515billionm3，2.752billionm3and1.477billionm3，respectively.b）Thecarryingthresholdofpopu？ lationsizein9citiesis45.1955-59.5620million，amongwhichJinanhasthelargestupperlimitofcarryingthreshold.Thethresholdofin？ dustrialaddedvalueis1654.037-1935.323billionyuan，withanoverallincreaseof15%-35%；thecarryingthresholdofirrigatedculti？ vatedlandareais2.2855-3.7954millionhectares，andonlyHezeandDongyingexceedtheupperlimitofthethreshold.Thethresholdof urbanconstructionlandis384.2-625.5thousandhectares.ThecurrentvalueofBinzhouexceedstheupperlimitofthethreshold，andZibois closetotheupperlimit.c）Thepopulationsizeandirrigatedcultivatedlandareacarryingstatusof9citiesaretheweakestinthesouthwestof ShandongProvince.Comparedwiththecurrentsituation，theindustrialaddedvaluehasincreasedbydifferentdegrees，allofwhichareina loadablestate.ThecarryingcapacityofurbanconstructionlandinsouthwestShandongisthebest，andthecarryingcapacityofBinzhouand Ziboistheworst.

Keywords：industrywaterrightsallocation；basingfouraspectsonwaterresources；waterresourcescarryingcapacity；YellowRiverregion ofShandongProvince

0 引言

推進水資源節約集約利用是實現經濟社會高質量發展的重要抓手[1]。以水資源為剛性約束，依托行業水權確定水資源承載閾值，對于區域高質量發展有重要意義。關于水資源承載力的研究成果有很多，例如：Sawunyama等[2]引入遙感技術與GIS，以水庫的調蓄能力為承載進行評估；Koop等[3]從氣候變化、城市化進程、水環境污染層面構建指標體系進行區域水資源承載能力測算；施雅風等[4]對烏魯木齊河流域水資源承載力進行了研究；左其亭[5]總結了水資源承載力從概念提出到初步研究再到逐漸完善等5個階段的內涵。關于水資源承載力的研究方法主要有綜合評價法[6]、系統動力學法[7]、多目標分析法[8]及集對分析法[9]等，如陳文娟等[10]結合歷史數據和系統動力學模型探討了天津市2025—2035年的水資源承載狀況，吳旭等[8]結合遺傳算法和多目標決策模型分析了邯鄲平原區在豐、平、枯水平年可承載的人口、經濟、污染物排放量。

近些年，隨著水資源承載力內涵不斷擴展，相關研究逐步向“四水四定”條件下的定量分析發展，而“四水四定”與水資源承載閾值關系的研究尚處于起步階段。例如：王浩等[11]探討了“四水四定”的基本認知和關鍵技術體系，為后續的細化研究提供了理論支撐；楊舒媛等[12]以水資源承載力為限度，基于“四水四定”的思想研究了北京市人口、用地、產業的發展方向；陳何鎧等[13]對“四水四定”的邏輯框架和實踐體系進行了研究；王若禹等[14]提出“四水四定”水資源管控的基本理論和原則；宋志等[15]提出了水資源承載力評價的主控指標計算規則，基于多情景條件對全國31個省（區、市）的人口、土地等承載規模進行了初步探討；魏豪杉等[16]構建了水資源空間均衡“四水四定”調控模型，可實現不同時間尺度的水資源空間均衡和調控。

確定行業水權是“四水四定”條件下水資源承載閾值計算的前提，但目前結合行業水權分配的“四水四定”水資源承載閾值研究相對較少。另外，目前水權分配主要聚焦流域初始水權和區域水權分配[17]，而對于行業水權分配尤其評價指標構建研究較少。本文提出由6項指標構成的行業水權分配指標體系，并采用AHP-TOPSIS法對2025年山東省沿黃9個地級市進行水權分配，結合定額法分析各地級市“人、產、地、城”的水資源承載閾值，以期為區域經濟社會發展規劃、水資源集約節約利用提供參考。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

山東省地處黃河下游，沿黃河9個地級市分布在魯西南平原區（菏澤、濟寧）、魯西北平原區（聊城、德州、濱州、東營）、魯中山丘區（泰安、濟南、淄博），是連接京津冀和中原經濟區的重要地帶，屬暖溫帶季風氣候區。9個地級市面積合計為8.42萬km2，占山東省總面積的53.11%，研究區范圍見圖1。多年平均降水量為621.9mm，水面蒸發量為1000～1400mm。2022年9個地級市水資源總量為206.65億m3，其中地表水資源量為124.73億m3，人均水資源量為381m3，城鎮化率為63%，生產總值為4.17萬億元。研究區以全省40.60%的水資源量承載了59.34%的耕地面積和53.23%的人口。

1.2 數據來源

本文所用2025年可分配水權水量數據來源于《山東省“十四五”用水總量和強度雙控目標》等資料，行業用水比例、單方水價值、節水潛力指數的數據來源于《山東省水資源公報》《山東統計年鑒》《2022年中國生態環境統計公報》，發展潛力指數、用水優先保障度、行業廢水排放量主要參考《山東省國土規劃（2021—2035）》及相關專家對指標的賦值。人均綜合生活用水定額參照《城市居民生活用水量標準》，綜合灌溉用水定額、復種指數及《山東統計年鑒》計算得到。工業增加值根據《山東省“十四五”用水總量和強度雙控目標》中的用水目標計算得到。現狀城鎮建設用地采用各地級市第三次國土調查數據，人均城鎮建設用地標準參照《山東省國土規劃（2021—2035）》《山東省建設用地控制標準（2019）》。

2 研究方法

按照以水定發展、協調定規模的理念，以水的剛性約束為基礎，以山東省沿黃河流域9個地級市為研究區，考慮將2025年各地級市用水總量控制目標和非常規水可利用量作為區域行業水權的可分配水量，選取農業、工業、生活、生態4個用水行業的6項指標，采用AHP-TOPSIS法進行行業水權分配，最終結合定額法量化分析各地級市未來水資源對“人、產、地、城”的承載閾值，相關計算流程見圖2。

2.1 行業水權分配

2.1.1 構建指標體系

行業水權分配作為水資源承載的約束條件，涉及經濟社會、生態環境等方面。本文遵循數據可獲得性、指標代表性及獨立性等原則，并盡量避免所選指標僅對單一行業有影響，針對沿黃9個地級市水資源短缺的實際情況和特點，選取行業用水比例、節水潛力指數指標；考慮用水效益對引導區域各用水行業空間布局的作用，選取單方水價值、發展潛力指數指標；考慮保障水資源供應與維持生態平衡對區域和諧穩定、環境發展的重要意義，選取用水優先保障度、行業廢水排放比例指標。采用定性與定量相結合的方法構建指標體系，見表1。

2.1.2 利用層次分析法（AHP）計算指標權重

本文采用改進的AHP確定指標權重，該方法不僅能反映決策者的主觀意見，而且能通過具體的計算和比較，使決策更具客觀性和科學性，且涉及的預期性指標能反映未來的發展水平，具有一定的適應性。具體將所有指標進行兩兩重要性比較，得到相對重要程度的判斷矩陣，計算相對權重并求解特征向量和最大特征值，同時進行一致性檢驗，最終確定評價指標權重Wi（i=1，2，…，6）。具體步驟見文獻[18]，計算結果見表1。

2.1.3 利用TOPSIS法分配水權

TOPSIS法又稱優劣解距離法[19]，是根據評價指標與行業水權重要性的相對接近程度對行業整體排序進而確定相對優劣的評價方法，具體步驟如下。

2.2 “四水四定”承載閾值計算

水資源承載閾值指區域內以水為剛性約束所能支持的“人、產、地、城”（即人口規模、工業增加值、灌溉耕地面積、城鎮建設用地）最大值和最小值，采用定額法[20]進行計算。

1）以水定人。“以水定人”指根據可分配的生活用水量來確定區域人口數量，可用居民生活用水量與日均綜合生活用水定額的比值來確定。由《城市居民生活用水量標準》可確定日均綜合生活用水定額：濟南為150～190L/人，聊城為130～170L/人，泰安、菏澤、濟寧等其他7個地級市為120～160L/人。某地級市可承載人口數量的閾值計算公式為

結合文獻[21-22]確定水資源承載狀態判別標準（k=“人、產、地、城”現狀實際規模/2025年可承載閾值最大值），見表2。

3 結果與討論

3.1 水權分配

根據《山東省“十四五”用水總量和強度雙控目標》，山東省2025年非常規水利用總量最小值為15億m3，沿黃9個地級市規劃用水總量為163.43億m3（含9.80億m3非常規水最低利用量）。結合各地級市水利發展規劃，濟南、濱州、聊城、德州等市加大非常規水利用量，其他地級市非常規水利用量不變，最終確定非常規水利用總量為12.09億m3，從而使沿黃9個地級市規劃用水總量達到165.72億m3。各地級市分配水量見表3。

沿黃9個地級市2025年的行業水權分配結果與現狀年（2022年）對照見表4，可知2025年9個地級市農業、工業、生活、生態分配水總量分別較現狀增加10.1%、20.5%、27.5%、13.5%。

2025年9個地級市的農業分配水量共98.28億m3，占分配總水量的59.30%。農業產出效益相對較低，但其是維系國家糧食安全、社會穩定的重要因素，山東作為農業大省，更需保障相應規模水量，如菏澤、濟寧、德州等地級市以農業為主，2025年保證農業用水量占其地市分配水量的65%以上。2025年9個地級市的工業分配水量為25.15億m3，占總分配水量的15.18%。濱州、淄博、濟南等地級市以發展工業為主，工業用水量占比相對較高（分別占各自總分配水量的21.76%、31.29%、14.93%）；而泰安工業用水量最小（1.39億m3），但較2022年增加0.31億m3。2025年9個地級市生活用水量為27.52億m3，較現狀年也有所提升，總水量僅次于農業用水量，用水優先保障度最高。其中：濟南分配的生活用水量最高（6.04億m3），較現狀年增加0.60億m3；東營最小（1.67億m3），較現狀年增加0.25億m3，這主要與城市人口結構、綜合生活用水定額不同有關。2025年9個地級市總生態用水量為14.77億m3，其中：東營的生態用水量占該市分配總水量12.06億m3的17.08%（占比最高），菏澤、泰安、淄博的生態用水量與現狀年相比略有下降。

3.2 “四水四定”閾值分析

沿黃9個地級市水資源可承載閾值和承載狀態分別見圖3和表5。

1）以水定人。2025年沿黃9個地級市人口承載區間為4519.55萬～5956.20萬人，菏澤、泰安現狀人口超出2025年承載閾值上限，處于超載狀態，其余各市人口規模仍有發展空間。濟南可承載閾值范圍最大，為870.50萬～1102.63萬人，現狀人口處于可承載狀態；而菏澤閾值區間為555.20萬～740.27萬人，因菏澤現狀承載人口為868.32萬人，但實際生活用水量只有2.82億m3，故菏澤現狀承載人口負擔高于濟南，會導致生活質量下降、生活用水緊張等問題。聊城、濟寧、淄博現狀人口瀕臨承載閾值上限，處于臨界超載狀態。魯西北多地處于可承載狀態，如東營、濱州現狀人口分別為220萬、391萬人，尚未達到人口承載閾值低值，生活水資源量有較大富余。總體而言，魯西南地區人口承載力最弱，已面臨人口與水資源的不協調問題，后續應加強各地級市的生活水量合理性分配，同時注重提升行業節水，促進人與水資源的和諧發展。

2）以水定產。2025年沿黃9個地級市可承載工業增加值為16540.37億～19353.23億元，各市工業增加值較現狀增長15%～35%，發展潛力巨大。以承載低值為準，菏澤、德州承載的工業增加值增幅分別為69%、33%，東營的工業增加值增幅最小（2022年已達到規劃目標的低值1990.25億元）。濟南可承載的工業增加值最大（3787.45億元），聊城可承載的工業增加值最小（929.65億元）。總之，2025年沿黃9個地級市工業增加值均處于可承載狀態，較現狀年均呈現不同幅度的上升，達到相關規劃預期，這與山東整體工業基礎雄厚、經濟發展迅速、節水技術先進、工業再生水回用率高有關。

3）以水定地。2025年沿黃9個地級市灌溉耕地面積閾值為228.55萬～379.54萬hm2，菏澤、德州可承載面積上限居于前兩位，分別為69.19萬、58.93萬hm2，菏澤、濟寧、聊城、東營現狀承載面積處于臨界超載狀態，其余地級市均處于可承載狀態。淄博可承載有效灌溉面積閾值最小且范圍也較小，為13.66萬～15.08萬hm2，原因是淄博以發展工業為主，農業用水量在9個地級市中最小。而菏澤、東營的現狀有效灌溉面積超出可承載閾值上限，原因是這2個地級市存在土壤沙化風險，且東營土壤鹽漬化程度高，一定程度減小了區域的耕地面積。對于臨界超載的4個地級市，應盡量保證現有耕地面積，如嚴格限制農用地轉為非農業用地，實行永久基本農田保護制度和占用耕地補償制度，注重農業節水，提升可承載灌溉耕地面積閾值。

4）以水定城。2025年沿黃9個地級市可承載城鎮建設用地閾值為38.42萬～62.55萬hm2，濱州處于超載狀態，淄博處于臨界超載狀態，魯西南地區承載能力最強。濱州現狀城鎮建設用地為10.30萬hm2（高于可承載閾值上限75%），現狀9個地級市人均城鎮建設用地為106.49m2，但各市之間差異較大，這與城鎮建設用地多樣化有關，其中工礦用地比例較大（58%），導致可利用土地資源減少，城區建設用地面積偏小，后續應合理確定新增建設用地規模，提高土地開發利用效率。菏澤現狀人均城鎮建設用地為58.72m2，遠小于山東城鎮建設用地平均值，其村莊建設用地占城鎮總建設用地的78%，城鎮化配套水平相對較低。濟南可承載閾值最高（7.40萬～11.58萬hm2），東營最低（2.43萬～4.00萬hm2）。濱州、淄博等地應合理規劃城鎮建設用地規模，確保和人口規模的平衡關系，限制城鎮用地建設開發邊界，增強空間韌性[23]。

3.3 討論

本文以水資源總量為控制約束，結合研究區水資源和行業本底條件，構建涵蓋全面、代表性較強的6項指標，以期實現對行業水權的合理分配，并在區域可分配水量中考慮了非常規水的利用量，為2025年行業用水合理分配提供參考。

為提高區域水資源承載力，應采取以下措施：針對灌溉耕地面積超載區，優化農業用水結構，提高灌溉水利用系數，有效加大可承載面積；在人口超載區推廣節水技術和器具，節約生活用水；在工業用水方面，優化工藝流程，提升企業節水技術，減少萬元工業增加值用水量，壓縮高耗水項目，加大再生水利用量；在城鎮建設用地超載地區，合理規劃建設用地規模，確保其和人口規模相適應，嚴控建設用地紅線。

本文基于行業水權分配進行區域“人、產、地、城”水資源可承載閾值量化分析，但水資源精細化管理具有復雜性，依然存在較大探索空間。下一步研究需對用水量進行細致劃分，優先考慮利用非常規水、地表水以及結合研究區特點對水權分配指標進行優選和補充，并考慮不同保證率來水情況下的水資源承載閾值動態變化，在更高保證率來水條件下建立水資源承載能力監測預警機制，對于臨界超載區進行預警。

4 結論

1）2025年沿黃9個地級市規劃用水總量為165.72億m3，結合6項指標，采用AHP-TOPSIS法，得出農業、工業、生活、生態行業水權分別為98.28億、25.15億、27.52億、14.77億m3，其中：農業用水量占可分配水量的59.30%，生活用水量較現狀年有所提升，各地級市行業用水量存在差異，各行業水量較現狀年分別提升10.1%、20.5%、27.5%、13.5%。

2）2025年沿黃9個地級市人口規模承載閾值為4519.55萬～5956.20萬人，其中濟南承載閾值最大，上限為1102.63萬人，而東營閾值下限僅為285.59萬人；工業增加值閾值為16540.37億～19353.23億元，整體提升15%～35%；灌溉耕地面積承載閾值為228.55萬～379.54萬hm2，只有菏澤、東營超出閾值上限；城鎮建設用地閾值為38.42萬～62.55萬hm2，其中濟南承載閾值上限為11.58萬hm2、濱州超出閾值上限、淄博接近上限，整體有較大承載空間。

3）2022年魯西南地區人口承載力相對最弱，面臨人口與水資源不協調問題，如菏澤、泰安現狀人口處于超載狀態，聊城、濟寧、淄博處于臨界超載狀態；工業增加值2025年較現狀年均呈現不同幅度的上升，現狀均處于可承載狀態；灌溉耕地面積魯西南地區承載力最弱，東營、聊城、濟寧、菏澤處于臨界超載狀態；城鎮建設用地承載能力濱州、淄博較弱，魯西南地區最強。

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【責任編輯 張華興】