河南省水资源安全实证分析
2014-04-01
(中原工学院 a.经济管理学院；b.系统与工业工程技术研究中心，郑州 450007)
水是社会持续、协调、发展的重要自然资源与环境资源。一个地区水资源是否安全，直接关系到该地区的社会稳定和人类健康。随着经济发展和人口增长，水资源安全问题越来越受到各界关注，科学评价区域水资源安全状况已成为环境经济领域的热点问题，其研究方法主要有两种：一是用单一指标衡量水资源安全度[1]；二是采用多指标度量的综合指数法[2]。在评价方法上，主要应用层次分析法[3-4]、模糊多级综合评判法[5]及集对分析方法[6]。研究表明水资源系统是一个包括社会、经济、生态等多个子系统的复合系统。
河南省位于我国中东部，地处南暖温带和北亚热带地区，气候有明显的过渡性特征。河南省的河川径流地表水资源主要由降雨形成，全省多年平均降水量为784 mm，多年平均河川天然径流量为312.7亿m3，多年平均浅层地下水资源量为208.3亿m3，多年平均水资源总量为413.4亿m3，为全国水资源总量的1.47%，居全国第19位。河南省水、旱灾害频繁，而且旱灾范围广，洪涝灾害重，为全国重灾区之一。因此，研究合理的水资源安全评价方法、采取可行的安全对策对河南省水资源可持续开发利用具有十分重要的现实意义。
本文在前人研究成果的基础上，结合河南省水资源实际状况，构建河南省水资源安全评价指标体系，基于层次分析法，建立综合评价模型，利用隶属函数确定各指标的安全度，进而对河南省水资源安全状况进行评价，同时根据研究结果，对河南省水资源安全问题提出对策和建议。
1 河南省水资源安全综合评价模型
本文选用综合指数评价模型，首先根据层次分析法的基本原理构建河南省水资源安全评价指标体系，并结合主观和客观赋权法确定各指标的权重；再采用隶属函数确定各指标的安全度，由此对水资源安全状况做出综合评价。
1.1 河南省水资源安全评价指标体系
构建指标体系要遵循科学性、全面性、实用性等原则。本文结合河南省实际状况，将评价体系分为目标层、准则层和指标层。目标层描述河南省水资源的综合安全程度，准则层是目标层的有机组成部分，指标层是反映该系统安全程度的各个单一指标。本文从社会安全、经济安全、生态安全3个方面选取7个指标来评价河南省的水资源安全，建立的河南省水资源安全评价指标体系如下:
根据河南省2011年水资源公报[7]及统计年鉴，河南省2011年水资源安全指标数据如表1所示。
表1 河南省水资源安全指标数据
要对2011年河南省水资源安全进行评价，需要确定水资源安全评价标准及标准值，参考国家标准和近年来我国社会和经济发展的实际状况，并参考前人对各级指标标准值的研究成果[8-9]，确定水资源安全评价指标的分级标准及标准值(见表2)。其中:v1表示该地区水资源状况安全;v3表示该地区水资源状况不安全;v2则表示该地区水资源安全程度介于v1和v3之间。
表2 河南省水资源安全分级标准及标准值
1.2 指标的权重
在综合评价模型中，指标的权重至关重要，它反映了各指标在综合评价中所占的地位，直接关系到评价是否真实、客观、有效。本文结合主观和客观赋权法确定各指标的权重。
1.2.1 构造成对比较矩阵
本文采用文献[10]提出的1～9尺度对各指标进行两两重要性对比。
在水资源安全评价中，社会安全是第一位的，经济安全次之，生态安全较经济安全又次之。由此构造目标层与准则层的成对比较矩阵为
在社会安全子系统中，人均占有水量至关重要，人均日用水量次之；在经济安全子系统中，人均GDP是第一位的，城镇化率在其次，工业产值万元取水量较城镇化率又次之；在生态安全子系统中污水处理率占有重要位置，水利投资占GDP比重次之。由此可构造各子系统对指标层的成对比较矩阵
1.2.2 计算各指标权重值
Satty等人建议把对应于成对比较矩阵最大特征根的特征向量作为各指标的权重，并进行一致性检验[10]。若通过一致性检验，则特征向量为各指标权重；若不通过，则需要重新构造成对比较矩阵。本文使用Matlab计算各成对比较矩阵的特征根和特征向量，并通过一致性检验，由此得出各指标的权重，结果见表3。
表3 各成对比较矩阵的特征向量
1.3 指标的安全度
表4 各指标隶属函数及安全度
1.4 系统的安全度
由表3及表4的结果可计算各子系统及水资源系统的安全度，计算公式为
Ti=∑ωiyi
其中，ωi为指标权重，yi为各指标安全度，Ti为各子系统及水资源系统的安全度。结果见表5。
表5 各系统安全度
2 河南省水资源安全综合评价结果与分析
以0.6作为水资源安全度的阈值，2011年河南省水资源总体上处于不安全状态。分别从3个子系统来看，社会安全子系统处于不安全状态，而经济和生态子系统则相对安全。就指标层而言，2011年处于不安全状况的指标有人均占有水量、人均日用水量、城镇化率、工业产值万元取水量及水利投资占GDP比重。这几个指标是导致河南省水资源系统处于不安全状况的主要原因。河南省是水资源严重缺乏的省份，人均占有水量不足全国平均水平的1/5，人均占有水量安全度为0.38；人均日用水量安全度为0.56，稍低于0.6，只要加以改善，这个指标就有可能提高，但若不及时采取有效措施，这个指标的安全状况将会进一步恶化；城镇化率安全度仅为0.09，河南省是农业大省，城镇化率在中部6省处于末位，而农村水资源利用率低，生活用水安全问题缺乏保障，因此应进一步加快城镇化进程，但也不能为了提高城镇化率而城镇化；河南工业产值万元取水量安全度为0.41，应积极推进工业节水；令人更为担忧的是水利投资占GDP比重的安全度为0，说明水利投资远远不足；虽然生态安全子系统安全度为0.67，处于安全状态，但若不加以改善，安全状况将会恶化。
3 对策和建议
根据分析结果，我们对河南省水资源安全问题提出了4条有针对性的建议。
(1)开源、节流缓解水资源短缺。河南省是我国重要的人口和农业大省，水资源严重缺乏而需求量巨大，应从开源、节流方面缓解水资源短缺，应提高现有供水工程的能力，加快引黄步伐，加强水土保持工作，保护水源，改造农业灌区，进一步提高用水效率。
(2)调整工业布局，积极推进工业节水。对现有工业进行节水改造，使工业产值万元取水量达到或接近国内外先进水平。对于新建项目严把取水许可关，凡是不符合国家产业政策和节水政策的项目，一律不予审批，应以矿井水综合利用、中水回用、工艺废水回收利用等为重点，推广节水型工业。
(3)科学推进城镇化进程。河南省是传统的粮食主产区，多年来农业用水占全省总用水量的60%左右，因此要积极探索农业节水路径，必须大力推进农业的规模化、产业化、集约化，而这一切只有靠城镇化发展才能实现。河南省在城镇化发展进程中，要以人口转移作为城镇化工作的核心，随着城镇化水平的稳步提升，农业水资源利用率将大幅提高，饮用水安全问题将得到保障，节能节水产品将大量增加。
(4)增加水利投资比重。水利是农业建设不可或缺的首要条件，是生态环境改善不可分割的保障系统。河南省受特殊地理位置和气候条件影响，水资源分布不均，水、旱灾害频繁，因此要坚持不懈地开展水利建设，而这离不开金融对水利建设的支持。河南省要进一步完善金融政策，加大对民生水利建设、农田水利建设的资金投入。
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