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河南省引黄受水区水资源利用效率综合评价

2021-11-08张修宇周莹杨淇翔吴二辉

人民黄河 2021年10期
关键词:河南省

张修宇 周莹 杨淇翔 吴二辉

摘 要:河南省引黄受水区水资源严重短缺,建立水资源最大刚性约束制度,需要不断提升水资源节约集约利用效率。为科学分析河南省引黄受水区14个地级市的水资源利用效率现状,采用单一评价与组合评价相结合的循环修正评价法,从GDP、工业、农业、生活、生态5个方面,进行水资源利用效率综合评价和分指标单项评价。评价结果表明:河南省引黄受水区整体水资源利用效率不高,各地级市水资源利用效率差异较大;商丘、许昌、平顶山的水资源利用效率较高,濮阳、新乡、济源的较低,其余各地级市的处于中等水平。根据评价结果为河南省引黄受水区各地级市水资源利用效率的提高提出了针对性建议。

关键词:引黄受水区;水资源利用效率;循环修正评价法;河南省

中图分类号:TV213.4;TV882.1

文献标志码:A

doi:10.3969/j.issn.1000-1379.2021.10.016

引用格式:张修宇,周莹,杨淇翔,等.河南省引黄受水区水资源利用效率综合评价[J].人民黄河,2021,43(10):81-85.

Abstract: There is a serious shortage of water resources in the Yellow River diversion area of Henan Province. The establishment of the maximum rigid constraint system of water resources, and the realization of the requirements of determining the city, land, people and production by water, need to constantly improve the efficiency of economical and intensive use of water resources. In order to scientifically analyze the present situation of water resources utilization efficiency of 14 prefecture-level cities in the Yellow River diversion and water demand area of Henan Province, this paper adopted the circular correction evaluation method combining single evaluation and combination evaluation to carry out comprehensive evaluation and sub-index single evaluation of water resources utilization efficiency from five aspects of GDP, industry, agriculture, life and ecology. The evaluation results show that the overall water resources utilization efficiency of the Yellow River diversion and water consumption areas in Henan Province is not high, and the difference of water resources utilization efficiency among prefecture-level cities is greater. The water resources utilization efficiency of Shangqiu, Xuchang and Pingdingshan is higher, while that of Puyang, Xinxiang and Jiyuan is lower and the other prefecture-level cities are in the middle level. According to the evaluation results, some specific suggestions were put forward for improving the utilization efficiency of water resources in the prefecture-level cities of Henan Province.

Key words: Yellow River diversion area; water resources utilization efficiency; circular correction evaluation method; Henan Province

1 引 言

2019年9月18日,習近平总书记主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会,明确提出要推进水资源节约集约利用[1]。水资源节约集约利用就是要减少水资源的耗用量,推动用水方式由粗放向节约集约转变,以最小的用水量获取最大的效益,即提高水资源利用效率。提高水资源利用效率可以有效减少水资源的浪费,使有限的水资源发挥出最大的效益,保障水资源的可持续利用[2]。

为了解水资源利用效率状况,必须进行水资源利用效率综合评价。目前关于水资源利用效率的研究已有很多,Hu等[3]从多个视角对我国水资源利用效率进行研究,结果表明我国中部地区的水资源利用效率较低;Cao等[4]构建了农业用水效率评价的混合框架,并对中国31个省(自治区、直辖市)的主要粮食作物(小麦、玉米和水稻)进行了框架实证研究;白惠婷等[5]采用模糊综合评价模型对农业园区水资源利用效率进行评价,发现该方法符合客观实际,评价结果可靠;买亚宗等[6]利用数据包络分析法建立了工业水资源效率评价模型,对有无环境约束下的工业用水效率进行对比分析,证明该方法可以反映我国各地区的工业用水效率在时间和空间上的差异化;邓光耀[7]基于污水排放量分配研究了中国水资源利用效率测算方法,有利于实现控制污水排放量和水资源使用量的双重目标;左其亭等[8]分析了全面建设小康社会进程中黄河流域水资源利用效率时空演变特征。

通过分析已有研究方法发现,单一方法的评价结果会与实际情况产生差异,因此本文利用循环修正评价法[9-10],将几种评价方法综合起来,对河南省引黄受水區的水资源利用效率进行研究,以期为水资源节约集约利用提供参考。

2 研究方法

2.1 循环修正评价法

循环修正评价是基于单一评价、组合评价和一致性检验的综合性评价方法,在循环评价的过程中将不具有一致性的评价结果综合成具有一致性的结果。在进行循环修正评价时,首先要选取具有代表性和综合性的评价指标,然后利用单一评价方法进行评价。由于不同单一评价方法各有侧重,使其评价结果存在一定的差异,因此需要检验各评价结果是否符合一致性。若检验结果符合一致性,则可采用此评价结果;若几种单一评价结果不符合一致性,则需在单一评价结果的基础上采用组合评价方法进行评价,得到组合评价结果后要再一次进行一致性检验,若仍不符合一致性,则需循环进行组合评价,直到得出具有一致性的评价结果。

2.2 评价指标选取

根据河南省引黄受水区水资源现状以及经济发展现状,按照指标数据的可获取、可量化、系统性、层次性等原则[11], 构建河南省水资源利用效率评价指标体系(见表1)。

2.3 单一评价方法

单一评价方法有层次分析法、主成分法、序关系法、熵值法、均方差法、离差法、模糊评价法等。本文选择熵值法、均方差法和离差法这3种客观评价方法对河南省引黄受水区水资源利用效率的各项评价指标进行赋权,根据各评价指标之间的差异程度来确定权重。首先按照评价指标的属性将其观测值标准化,然后计算指标权重,最后计算出得分。

(1)熵值法[12]。通过判断指标的离散程度来确定该指标的权重,离散程度越大,则该指标对综合评价的影响就越大,所占的权重也越大。权重的计算公式为

(2)均方差法[13]。均方差即标准差,可以反映个体间的差异。权重的计算公式为

(3)离差法[14]。根据变量值的平均数和标准差制定评价标准的一种方法。权重的计算公式为

式中:mk为第k个指标的权重;n为被评价对象的数量;l为指标个数;aik为第i个被评价对象第k个指标标准化处理后的数值;ajk为第j个被评价对象第k个指标标准化处理后的数值。

2.4 一致性检验

几种单一评价方法从不同的角度进行评价,其结果可能存在一些差异,但是对于同一个被评价对象而言,评价结果必须具有一致性。本文采用Spearman相关系数检验法来检验评价结果的一致性,该方法是一种非参数检验方法,用于度量变量之间的依赖性。

设定原假设H0xy:x、y两种评价结果不相关;备择假设H1xy:x、y两种评价结果相关。

假设用m种组合评价方法对n个被评价对象进行评价,Spearman等级相关系数rxy的计算公式[15]为

式中:zix为第i个被评价对象在第x种组合评价方法下的名次;ziy为第i个被评价对象在第y种组合评价方法下的名次。

给定显著性水平α(本文取0.01),当rxy>1-α时,拒绝原假设,即x、y两种方法的评价结果具有一致性;当rxy<1-α时,接受原假设,即x、y两种方法的评价结果不具有一致性。每两种评价方法都要进行一致性检验,当所有方法都两两具有一致性时,称这时的评价结果具有一致性,符合要求。

2.5 组合评价

组合评价[16]的中心思想是当采用多种单一评价方法对同一对象进行评价,得出的结果明显不合理、不具有一致性时,将单一方法的不同评价结果进行组合,实现优势互补,形成具有一致性的评价结果。

(1)平均值法。第i个被评价对象的得分计算公式为

式中:A-i为用平均值法计算的第i个被评价对象的得分;aip为第i个被评价对象在第p种方法所排的名次。

(2)Borda法[17]。Borda法遵循少数服从多数的原则,第i个被评价对象的得分为

(3)Compeland法。Compeland法是区分“优劣”和“相等”的方法,第i个被评价对象的得分为

式中:ci为用Compeland法计算的第i个被评价对象的得分。

(4)模糊Borda法[18]。模糊Borda法在组合时同时考虑得分的差异以及排序的差异。

式中:Di为用模糊Borda法计算的第i个被评价对象的得分;gip为第i个被评价对象在第p种方法的得分;μip为第i个被评价对象在第p种方法属于“优”的隶属度;Wip为模糊频率;h为第p种方法的名次;Qip为第p种方法的名次转化的得分。

若出现两个对象得分相同的情况,则需分别计算两个对象在不同方法得分的标准差,标准差小者更优:

式中:i为第i个被评价对象所有得分的平均值。

3 应用实例

河南省是人口大省,水资源严重短缺,随着经济社会的快速发展,水资源供需矛盾日益尖锐。河南省多年平均水资源总量为全国水资源总量的1.4%;人均水资源占有量不及全国平均水平的1/5;单位面积耕地灌溉用水量不及全国平均水平的1/4。黄河横穿河南省中北部,对沿黄两岸地区人民的生产生活具有重要作用。河南省引黄受水区[19]是指河南省中北部引用黄河水的区域,包括郑州、开封、洛阳、平顶山、安阳、鹤壁、新乡、焦作、濮阳、许昌、三门峡、商丘、周口和济源(省辖市,等同于地级市)14个地级市。

采用单一评价与组合评价相结合的循环修正评价法,对2019年河南省引黄受水区水资源利用效率进行综合评价,所需数据主要来源于2019年《河南省水资源公报》、河南省引黄受水区各地级市水资源公报以及2020年《河南统计年鉴》。具体数据见表2。

3.1 单一评价结果

首先采用单一评价法对2019年河南省引黄受水区水资源利用效率进行评价。不同评价方法计算出的准则层各指标权重见表3,评价结果见表4。

5个指标权重大小排序为生态>农业>生活>GDP>工业,说明生态用水效率对水资源利用效率影响最大,其次是农业用水效率、生活用水效率、GDP用水效率,工业用水效率对水资源利用效率影响最小。

由表4可以看出,采用3种方法对同一个地级市进行评价时,产生了不同的评价结果。比如开封,用熵值法、均方差法、离差法进行评价的名次分别为12、11、11,明显看出3种评价结果不具有一致性,这正是单一评价方法的不足之处。

令熵值法、均方差法、离差法分别为评价方法1、2、3,利用式(4)计算Spearman等级相关系数,得到r12= 0.982、r13=0.982、r23=1.000。可知,在给定α=0.01的情况下,r12<1-α、r13<1-α,所以接受原假设H0,即方法1与方法2、方法1与方法3评价结果不具有一致性,需继续使用组合评价法对这3种方法进行综合,直至评价结果具有一致性。

3.2 组合评价结果

利用平均值法、Borda法、Compeland法、模糊Borda法4种组合评价方法对河南省引黄受水区水资源利用效率进行组合评价,结果见表5。

利用平均值法计算的开封与济源得分相同,需要计算二者在不同方法得分的标准差。由式(12)计算得出开封的标准差为5.028、济源的标准差为5.289,因此开封更优。从表5可以看出,利用平均值法、Borda法、Compeland法、模糊Borda法这4种方法计算的最终排名完全相同,说明符合一致性要求,无需再进行Spearman相关系数检验。水资源利用效率排名前3的地级市分别为商丘、许昌、平顶山,水资源利用效率排名最后的3个地级市为濮阳、新乡、济源。

3.3 准则层各指标评价结果

2019年河南省引黄受水区各地级市水资源利用效率准则层的5个指标排名见表6。由表6可以看出,水资源利用效率排名是5个指标综合的结果,不能仅通过某一指标的高低来决定。比如郑州市,虽然其GDP用水效率排名第1,工业、农业、生态用水效率排名也比较靠前,但是生活用水效率很低(在14个地级市中排名13),导致其综合排名仅为6,因此要注重提高生活用水效率,全民参与到节水行动中,发挥省会城市的带头作用。商丘、许昌、平顶山的水资源利用效率较高,濮阳、新乡、济源的较低,其余各地级市的处于中等水平。各地级市的水资源利用效率都有较为薄弱的方面,济源、焦作、新乡农业用水效率不高,可采取工程节水措施或调整农业种植结构进行节水,大力推广节水灌溉技术;濮阳、平顶山、洛阳工业用水效率不高,节水工艺和废水处理技术落后,可加大重点企业节水改造力度,注重水资源重复利用;济源、郑州、三门峡生活用水效率不高,要加强节水宣传,提高全民节水意识,大力推广节水器具和技术;开封、鹤壁、濮阳生态用水效率不高,要进一步提高污水集中处理率。

4 结 语

本文以河南省引黄受水区14個地级市为研究区,建立了水资源利用效率评价指标体系并进行评价。结果表明,河南省引黄受水区整体水资源利用效率不高,各地级市水资源利用效率差距较大。商丘、许昌、平顶山的水资源利用效率较高,濮阳、新乡、济源的较低,其余各地级市的处于中等水平。提升区域整体水资源利用效率,首先应提升生态用水效率、提高污水集中处理率和中水回用水平,其次应提高农业用水效率、生活用水效率、GDP用水效率,再次应提高工业用水效率。总体来讲,水资源节约集约利用是在节约用水、保障生活用水、兼顾生态用水的前提下,用有限的水资源创造出更大的效益,实现水资源的高效利用。由于数据获取受限,无法对所有影响水资源利用效率的因素进行一一分析,因此评价结果具有一定的局限性,今后需要在完善评价指标体系等方面进行深入研究。

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【责任编辑 张华兴】

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