计划用水管理及信息化系统平台应用案例分析

涂晶晶,赖本忠,肖怡璇

(广州丰泽源水利科技有限公司，广州 510063)

1 概述

在实行最严格水资源管理制度工作中，计划用水管理制度是一项最基本的制度。所谓计划用水，是指为实现科学合理用水，使有限的水资源创造最大的社会、经济和生态效益，而对未来的用水行动进行的规划和安排活动[1]。计划用水管理是水行政主管部门综合应用法律、行政和技术等方式，对其用水情况进行核定并制定用水计划，同时对用水计划执行情况进行监督管理的统称，本质上便是国家以及政府或者是授权的管理机构对其用水活动进行统一的监督管理。计划用水分为两个层次：一是区域层面；二是对用水户的计划用水，其中区域层面主要是地、市级以上人民政府发展计划主管部门会同同级水行政主管部门根据用水定额、经济技术条件以及水量分配方案确定可供本级行政区域使用的水量向其所辖各行政区域下达年度用水计划指标，即现行的最严格水资源管理用水总量控制指标。用水户的计划用水是由水行政主管部门根据用水定额、经济技术条件、用水户的用水申请和历年用水情况以及上级行政区域下达的本级行政区域的年度计划用水指标向纳入计划用水管理的用水单位下达计划用水指标。用水户的计划用水过程管理是整个计划用水管理的核心内容。

2 计划用水发展

自19世纪五六十年代，我国农业较为发达，通过经验积累总结对灌区实行“计划用水”管理，根据“四算、四定、三级责任制”原则制定计划用水，以节省用水，多浇农田，促进农业增产[2]。1985年《水利工程水费核定计收和管理办法》明确加强用水管理，实行计划用水，按供水量计收水费，逐步发展为“水票制”[3]。随着人口的增长，工农业生产的快速发展，用水量快速增长，计划用水逐步发展为城市计划用水。汪家权等[4]结合缺水问题建立了适用于多水源、多工程、多用户等复杂条件下的计划用水的动态管理模型，提出了利用滚动预测供水量，进行实时调度，逐月调整计划用水指标的方法。孙明[5]提出计划用水的编制的主要两种方法：按用水定额编制、按用水单位的用水水平和节水潜力核定用水计划。计划用水作为水资源管理的重要手段，各地市相继出台节约用水、计划用水管理相关规章制度，为计划用水管理奠定了法律基础。

进入20世纪随着信息技术的不断发展，计划用水管理的信息化建设逐步加强，1990 年代唐山市节约用水办公室开始引进计划用水管理软件，2011年深圳市节约用水办公室结合具体管理业务信息化需求进行了计划用水管理系统的设[1]。2010年淄博市开发了淄博城市节水管理信息系统，充分结合淄博市具体管理业务信息化需求开发设计[5]。2016年张璇等提出以知识图可视化的方式描述区域计划用水业务流程，运用组件技术将方法组件化，陕西构建区域计划用水管理系统，实现不同时间尺度下的计划用水方案制定[6]。计划用水逐步向精细化、规范化管理方向迈进。更加科学、合理的用水计划让水资源管理工作更加细致、水资源管理制度更加严格。

3 计划用水管理流程

2021年水利系统节约用水工作要点提出地方各级水行政主管部门要加快推进计划用水规范化管理，严格按照用水定额和区域用水计划下达单位用水计划。我国用水实行计划管理涉及单位众多，管理模式经不断摸索逐步优化，由传统“多龙管水”的分割管理模式到实行总量控制和定额管理相结合、中央和地方协调统一的计划用水管理制度，由“静态管理”向“动态管理”转变，对于实现水资源科学利用、保障经济社会可持续发展具有重大意义。加强用水户计划用水管理需突出重点取用水户的监督指导，以点带面，推动全部取用水户的计划用水管理制度的有效落实。

3.1 用水计划确定

1)装表前备案。科学的计量是用水计划的核心所在，必须要严格计量、全面监控，从而夯实水资源基础工作，全面提高水资源管理水平，用水户在装表前需进行用水计划备案。

2)用水计划制定。用水计划主要采取行业用水定额和用水户过去实际用水量来制定[7]，用水定额相对较为宽松，目前较为广泛应用的为用水户过去实际用水量制定，各地市根据自身条件及用水情况采取的方式主要有近3 a的实际用水量、水量平均加权确定等。

① 行业用水定额制定：用水定额是规定单位的用水量，依据发布的行业用水定额，结合用水情况分出用水单元，根据用水因素计算求得用水指标并下达为计划用水。如某企业用水单元分为生产用水、生活用水及绿化用水3个用水单元，则：

V=V生产+V生活+V绿化=Vl生产×Ql生产+Vl生活×Pl生活+Vl绿化×Al绿化

(1)

式中:

V——计划用水量;

V生产——计划生产用水量;

V生活——计划生活用水量；

V绿化——计划绿化用水量;

Vl生产——生产产品用水定额；

Ql生产——计划生产产品对应产量;

Vl生活——生活用水定额；

Pl生活——生活用水人数；

Vl绿化——表示绿化用水定额；

Al绿化——表示绿化面积。

在取用水具体管理时，优先使用用水定额作为依据；当用水定额覆盖范围不足或缺少时，再以水耗标准作为依据。

② 近3 a的实际用水量制定：以深圳市计划用水制定为例。

V=V0(1+R)K

(2)

式中：

V0——近3 a用水量平均值;

R——近3 a的用水量平均增长率;

K——计划用水调节系数。

用水不满1 a的，按实际月用水量作为计划用水量。

③ 水量平均加权确定：以淄博、佛山为例。

V=(w1×V1用水量+w2×V2用水量+w3×V3用水量)×(1+R)

(3)

式中：

wi——距离申请计划用水前第i年用水量的权重赋值，i≤3,w1+w2+w3=1，其中淄博的分别为85%、10%、5%，佛山市的分别为1/2、1/3、1/6。

Vi用水量——距离申请计划用水前第i年的用水量;

R——增长系数。

由于行业用水定额制定计划用水受市场调节、行业政策等因素影响较大，无法准确判定各月产量情况，且用水定额的覆盖情况及定额水平判定管理尚不成熟。目前较为广泛使用的为水量平均加权确定，该法通过近3 a的用水情况充分考虑取用水户发展需求制定计划用水，管理数据更为方便，判定标准更为客观。

3)计划用水的管理。计划用水管理包含计划用水核定、下达、调整等流程[12]，用水计划通过其中相关管理下达后，用水户不得擅自增加用水量，因新建、改建、扩建，以及增加产量、用水人口，或用水性质发生改变等需要增加用水计划指标时，可向当地具有管理权限的水行政主管部门提交调整用水计划申请，并对最终计划用水进行确认后由下达单位对水量进行核定。

3.2 常态化考核

计划用水的考核一般分为月考核、双月考核、季考核和年考核，这些考核方法各有利弊。年考核有利于用水单位灵活调节年内各月用水量；其它的较短时期考核对计划用水方案编制的合理性要求高，有利于各用水户更注重计划用水的内部管理和节水工作。用水计划与实际水量作为超计划用水考核的依据，及时发现超计划用水情况并对考核情况及时通报告知。超计划用水户收到告知书后，复核超计划用水情况，结合实际情况判断是否需要申诉说明，确认为超计划用水由相关管理部门下发处罚决定，流程见图1所示。

图1 计划用水常态化考核流程示意

3.3 超计划加价水费征收

为完善计划用水管理针对用水户计划用水逐步实现累计加价水费，对水资源消耗进行经济补偿，即在满足用水定额和计划保证的基本水权基础上，对超计划用水视为超出基本权益的多用或是浪费水现象，对于过度使用社会资源的行为付出更多的代价。由于实行计划用水限量用水对超计划用水的依据水法规进行了处罚调动了企业节水的积极性，各地市根据自身水资源条件及经济发展情况制定超计划累进加价制度，其中北方以北京市为例收费标准较高，水资源较为丰富地区收费标准较低[11-12]，具体情况见表1。

表1 佛山市、北京市、四川省超计划用水累进加价制度收费标准情况

4 南海区计划用水管理系统

随着国家对节水工作的越来越重视，作为重中之重的计划用水工作将会有更高的要求，更多的用水单位会纳入计划管理，所以管理软件必须实现管理网络化、数据处理自动化和供水节水信息共享，才能实现对用水单位精细化、规范化和科学化的管理，才能服务好节水工作。南海区计划用水管理系统基于Jsp+SSM的B/S架构实现节水企业月用水计划生成，调整计划用水申请，计划用水复核申请等功能。

4.1 系统总体架构

系统从数据层、应用层、交互层等多个层次出发，构建符合南海区计划用水管理业务实际流程的框架，系统总体结构见图2。框架包括6大部分，分别为数据输入及数据资源层对基础数据录入、管理，通过全面感知用水户、计划用水等基础信息，整合和利用相关的各类信息，构建业务应用及应用交互层，为业务主管部门、涉水企业和社会公众提供服务、提高水资源管理利用效率。

图2 系统总体结构示意

4.2 功能设计

主要设计内容包括节水工作、节水单位指标管理、抄表管理、超计划用水管理、节水单位管理、节水收费统计及系统管理等(见表2)。

表2 佛山市用水计划管理系统模块设计功能

4.3 系统主要特色及设计要点

根据佛山市节约用水管理办法[8-9]等相关文件要求实际年用水量6万m3以上的非居用户均需纳入计划用水管理，结合南海区供水及取用水情况，南海区纳入计划用水系统涉及名录较多，为保证数据传输的及时、安全、灵活，采用中心数据库管理模式，根据访问权限登录系统获取数据，系统主要特色及设计要点介绍如下。

1)基本信息管理及数据及时传输。南海区供水基本实现重点取用水户一户一表，用水数据在线监测传输功能，及时更新纳入计划用水单位名录及基本信息管理，同步接收取用水数据，对基本信息进行管理并随时查询到用水数据情况。

2)计划用水自动生成并及时提醒警示超计划用水情况。在登录用水系统后点击用水户可自动计算用水计划，计算方法为取月度抄表计费水量加权平均值、最近12个月内月度用水计划峰值两者中的最大值作为月度用水计划。月度抄表计费水量加权平均值=[(1×大前年同月抄表计费水量+2×前年同月抄表计费水量+3×去年同月抄表计费水量)/6]×(1+增长系数)，增长系数：初始值为0.1，另根据符合的条件，增长系数取最高值予以调整。系统根据实际取用水情况判断是否超计划，在即将超计划、超计划10%、超计划30%以上分别发出提醒警示信息，并自动产生超计划用水警告单位名单、超计划用水加价收费单位名单、加价收费费用等。

3)用水计划在线调整并核定，用水单位可根据实际需要在线申请对未发生月份进行调整计划用水量，水行政主管部门根据实际情况及申请理由进行核定审批，系统对相关计划用水信息归档，归档后的计划用水量只能查询，不能再作修改。

4)加价收费数据自动生成并下达。对于超计划取用水户自动审查加价收费费用清单并对加价收费数据进行管理，包括修改和查询、统计分析等各种操作。各取用水单位的计划用水量和调整计划用水量确定后，系统可实现将以上数据在互联网上发布，以供各用水单位进行查询，每月的加价收费信息也可在互联网上进行发布。同时，系统将提供计划用水信息与加价收费信息的手机短信查询功能，用户可发送信息到指定的手机号。

4.4 系统节水成效分析

南海区计划用水管理系统测试期间录入非居民用水户名录586户，录入2018—2020年用水户用水数据并在线传输实际用水数据，登录管理系统可自动生成各取用水户2021年度月用水计划，用水户可在线提交调整申请，管理系统根据实际取水量判断是否超计划用水，对于超计划实行累进加价制度，相关收费清单、超计划用水情况等可在系统内打印查阅。2021年1—6月南海区纳入计划用水名录实际用水情况与2018—2020年1—6月用水情况对比分析见表3。

表3 南海区纳入计划用水名录实际用水与近3 a同月用水情况对比分析 万m3

由表3可知，根据南海区计划用水管理系统计划用水下达公式计算计划用水适用于南海区经济发展需求及充分考虑市场不可控等因素，留有余地原则有效管控水资源；2020年度受疫情影响南海区纳入计划用水名录用水量在2月份用水量减小，对计划用水制定有一定出入，但可通过计划用水调整的方式进一步补充完善；2021年度用水情况明显回升，总量上超计划用水情况得到有效控制，在5、6月份基本有效控制在计划用水内，整体情况呈稳定趋势。系统测试期间水资源浪费、超计划用水情况逐步得到改善，取用水户对于计划用水累进加价制度认识逐步深入，对于南海区节水管理工作有明显的改善。

5 结语

信息化技术在水资源开发利用方面应用已较为广泛，计划用水是强化水资源管理的重要手段，也是加强联系水资源管理与用水户的纽带，计划用水管理系统深入用水户，帮助用水户及时判断用水情况并结合超计划累进加价制度等强化用水管理，使水资源管理与用水户发展有机联系在一起。在计划用水实施过程中应注意及时检查计划用水执行情况，在现行计划用水制度下各级管理机关要根据各自管理权限，制定用水单位计划用水核定方法的修改与调整、核减计划用水量的原则等，保障用水单位基本用水要求同时加强计划用水管理，严格落实累进加价制度，提升节水水平，促进水资源高效利用。