基于AHP的重点监控用水单位节水水平评价

孙晓文 陈松峰 何菡丹

(江苏省水资源服务中心,江苏 南京 210029)

为深入贯彻落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,保障国家水安全,促进高质量发展,党的十九大报告中要求实施国家节水行动,把节水工作上升到国家层面[1]。2019年,国家发展改革委和水利部联合印发《国家节水行动方案》,明确提出要建立重点监控用水单位名录。江苏省重点监控用水单位名录覆盖农业、工业和服务业三大领域,纳入名录的用水单位具有用水量大、涉及高耗水行业多、节水示范效应强的特点,是节水管理的重点对象。加强重点监控用水单位管理,是推进水资源集约节约利用的重要举措[2]。“十四五”期间,江苏省经济将继续保持高速增长,水资源承载压力仍然较大。因此,亟需构建节水新格局,围绕水资源取、用、耗、排、再利用等各个环节,实施全领域、全过程综合节水,这就对重点监控用水单位的监管提出了更高要求。

目前,针对重点监控用水单位节水管理的研究多集中在政策制度领域,节水措施主要包括建立节水激励约束机制[3]、加强用水监督检查[4]、完善节水制度[5]等,较为宽泛,针对性不强。上述研究均限定于定性分析,对重点监控用水单位的指标化、定量化、精细化评价方面的研究较少,与当前节水管理精细化的要求相比仍有一定差距。

本研究在分析江苏省重点监控用水单位用水组成的基础上,采用层次分析法构建高耗水行业重点监控用水单位节水水平评价模型,以用水效率、节水管理、节水成效为准则层,选取评价指标,通过专家打分法确定各项指标权重,对各项指标赋分,形成了完善的评价体系。选取电力、钢铁、化工、纺织等高耗水行业的典型重点监控用水企业进行了评价,分析存在问题,有针对性地提出节水对策,对于加强江苏省重点监控用水单位的管理具有重要的借鉴意义。

1 江苏省重点监控用水单位用水组成

2020年,江苏省重点监控用水单位共491家(不重复统计,下同),其中,国家级重点监控用水单位62家,省级重点监控用水单位123家,地市级重点监控用水单位306家。工业用水单位308家,占全部重点监控用水单位的62.7%。

2020年,全省重点监控用水单位总用水量为245.1亿m3,占全省总用水量的42.8%。其中,工业行业用水量占比最大,达80.2%。工业行业中,电力行业用水占九成以上,其他用水量较大的行业还有钢铁、化工等高耗水行业。由此可见,重点监控用水单位节水的关键在于高耗水行业单位节水。江苏省重点监控用水单位用水组成见图1。

图1 江苏省重点监控用水单位用水组成

2 江苏省高耗水重点监控用水单位节水水平评价模型

本文采用层次分析法,建立江苏省高耗水行业重点监控用水单位节水水平评价模型,构建评价体系,确定指标层对目标层的权重,并量化评价典型重点监控用水单位的节水水平,以期进一步挖掘重点监控用水单位节水潜力。

2.1 层次分析法原理

层次分析法[6](The Analytic Hierarchy Process,AHP)是一种定性和定量分析有机结合的层次化分析方法。将评价的相关因素分为目标层、准则层和方案层,通过数学方法确定各层次对应权重,进而确定两两比较关系的判断矩阵,综合测算系统的权重,最后得出不同方案的评价指数[7]。

2.2 层次结构模型构建

本文以高耗水行业重点监控用水单位节水水平为目标层,构建评价指标体系。评价指标分为3个准则层:用水效率、节水管理、节水成效。江苏省高耗水行业重点监控用水单位节水水平评价指标体系见图2。

图2 江苏省高耗水行业重点监控用水单位节水水平评价指标体系

2.3 两两比较判断矩阵构建

以上一层次的元素为准则,对下一层次各影响因素的相对重要性进行两两判断与比较[7],按照比例标度方法,建立判断矩阵,见式(1)。

式中:aij为第i个目标与第j个目标的相对重要程度[8],按照1～9标度法进行两两比较确定;n为判断矩阵阶数。

比例标度值含义见表1。

表1 比例标度值含义

构造指标体系目标层对于准则层的判断矩阵T-A和准则层对于方案层的判断矩阵A1-B、A2-B、A3-B[6],分别见表2、表3、表4、表5。

表2 判断矩阵T-A

表3 判断矩阵A-B1

表4 判断矩阵A-B2

表5 判断矩阵A-B3

分别计算上述矩阵的最大特征根λmax,开展一致性检验[9]。

2.4 一致性检验

按以下公式进行一致性检验:

式中:CI为一致性指标;CR为随机一致性比例;n为矩阵阶数;RI为随机指标,标准值见表6。若CR＜0.1000,则判断矩阵具有满意的一致性[10]。

表6 随机指标RI值

经过检验,上述4个矩阵的CR值分别为:CR(TA)=0.0158,CR(A1-B)=0.0398,CR(A2-B)=0.0300,CR(A3-B)=0.0158,均小于0.1000,通过一致性检验[11]。

2.5 权重确定

分别计算出上述4个矩阵的特征向量,经过归一化计算,得到某一层次指标对于其上一层次相对重要性的权值,进一步计算后,得到方案层全部指标相对于目标层的权重,见表7。

表7 江苏省高耗水重点监控用水单位节水水平评价指标体系权重

3 江苏省高耗水重点监控用水单位节水分析案例

在上述高耗水行业重点监控用水单位节水水平评价指标体系基础上,提出具体评价要求,以总分100分确定每项指标的赋分,并进行无量纲化处理,形成江苏省高耗水重点监控用水单位节水水平评价标准,见表8。从电力、钢铁、化工、纺织等高耗水行业中选择典型省级重点监控用水单位,开展节水评价,评价结果见表9～表12。

表8 江苏省高耗水重点监控用水单位节水水平评价标准

表9 典型重点监控发电厂节水水平分析评价结果

表12 典型重点监控纺织厂节水水平分析评价结果

表10 典型重点监控钢铁厂节水水平分析评价结果

表11 典型重点监控化工厂节水水平分析评价结果

从评价结果看:江苏省高耗水典型重点监控用水单位用水效率普遍较高,用水重复利用率、用水设施漏损率均达到江苏省节水型企业标准,但非常规水源利用方面较为落后;在节水管理方面,纺织厂和化工厂管理较为薄弱,节水管理制度尚不健全,用水审计未定期开展;各典型重点监控用水单位均存在节水统计不到位、节水技术推广应用不足等问题;在节水成效方面,节水型企业覆盖率高,但合同节水和水效领跑者创建工作仍需进一步加强。

4 结论与对策

本文建立了江苏省高耗水重点监控用水单位节水水平评价体系,并针对典型重点监控用水单位进行了评价,结果表明,该体系从用水效率、节水管理和节水成效3个维度全面、客观、准确地评价了重点监控用水单位的节水水平,反映了存在的具体问题。根据评价结果,对江苏省高耗水行业重点监控用水单位节水工作提出如下对策。

4.1 节水技术对策

全面推进高耗水行业节水技术改造,加强先进节水工艺技术和装备应用,开展梯级用水优化[12],探索优化生产流程,深挖节水潜力。

4.2 节水管理对策

完善节水管理制度,定期开展用水审计,做好节水统计分析工作。探索建立面向用水户、水行政主管部门等多个维度的节水管理信息系统,加强用水户用水节水情况在线监测,实现节水管理自动化、智能化。加快推进高耗水行业合同节水管理模式推广,发挥政府和市场的双重作用[13]。深入开展高耗水行业水效领跑者引领行动,推动高耗水企业持续赶超引领。

4.3 节水开源对策

鼓励配套建设污水处理再生利用设施和管网,加强工业集聚区污水处理和再生水利用设施建设。调整非常规水用水价格,建立用水单位节水改造与使用者付费双向机制,保障资金投入,保障非常规水源开发利用发挥效益[14]。■