基于层次分析法的中国水资源管理能力评价研究

辛朋磊 刘淼

摘要：

为进一步提高水资源管理能力，从开发利用管理、用水效率管理、行政管理、生态环境管理4个方面构建了水资源管理能力评价的指标体系，利用层次分析法评价了中国及各地区（共31个省区，因缺少相关资料，不包含香港、澳门和台湾地区）水资源管理能力现状，并揭示了水资源管理能力差异的成因。结果表明：中国目前水资源管理能力评价为Ⅲ等，主要薄弱环节在于农业用水监管和农村水环境方面。各地区中，福建省、广东省、北京市、江苏省、重庆市、山西省、甘肃省、浙江省等8个地区的综合得分较高，评价为Ⅱ等，其先进经验和做法可供参考。

关键词：

水资源管理能力； 层次分析法； 农业用水； 用水效率

中图法分类号：TV213.4

文献标志码：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.04.007

文章编号：1006-0081（2023）04-0039-06

0 引 言

水是人类生存和发展的物质基础，也是人类文明形成和演化的支撑力量。因此，研究水资源管理工作对人类社会可持续发展具有重要意义。当前，中国正面临水资源短缺、水环境污染、水资源浪费等问题，水危机已成为制约中国经济社会高质量发展的重要“瓶颈”。在此情境下，开展水资源管理能力评价工作，查找中国在水资源管理中存在的问题，从而积极采取相应的科学对策成为解决水危机的一项重要举措。

目前，国外学者在水资源管理评价方面的研究主要集中在水资源综合管理（Inegrated Water Resources Management，IWRM）［1-3］，多采用单一的综合指数法或决策模型法［2-5］。国内学者一般采用多指标综合评价法［6］开展水资源管理评价工作，研究主要集中在评价指标的构建和评价方法的选择［7］上。宋云峰、杨丹、徐鸿等［8-10］分别以济南市、河北省衡水市为例，从最严格水资源管理角度出发，基于水资源管理“三条红线”的要求，从用水总量、用水效率和水功能区限制纳污能力3个方面构建指标体系，并基于灰色关联分析的改进TOPSIS 模型开展水资源管理绩效评价研究；罗浩等［11］构建了基于开发利用、用水效率和限制纳污的水资源管理绩效评价体系，采用博弈论确定的组合系数构建了GC-TOPSIS 模型，对2005～2016 年西安市的水资源管理绩效进行评价；吴丹等［12］从社会绩效、经济绩效和生态环境绩效3个方面构建评价指标体系，基于二元比较法、熵权法、线性加权法与改进的理想解模型，对中国七大流域开展水资源综合管理绩效的动态评价；薛淑慧等［7］从用水管理、供水保障、水源配置和综合管理4个方面构建水资源管理的评价指标体系，应用支持向量机（SVM）和模糊综合评价（FCE）模型，对2016～2019年北京市水资源管理水平进行动态分析评价；纪静怡等［13］从用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污和基础能力建设等4个方面构建评价指标体系，引入云模型理論，并组合运用模糊区间AHP 和熵权法对江苏省水资源综合管理进行了评价研究。

总体来说，当前还未形成统一全面、广泛适用的评价指标体系和研究方法［14］，也较少有学者对中国水资源管理能力进行系统设计和综合评价。本文从水资源管理的内涵出发，从水资源开发利用是否合理、水资源利用是否高效、生态环境是否良好、行政管理是否到位等4个方面构建了1套用于水资源管理能力评价的指标体系，并利用层次分析法开展综合评价，旨在通过水资源管理能力评价工作，探讨中国及各地区（共31个省区，因缺少相关资料，不包含香港、澳门和台湾地区）在水资源管理工作中存在的问题。

1 水资源管理内涵

“管理”在《现代汉语词典》中的解释是：负责某项工作使顺利进行。文献［15］对水资源管理的解释为综合运用法律、行政、经济、技术等手段对水资源的分配、开发、利用、调度和保护进行的工作，目的是为了实现水资源的合理开发、高效利用和有效保护。

2 指标体系构建

与水资源相关的指标数量众多，如何从纷繁复杂的指标中选出既符合评价目标又有可操作性的指标，是水资源管理能力评估的关键所在。本文提出的水资源管理能力评价指标体系从水资源管理的内涵出发，在总结前人研究基础上［16-21］，将收集的指标通过综合、归类、构造等方法进行处理，然后从指标获取的可行性、指标计算的真实性与正确性等方面对每个单项指标进行筛选，最终确定以开发利用管理、用水效率管理、行政管理、生态环境管理等4个子系统共12个具体指标构成本次水资源管理能力评价的指标体系，见表1。

2.1 开发利用管理能力指标

水资源开发利用管理能力评价选取人均综合用水量、水资源开发利用率和深层地下水利用指数3个指标。其中，人均综合用水量是总用水量与总人口的比值，表征地区人均总体用水水平。该指标受地区生产力、生产方式和水资源条件等因素影响而不同。水资源开发利用潜力是影响经济发展和水资源开发利用程度的重要表征，也是水资源及其开发利用综合评价的一项重要目标任务［21］。水资源开发利用率是用水量和水资源量的比率，表征了地区水资源开发利用的程度，是水资源开发利用潜力评价的重要指标之一。深层地下水利用指数是诊断水资源开发利用方式均衡度的重要指标之一［21］，计算公式是地下水实际开采量与地下水可开采量的比值，表征了地下水开发利用状况，指标数值大于1表示存在地下水超采。

2.2 用水效率管理能力指标

用水效率管理能力评价选取单位GDP用水量、万元工业增加值用水量、灌溉水利用系数和管网漏损率4个指标。其中，单位GDP用水量指单位用水量产生的地区生产总值，该指标反映了一个地区用水投入产出的综合效益，能够较好地反映经济在水资源配置方面的合理性［17］。万元工业增加值用水量指单位用水量产生的工业增加值，该指标表征了工业的用水效率水平；灌溉水利用系数是衡量水源引水到田间形成作物吸收利用的土壤水过程中灌溉水利用程度的一个重要指标，也是集中反映灌溉工程质量、灌溉技术水平和灌溉用水管理水平的一项综合指标［16］；管网漏损率可表征城市供水工程的供水效率。这4个指标是进行地区用水效率评价的通用指标。

2.3 行政管理能力指标

行政管理工作是水资源管理的重要手段之一，但极少有学者开展这方面的评价。目前，中国实行最严格水资源管理制度的核心是建立健全总量控制与定额管理相结合的水资源管理体系，而工作的着力点就是通过计划手段来加强用水管理，促成用水效率的提高［22］。因此，计划用水率是体现行政管理能力的一个重要指标，该指标可以表征政府对用水监管的能力和水平。另外，评价行政管理能力的其他指标还有水资源费征收率、综合水价、城镇供水产销差率等，从指标的可量化性和数据来源的可靠性方面考虑，采用城镇供水产销差率作为另一个评价指标。城镇供水产销差率是衡量供水企业产、供、销、建、管、修全过程管理水平的综合性指标［23］，也是评价公共供水企业供水效率的首选指标。

2.4 生态环境管理能力指标

生态环境管理能力评价选取Ⅲ类水及以上断面率、城市污水集中处理率和处理生活污水的乡村比例3个指标。其中，城市污水集中处理率和水功能区达标率是此方面研究中较常采用的指标［8-10，14，24］。目前，很多地区不再开展水功能区达标率评价，因此从数据来源的可靠性出发，本次改用Ⅲ类水及以上断面率作为评价指标。近几年，中国着重加强了城市和工业废水集中收集处理工作，各地区城市污水集中收集处理率一般均在95%以上，难以体现地区差异。而且，根据相关研究：农田、农村畜禽养殖和城乡结合部地带的生活排污是造成流域水体氮、磷富营养化的主要原因，其贡献大大超过来自城市地区的生活点源污染和工业点源污染［25］。因此，本次在评价指标中加入处理生活污水的乡村比例。

3 评价方法

评价时，首先获取指标数值，然后将各指标进行标准化处理，使各指标均转化为0～1之间的数值，最后通过层次分析法确定的指标权重加权平均得到各地区水资源管理能力的综合评价。

3.1 获取指标值

本次水资源管理能力评价指标中，Ⅲ类水及以上断面率根据生态环境部国家地表水水质自动监测实时数据发布系统得到，数据日期为2022年6月14日；其他指标均由《2020年中国水资源公报》［26］和《2020年城乡建设统计年鉴》［27］获得。

3.2 数值标准化

根据水资源管理能力指标特点，本次评价采用阀值法对数据进行标准化处理，具体公式如下。

（1） 对正指标，即数值越大越优指标，作如下无量纲化处理：

rij=（xij－xjmin）/（xjmax－xjmin）  xij>xjmin0             xij≤xjmin（1）

（2） 对逆指标，即数值越小越优指标，作如下无量纲处理：

rij=（xjmax－xij）/（xjmax－xjmin）  xij

0             xij≥xjmin（2）

式中：xij和rij分別为第j个指标的原始数值和标准化后的数值；xjmax和xjmin分别为第j个指标可接受的最大、最小值（即指标上、下限）。指标上、下限的确定依据为：① 参考已经颁布实施的规划指标值或发达国家、发达地区的先进实际指标值；② 通过理论分析并结合实际情况确定。各指标上下限见表2。

3.3 指标权重

经咨询专家，各准则层的重要性排序为：生态环境管理＞用水效率管理>行政管理>开发利用管理。根据以上各准则层的重要性采用层次分析法确定各指标的权重（表2）。

根据一致性检验，准则层对目标层的一致性检验成果为0.022；指标层对各准则层的一致性检验成果分别为0.008，0.077，0和0.008；层次总排序一致性检验成果为0.026；以上成果均小于0.1，认为一致性较好，可以用于综合评价。

3.4 评价标准

通过加权平均将所有指标进行综合评价。根据前人研究［20］，将综合评价成果分为5个等级，见表3。

4 评价成果及分析

全国平均水资源管理能力评价结果见表4。由表4可见，中国目前水资源管理能力总体评价为Ⅲ等水平。其中，开发利用管理能力、用水效率管理能力和生态环境管理能力评价为Ⅱ等；行政管理能力评价为Ⅴ等，主要因为中国是农业用水大国，但因农业用水计量安装滞后，农业用水尚未完全纳入计划用水管理，导致计划用水率指标值偏低。

各地区水资源管理能力评价结果见图1～5。由图1可见，福建、广东、北京、江苏、重庆、山西、甘肃、浙江等8个省（市）水资源管理能力综合得分较高，评价为Ⅱ等。得分较高的地区中，山西、北京等属缺水地区，浙江、江苏等属丰水地区，反映出水资源条件并未成为影响综合评价结果的决定性关键因素。由图2可见，水资源开发利用管控能力评分主要受水资源条件影响，南方地区水资源较为丰沛，因此得分相对较高，而北方地区因水资源短缺导致得分相对较低。由图3可见，在用水效率管理方面，受水资源短缺影响，天津、北京、山东等地在节水改造和产业结构调整方面做出了更多工作，使用水效率得到快速提升；而黑龙江、西藏、吉林、新疆、江西等地因农业种植面积大，用水效率低，导致农业用水量多，且因农业单位用水量产出低，因此万元GDP用水量排名靠后，从而从总体上导致用水效率管理评分较低。由图4可见，各地区行政管理能力得分差距明显，主要因目前国内普遍未实现农业种植的用水计量管理和用水计划管理，因此农业用水占比大的地区普遍得分较低。在生态环境管理能力评分中，主要体现了各地区地表水环境状况和污水集中处理情况。地表水环境状况的优劣既受地理位置、产业结构的影响，也反映出各地区在水环境管理方面的工作。例如，北京市虽地处北方，水资源条件先天较差，但全市地表水环境质量和污水集中处理率都相对较高，体现出其在水环境保护方面作出的努力。在污水集中处理方面，主要体现了各地区在污水收集处理上的经济投入。目前城市污水集中处理率整体较好，平均达到97.5%，但农村生活污水收集处理资金投入普遍不高，平均值仅为34.9%，西藏、海南、黑龙江等不足10.0%。未来，各地区应着重加强农村地区生活污水集中收集处理的投入力度。

5 结 论

本文在前人研究基础上，从水资源管理的内涵出发，从开发利用管理、用水效率管理、行政管理、生态环境管理4个方面构建了水资源管理能力评价的指标体系，提出将计划用水率、Ⅲ类水以上断面达标率和处理生活污水的乡村比例等指标作为评价指标，使评价成果更具指导意义。本文利用层次分析法对各地区水资源管理能力开展评价并进行成因分析，主要结论如下：

（1） 中国目前水资源管理能力评价为Ⅲ等，其中，开发利用、用水效率和生态环境管理能力评价为Ⅱ等，行政管理能力评价为Ⅴ等。主要薄弱点在农业用水管理和农村生活污水集中治理方面，而农田、农村畜禽养殖和城乡结合部地带的生活排污是造成流域水体污染的主要原因，因此，未来应着重加强农业用水管理和农村生活污水治理力度。

（2） 中国各地区中，福建、广东、北京、江苏、重庆、山西、甘肃、浙江等8个省（市）水资源管理能力综合得分较高，评价为Ⅱ等。得分较高的地区中，有山西、北京等缺水地区，也有浙江、江苏等丰水地区，反映出水资源条件并未成为影响综合评价结果的决定性关键因素。优化产业结构、提升用水效率、加强用水监管和环境保护等是综合提升水资源管理能力的关键。

（3） 受指标选取、评价方法等影响，本次评价无法完全反映水资源管理工作的全貌，评价的目的在于查找水资源管理工作中存在的问题，以助实现水资源的科学管理。

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（編辑：江 文）

Evaluation of water resource management capability of China based on Analytic Hierarchy Process

XIN Penglei1，LIU Miao2

（ 1.Nantong Substation，Bureau of Hydrology and Water Resources Survey of Jiangsu Province，Nantong 226006，China； 2.Bureau of Hydrology and Water Resources Survey of Jiangsu Province，Nanjing 210029，China）Abstract：

To further improve the capability of water resources management，the paper constructed an evaluation index system of water resource management capability from 4 aspects of development and utilization management，water efficiency management，administrative management and ecological environment management.we used the Analytic Hierarchy Process to evaluate current situation of water resource management capability in China （31 provinces and regions in total，excluding Hong Kong，Macao and Taiwan due to lack of relevant information） ，and revealed the reasons for the regional differences.The result showed that water resources management ability of China was evaluated as grade Ⅲ with major weaknees in agricultural water regulation and rural water environment.Among all the areas，Fujian Province，Guangdong Province，Beijing City，Jiangsu Province，Chongqing City，Shanxi Province，Gansu Province and Zhejiang Province got high comprehensive scores and were rated as Ⅱ.The advanced experience and practices can provide reference for improvement of water resource management capability.

Key words：

water resources management capability； Analytic Hierarchy Process； agricultural water； water efficiency

收稿日期：

2022-07-18

作者简介：

辛朋磊，女，高级工程师，硕士，主要从事水文水资源方面的研究。E-mail：123902792@qq.com

通信作者：

刘 淼，女，高级工程师，硕士，主要从事水文水资源方面的研究。E-mail：49351463@qq.com