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标题 广东省综合用水效率评价
范文 杜佩玲+刘德地+王家生+李凌云



摘要：用水效率评价是落实最严格水资源管理制度的核心内容之一，而用水效率评价涉及不同的用水部门，为了综合评价广东省用水效率，在选取经济总体、农业、工业、生活、水生态与环境和经济发展六个方面的评价指标的基础上，构造了综合用水效率评价指标体系，并利用模糊综合评价方法，对广东省21地级市和全省用水效率进行了综合评价，评价结果表明：（1）广东省全省和各地级市综合用水效率随经济发展而不断提高；（2）构建的综合用水效率评价体系和评价方法能反映出评价区域用水效率的综合水平，其评价结果可为最严格水资源管理考核提供依据。
关键词：最严格水资源管理制度；综合用水效率；模糊评价；广东省
中图分类号：TV213文献标志码：A文章编号：
1672-1683（2015）001-0202-05
Evalulion of comprehensive water use efficiency of Guangdong Province
DU Pei-ling1，LIU De-di1，WANG Jia-sheng2，LI Ling-yun2
（1.State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science，Wuhan University，Wuhan 430072，China；
2.Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）
Abstract：Water use efficiency assessment is one of the core content to implement the most strict water resources management system in China.Water use efficiency assessment is involved in different water users and the comprehensive water use efficiency assessment is necessary.In order to evaluate the water use efficiency of Guangdong province，the indexes for comprehensive evaluation of water use efficiency are established based on the six aspects of water user which are the total economic，agriculture，industry，domesticity，water ecology and economic development level.Comprehensive water use efficiencies of 21 cities of Guangdong province and the whole province have been evaluated based on the fuzzy method.The results of assessment are shown that：①comprehensive water use efficiency has been improved along with their economy developments in the past 30 years；②the comprehensive evaluation system and evaluation method can reflect the comprehensive level of regional water use efficiency and also will be helpful for the implementation of the most strict water resources management system in China.
Key words：the most strict water resources management system；comprehensive water use efficiency；fuzzy evaluation；Guangdong province
水是生命之源、生产之要、生态之基。国务院发布的《关于实行最严格水资源管理制度的意见》是继2011年中央1号文件和中央水利工作会议明确要求实行最严格水资源管理制度之后，中央对实行水资源开发利用、用水效率和水功能区限制纳污“三条红线”做出的全面部署和具体安排。为了落实最严格水资源管理制度，实现“三条红线”考核，必须构建合理的综合评价指标体系，其中用水效率评价是对不同用水结构的区域之间进行考核比较的主要部分，十分有必要建立面向最严格水资源管理的综合用水效率评价体系。国内外很多学者就水资源利用效率的问题已经进行了较为深入广泛的研究[1]，但目前的研究大多主要是以单个用水部门的用水情况为研究对象，如：农业用水效率进行评价[2]；工业用水效率评价[3]；生活用水效率研究节水措施的评价[4]等，但缺乏对区域整体的综合性评价的研究，不能完全满足实施最严格水资源管理过程中对整个区域考核的要求，因此有必要建立考虑整个水资源系统的综合用水效率指标体系，并在此基础上，利用综合评价方法进行评价与比较，而模糊综合评价法是进行综合评价的有效方法[5]，并已经广泛应用。如：徐向阳[5]在研究海水入侵地下水水质评价中应用模糊评价法；陈守煜[6-7]建立了多目标规划模糊优化模型、且基于模糊评价法进行水质评价；段绍伟[8]在工程方案设计选择中应用模糊综合评价方法；张悦[9]基于可变模糊评价法进行地下水水质评价研究，冯峰[10]对洪水资源利用综合效益进行动态连续模糊评价的研究，等等。因此，本文以广东省21个地级市为研究对象，针对用水效率评价涉及诸多因素的特点，应用模糊评价方法对其用水效率进行综合评价，为广东省实施最严格的水资源管理提供技术支撑。
1模糊综合评价方法
模糊综合评价是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清，不宜定量的因素定量化、进行综合评价的一种方法[10]。模糊综合评价的具体步骤如下。
步骤一：确定评价对象的因素集。
评价对象的因素集是指影响评价对象的各个因素所组成的集合，可表达为：X={X1，X2，…，Xn}，其中，元素Xi为影响评价对象的因素；n为评价因素的个数。
步骤二：确定评价对象集。
评价对象集是由被评价对象所组成的集合，可表达为：V={V1，V2，…，Vm}，式中，Vj为第j个被评价对象；m为被评价对象的个数。
步骤三：建立评价因素的隶属函数。
首先需要进行单因素评价，据此建立模糊关系矩阵。设是集合X到[0，1]的一个映射，即：X→[0，1]，x→（x）则称是x上的模糊集，而函数（x）称为模糊集的隶属函数，（x）称为x对模糊集的隶属度。构造了单因素的模糊集后，确定被评价对象的单因素对模糊集的隶属度，进而得到模糊关系矩阵，记作：
2广东省综合用水效率模糊评价
广东省是中国第一经济大省，经济总量占全国的1099%，但地区经济不平衡， 2012年，珠江三角洲地区人均GDP为935 万元，粤东地区人均GDP为236万元，仅为珠江三角洲地区人均GDP的252%；广东省水资源丰富，但地区分布不均，2012年珠江三角洲地区的人均资源量为711 m3，粤东地区的人均资源量为1 276 m3，为珠江三角洲地区的179倍。由此可见广东省地区经济发展情况与水资源分布并不匹配，同时，随着社会经济的快速发展，对水资源需求越来越大，水资源供需矛盾越来越突出，提高用水效率是解决这一矛盾的有效途径。
然而，用水效率的评价涉及多个方面，常难以用单一指标评价。例如：2012年珠江三角洲地区的万元GDP用水量为45 m3，粤东地区的万元GDP用水量为126 m3，但同年珠江三角洲地区的万元工业增加值用水量为47 m3，而粤东地区的万元工业增加值用水量为32 m3，因此，在实施最严格水资源考核时，对不同区域的用水效率考核标准进行比较和确定时，需选用多个评价指标，建立用水效率指标体系，并进行综合评价比较研究。
2.1综合用水效率指标体系构建
在实际的综合评价中，合理的评价指标的确定十分关键，也并非是评价指标越多越好。评价过多，存在重复性，会受干扰；但是，评价指标过少，可能所选的指标缺乏足够的代表性，产生片面性[12]。结合广东省水资源开发利用的特点和最严格水资源管理考核指标的要求[13]，本文将综合用水效率评价指标分类为如下六类[14]。
① 经济总体指标（万元GDP用水量/X1）：从宏观层次上选择反映符合经济系统发展特性和反映子系统间协调程度的指标，是用水效率指标体系的重要参数。
②农业性指标（农田灌溉亩均用水量/X2）：农业为人类提供了充足的食物与工业原材料，是用水大户，有必要从农业生产方面上选择反映农业用水效率情况的指标。
③工业性指标（万元工业增加值用水量/X3）：工业决定着国民经济现代化的速度、规模和水平，从工业生产方面上选择反映工业用水效率情况的指标。
④生活性指标（城镇居民生活人均用水量/X4）：指生活用水指标，体现居民的节水意识、政府供水效率等；
⑤水生态与环境指标（地表水水功能区水质达标率/X5）：是指用来推断或解释该生态系统其它属性的相应变量或组分，并提供生态系统或其组分的综合特性或概况，精确地反映生态系统的结构和功能，辨识已发生或可能发生的各种变化；
⑥用水效率能力提高指标（人均GDP/X6）：是用于体现在当前的实际经济水平和能力条件下进行节水和提高用水效率能力的指标，从而做到因地制宜，因时制宜，有效地落实最严格水资源管理制度，实现“三条红线”考核。
在此基础上，建立因素论域X={X1，X2，X3，X4，X5，X6}，具体见表1。
表1广东省综合用水效率指标体系
序号指标分类代表指标计算公式*[15]
①经济总体指标万元GDP用水量/X1X1=W总/GGDP
②农业性指标农田灌溉亩均用水量/X2X2=W农/A农
③工业性指标万元工业增加值用水量/X3X3=W工/M增
④生活性指标城镇居民生活人均用水量/X4X4=W生/M居
⑤生态与环境指标地表水水功能区水质达标率/X5X5=W达标，i/W总×100%
⑥经济发展指标人均GDP/X6X6=GGDP/M居
注：W总为某一区域总用水量；GGDP为某一区域的国内生产总值（GDP）；W农为某区域农田灌溉用水总量；A农为某区域农田面积；W工为工业用水量，指区域内所有工业企业从不同水源地取用的新鲜水量，不包括输水损失量；M增为工业增加值，指区域内所有工业企业全部生产活动的总成果，扣除了在生产过程中消耗的物质产品和劳务价值后的余额；W生为某区域生活用水总量；M居为某区域城镇居民人口数；W达标，i为第i次监测某区域地表水水功能区水质达标个数；W总：水功能区总个数。
2.2评价指标隶属函数的建立
根据广东省行政分区，选取广东省21个地级市及全省为评价对象，并以此建立评价对象集。
本文采用两种权重法。第1种权重法为等权重法，即6个评价指标采用相等的权重，W=（0167，0167，0167，0167，0167，0167）；第2种权重法为不等权重法，采用专家咨询法，确定模糊权向量W=（0195，0195，0195，0195，0135，0085）[15]，这是体现因素的重要程度不同而有所侧重。
各指标的隶属函数常用半梯形与梯形分布，其中万元GDP用水量X1、农田灌溉亩均用水量X2、万元工业增加值用水量X3为偏小型指标，根据广东省水利发展“十二五”规划确定公式（2）中的标准值Zu，并根据长序列确定公式（2）中序列最大值Zmax（详见表2），可得到隶属函数（X1）、（X2）、（X3）。
城镇居民生活人均用水量的隶属函数采用中间型，根据《城市居民生活用水量标准》（GB/T 50331-2002），广东省城镇居民生活人均用水量标准为150～220 L/（人·d），由此可知公式（3）中的Zu1=150 L/（人·d），Zu2=220 L/（人·d），并根据长序列确定公式（3）中的序列最小值Zmin和最大值Zmax（详见表2），可得到隶属函数（X4）。
地表水水功能区水质达标率X5、人均GDPX6为偏大型指标，参照公式（4），并根据广东省水利发展“十二五”规划确定公式（4）中的标准值Zu，并根据长序列确定公式（4）中序列最大值Zmax（详见表2），可得到隶属函数（X5）、（X6）。
表2评价指标隶属函数参数
矩阵中元素rij表示为全省第j个时段（2004年-2012年）第i个单项指标对模糊集的隶属度。同理分析广东省21个地级市的综合用水效率隶属函数。
2.3模糊综合评价结果
模糊综合评价模型常见的是模糊线性加权变换模型，按公式（6）选用M（·，）算子，分别应用两种权重法进行计算，由此得到综合用水效率模糊评价结果向量B。
第1种权重法：B=（0.580 0.619 0.649 0.675 0.688 0.712 0.708 0.722 0.725）。
第2种权重法：B=（0.518 0.557 0.588 0.615 0.630 0.657 0.650 0.668 0.677）。
其中，bj表示2004年-2012年广东全省情况的综合评价指标。bj大者为优，bj∈[0，1]。
由上述综合用水效率评价结果向量B的结果可知，两种权重法的结果均显示广东省的综合用水效率呈逐年增加趋势（图1），等权重的综合评价结果比不等权重法的结果大，但是前者比后者平均每年仅仅只大0057，两者结果相近，这表示评价结果对权重的变化不敏感，权重变化不会影响评价对象的相对排序。
图1广东全省综合用水效率评价指标逐年变化
同理，广东省的21个地级市采用不等权重法得到综合用水效率模糊评价结果向量B，其中2004年-2012年广东省的21个地区综合用水效率评价指标具体见表3。
表3广东省各地区综合用水效率评价指标（不等权重法）
注：数据来源于2004年-2012年广东省水资源公报。
从表3中可以看出，2004年-2012年广东省各地市以及全省综合用水效率呈现总体增加趋势，特别是在河源梅州清远增加较快，2004年各地市综合用水效率之间用水效率差别明显，但到2012年各地市之间的综合用水效率差别较2004年大幅度减小，说明在这段时间内，由于节水意识和社会经济发展，促使了各个部门提高用水效率的提高。
选取广东全省综合用水评价结果以及2004年-2012年地区人均GDP增长率排名前两名（即清远、河源）及后两名（即珠海、茂名）的城市作为典型地区分析（图2）。各个城市的综合用水效率增长速度有所不同，其中，清远、河源经济增长速度较快，其综合用水效率的年均增长率也较高，分别为10865%、1025%；珠海、茂名经济增长速度较慢，其综合用水效率年均增长率也较低，为331%、318%。这表明人均GDP增长率较高的地区，其综合用水效率亦增长较快；而经济增长率低的地区，其用水效率提高较慢。
图2广东全省及典型地区综合用水效率评价结果逐年变化
另外，以2012年为例，将各地区的综合用水效率评价结果进行排序比较（图3），其中，综合用水效率评价排名前三位分别为东莞、深圳、珠海。结合城市经济发展程度分析，在2012年人均GDP排名中，东莞排名第六、深圳排名第一、珠海排名第二，均为经济发展较快的城市，可看出用水效率排名靠前的地区经济较为发达；另外，综合用水效率评价排名后三名分别为河源、梅州、茂名，而河源、梅州的人均GDP排名分别为第20、21位（广东省共21个地级市）；由于茂名是广东省的石化基地，尽管经济较为发达，人均GDP为第11位，但用水效率还有待提高。
综合看来，地区的经济发展程度影响了城市的用水效率高低情况。经济发达地区拥有更大的能力和充足的资源用于开发节水技术、宣传节水型社会的建设；同样，居民有一定经济能力做出一些节水的措施，如更换节水型水龙头等。不难看出，经济发展对用水效率的提高有积极影响，因此，在进行最严格水资源管理中用水效率考核时，需要考虑地区间的经济发展水平和用水结构。
图32012年广东省各地区综合用水效率评价指标排序
3结论
针对综合用水效率评价存在多指标性、模糊性的特点，选择经济总体、农业、工业、生活、水生态与环境和经济发展六个方面的评价指标，构造了用水效率评价指标体系；并应用模糊综合评价方法对广东省的用水效率进行综合评价。
（1）广东省的整体水平和各个地区的综合用水效率均呈现增长趋势；且经济发展水平与其综合用水效率相关性较高，即经济越发达，则区域的用水效率越高。
（2）在广东省综合用水效率评价中，通过选择不同的模糊综合评价权重向量发现，综合用水效率评价结果与权重的是否改变相关性较小，这主要是由于各个指标之间的权重差别不大造成的，同时各个评价指标值也呈现出有利于综合提高的趋势。
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更新时间：2025/3/15 16:58:31