特大城市水安全保障體系構(gòu)建

黃浩森+楊會(huì)改

[摘要] 水安全關(guān)系特大型城市經(jīng)濟(jì)安全和社會(huì)安全，是維系其可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。本文以成都這一典型的特大型城市為例，運(yùn)用改進(jìn)的DPSIR模型，建立城市水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合主成分分析查找影響城市水安全的重要因素和約束問題，構(gòu)建了以五大體系為支撐的成都市城市水安全保障體系，以期為特大型城市水安全保障體系構(gòu)建提供一定的啟示。

[關(guān)鍵詞] 特大型城市 水安全保障體系 DPSIR模型主成分分析 成都

[中圖分類號(hào)] TV213+X9 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1004-6623（2017）03-0022-05

[作者簡(jiǎn)介] 黃浩森（1985 — ），四川成都人，成都市經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究院工業(yè)與環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所所長(zhǎng)，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)；楊會(huì)改（1988 — ），河南許昌人，成都市經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究院工業(yè)與環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)。

特大型城市具有人口大量積聚、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)雄厚、產(chǎn)業(yè)密度較高、資源消耗高等特點(diǎn)，由于快速發(fā)展的需求和地域的局限，水資源的需求量大、水生態(tài)破壞顯著、水環(huán)境承載能力有限，對(duì)水安全保障提出了更高的要求。水安全是特大型城市維系可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。如何最大程度地保障水安全，是特大型城市發(fā)展中具有基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的重大研究方向。

一、特大城市水安全保障體系構(gòu)成要素

目前，關(guān)于城市水安全和水安全保障體系，尚無統(tǒng)一的規(guī)范化定義。根據(jù)相關(guān)研究，本文將城市水安全理解為水資源影響下的城市可持續(xù)發(fā)展能力，是城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市水資源安全、城市水環(huán)境安全與城市水旱災(zāi)害安全的有效統(tǒng)一。城市水安全保障體系可以理解為能夠系統(tǒng)性保障城市水安全的工程性和非工程性措施體系。

（一）特大型城市水安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

國(guó)內(nèi)外已有較多文獻(xiàn)關(guān)于城市水安全的評(píng)價(jià)，定量研究大多是通過建立城市水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用熵權(quán)法、層次分析法、集對(duì)分析法、模糊數(shù)學(xué)方法、人工神經(jīng)網(wǎng)略、虛擬水理論和水貧乏指數(shù)等方法，進(jìn)行綜合計(jì)算得出城市水安全的評(píng)價(jià)結(jié)果。特大型城市水安全系統(tǒng)比一般城市更為復(fù)雜，因此在構(gòu)建城市水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，應(yīng)彌補(bǔ)一般水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中“軟性”指標(biāo)（如水利投資等）和災(zāi)害指標(biāo)缺乏的不足，在進(jìn)行城市水安全評(píng)價(jià)時(shí)，更應(yīng)注重各指標(biāo)權(quán)重賦值的客觀性，可考慮采用改進(jìn)的聯(lián)合國(guó)DPSIR模型進(jìn)行指標(biāo)體系構(gòu)建，采用因子分析法進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

（二）特大型城市水安全的主要影響因素分析

在總體把握特大型城市水安全現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，為了科學(xué)精確地查找特大型城市水安全的重要影響因素，本文采用主成分分析法對(duì)指標(biāo)體系中的指標(biāo)進(jìn)行主成分提取，按照特征值大于1的提取原則，提取主因子，確定出對(duì)特大型城市水安全影響較大的因子。

（三）特大型城市水安全保障的制約問題分析

根據(jù)確定的主要影響因子（各主因子）歷年變化情況、城市自身發(fā)展的新趨勢(shì)和要求，分析得出特大型城市水安全保障的主要制約問題。最終結(jié)合特大型城市水安全保障的制約問題，即可有針對(duì)性和系統(tǒng)性地構(gòu)建出特大型城市水安全保障體系。

二、特大城市水安全評(píng)價(jià)

（一）城市水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)改進(jìn)的DPSIR模型，結(jié)合城市水安全的主要內(nèi)涵，從目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層構(gòu)建水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（二）指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理

選取2010～2015年成都各指標(biāo)情況進(jìn)行分析，指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于2011～2016年《成都市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《成都市水資源公報(bào)》和2010～2015年《成都市環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》。為了消除評(píng)價(jià)指標(biāo)的量綱和屬性的影響，采用線性插值的方法對(duì)各指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使用無量綱指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)指標(biāo)xi為正效應(yīng)時(shí)，Xi=[ xi-min（xi）]/[max（xi）-min（xi）]；當(dāng)指標(biāo)xi為負(fù)效應(yīng)時(shí)，Xi=1-[ xi -min（xi）]/[max（xi）-min（xi）]。其中Xi為標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值，min（xi）為該指標(biāo)在所有時(shí)間序列中的最小值；max（xi）為該指標(biāo)在所有時(shí)間序列中的最大值。

（三）成都城市水安全總體情況

根據(jù)主成分分析的模型和原理，采用SPSS18.0軟件對(duì)成都水安全情況進(jìn)行分析，根據(jù)因子得分矩陣和標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)數(shù)據(jù)，以旋轉(zhuǎn)后的各公共因子的方差貢獻(xiàn)率占總方差貢獻(xiàn)率的比重為權(quán)重計(jì)算加權(quán)平均分，得出2010～2015年成都水安全綜合得分情況，從表2看出評(píng)價(jià)期成都水安全總體情況有所改善。

三、特大城市水安全的主要影響因素

根據(jù)對(duì)2010～2015年成都城市水安全的SPSS分析結(jié)果，按照因子提取中主成分法默認(rèn)的特征值大于1的提取原則，當(dāng)提取到五個(gè)主因子時(shí)，解釋的方差貢獻(xiàn)率（見表3）達(dá)到100%，說明新的五個(gè)主因子完全保留了原始數(shù)據(jù)的信息，以此五個(gè)主因子分析可大大減少原始數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。

從旋轉(zhuǎn)后的因子載荷表（見表4）可以看出，第一個(gè)主因子（F1）上占有較高載荷的因子為：GDP增長(zhǎng)率、萬元工業(yè)增加值用水量、用水總量、人均生活用水量、第一產(chǎn)業(yè)用水率、生態(tài)用水率、農(nóng)田灌溉畝均用水量、萬元GDP用水量、城鎮(zhèn)生活污水處理量、人均GDP、人均水資源量、城市化率、用水普及率、萬元工業(yè)增加值廢水排放量、工業(yè)固廢綜合利用率，主要反映的是水資源量和用水方式的影響，可以解釋為水資源和用水安全因子；第二個(gè)主因子（F2）上占有較高載荷的因子為：水的生產(chǎn)和供應(yīng)投資、各類蓄水工程蓄水總量、生活自來水供水率，主要反映的是供水的影響，可以解釋為供水安全因子；第三個(gè)主因子（F3）上占有較高載荷的因子為：水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面達(dá)標(biāo)比例、城區(qū)污水處理率，主要反映的是水環(huán)境質(zhì)量的影響，可以解釋為水環(huán)境安全因子；第四個(gè)主因子（F4）上占有較高載荷的因子為：降水量、洪澇災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失，主要反映的是對(duì)洪澇自然災(zāi)害的治理能力，可以解釋為洪澇災(zāi)害安全因子；第五個(gè)主因子（F5）上占有較高載荷的因子為建成區(qū)綠化覆蓋率和水利管理投資，主要反映的是水安全管理的影響，可以解釋為水安全管理因子。

從表3中可以看出，水資源和用水安全因子（F1）的貢獻(xiàn)率為56.87%，供水安全因子（F2）的貢獻(xiàn)率為14.14%，水環(huán)境安全因子（F3）的貢獻(xiàn)率為10.46%，洪澇災(zāi)害安全因子（F4）的貢獻(xiàn)率為10.39%，水安全管理因子（F5）的貢獻(xiàn)率為8.14%。此五個(gè)因子可以看做是成都城市水安全的主要影響因素。

四、特大城市水安全保障的

約束問題

根據(jù)五個(gè)主要因子在2010～2015年得分的變化情況和成都發(fā)展趨勢(shì)的要求，成都城市水安全保障的約束問題有五個(gè)。

（一）水資源短缺問題嚴(yán)峻

水資源和用水安全因子（F1）的貢獻(xiàn)率為56.87%，水資源與用水安全因子是成都城市水安全保障最重要的影響因子。2013～2015年因子得分逐漸減小，說明水資源和用水安全壓力逐漸增大。2015年成都人均水資源量452立方米，已經(jīng)低于世界公認(rèn)的500立方米極度缺水標(biāo)準(zhǔn)，主要表現(xiàn)為工程性缺水、區(qū)域性缺水、水質(zhì)性缺水和配置性缺水問題，河道生態(tài)用水量和用水總量控制指標(biāo)已經(jīng)不足。特別是成都天府新區(qū)、天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)及臨空港經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)的加快推進(jìn)，相關(guān)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)將迎來快速發(fā)展期，預(yù)計(jì)到2020年，僅天府新區(qū)水資源缺口將達(dá)約3.42億立方米。

（二）供水安全保障壓力大

根據(jù)供水安全因子（F2）歷年得分情況，2011年后，得分情況逐漸減少，說明成都供水安全保障壓力逐漸增大。目前，成都供水水源較單一，中心城區(qū)和多個(gè)區(qū)（市）縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水源均來自岷江，集中飲用水備用水源不足，應(yīng)對(duì)水安全突發(fā)事件能力較為薄弱。歷年來成都供水投資并未有大幅度增加，加上水資源開發(fā)強(qiáng)度已達(dá)80%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)際公認(rèn)的40%水資源開發(fā)警戒線，各類蓄水工程的容量已不能滿足經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要。

（三）水環(huán)境安全保障仍需增強(qiáng)

根據(jù)水環(huán)境安全因子（F3）歷年得分情況，成都水環(huán)境安全并未有太大改善。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，成都水環(huán)境總體質(zhì)量有所改善，但是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，新的水環(huán)境問題不斷出現(xiàn)，水環(huán)境治理壓力不斷增加，水環(huán)境安全保障能力仍需增強(qiáng)。隨著城市不斷發(fā)展，成都河道形態(tài)受到影響，部分河渠的灌溉、景觀功能消失，僅剩下區(qū)間排洪功能，另有部分河渠演變?yōu)榧{污通道，特別是中心城區(qū)現(xiàn)狀污染物入河量大于納污能力，加上河道生態(tài)環(huán)境用水缺乏，黑臭河道溝渠治理難度較大。

（四）洪澇災(zāi)害安全保障責(zé)任重大

根據(jù)分析結(jié)果，2010～2015年成都洪澇災(zāi)害安全因子得分逐漸增加，說明洪澇災(zāi)害安全保障能力逐漸增強(qiáng)。但是隨著城鎮(zhèn)化高速發(fā)展、城市下墊面硬化和熱島效應(yīng)加劇，在遭遇極端天氣和強(qiáng)降雨的情況下，內(nèi)澇威脅仍然存在。另外，成都地處龍門山斷裂帶東緣，西部龍門山和東部龍泉山區(qū)存在多處地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，“十三五”時(shí)期，成都提出了建設(shè)全面體現(xiàn)新發(fā)展理念的國(guó)家中心城市的戰(zhàn)略目標(biāo)，對(duì)城市整體品質(zhì)提出了更高的要求，也對(duì)主要江河堤防防洪和山洪地質(zhì)災(zāi)害安全保障提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。

（五）水安全管理能力仍需提升

成都水安全管理因子（F5）歷年得分并未明顯改善，水安全管理機(jī)制尚未完全理順。成都水利管理投資額歷年變化不大，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展不適應(yīng)，水安全基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)社會(huì)資金以及金融資本吸引力不強(qiáng)，市場(chǎng)多元化、多渠道投資渠道尚未形成。

五、特大城市水安全

保障體系構(gòu)建思路

（一）高效集約的用水安全保障體系

落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度，健全取用水總量控制指標(biāo)體系，建設(shè)城市用水總量控制目標(biāo)體系，嚴(yán)格控制用水總量。加強(qiáng)需水管理，推進(jìn)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)水，實(shí)施高效農(nóng)業(yè)節(jié)水行動(dòng)，推廣應(yīng)用渠道防滲、管道輸水、噴灌、微灌等節(jié)水灌溉技術(shù)；加強(qiáng)工業(yè)節(jié)水，結(jié)合《四川省用水定額》修訂工作，確定全市高耗水行業(yè)企業(yè)名單及產(chǎn)品名單，制定并完善成都高耗水行業(yè)的取水定額；對(duì)不達(dá)標(biāo)的城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)進(jìn)行更新和改造，使供水管網(wǎng)漏損率降至10%以下；建設(shè)海綿城市，增加對(duì)雨洪等資源的利用率。推進(jìn)水生態(tài)文明試點(diǎn)城市建設(shè)和節(jié)水型社會(huì)載體創(chuàng)建，培養(yǎng)公民節(jié)水意識(shí)，構(gòu)建節(jié)水型生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式，形成高效集約的節(jié)約用水保障體系。

（二）安全優(yōu)質(zhì)的全域供水安全保障體系

依托現(xiàn)有供用水格局，構(gòu)建完善的全域供水保障體系。以增強(qiáng)本地水、提高過境水、擴(kuò)大非常規(guī)水利用為主要手段，建設(shè)供水水源工程，增加全域供水能力、優(yōu)化供水結(jié)構(gòu)。推進(jìn)自來水廠和配套供水管網(wǎng)建設(shè)，提高城鄉(xiāng)一體化供水體系建設(shè)，完善“中心城區(qū)集中供水、近郊區(qū)水量補(bǔ)差、遠(yuǎn)郊區(qū)自成體系”的全域供水格局。加強(qiáng)飲水安全體系的建設(shè)和監(jiān)管，通過加強(qiáng)飲用水源保護(hù)，強(qiáng)化水廠生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)管，加密出廠水、管網(wǎng)末梢水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)從水源到水龍頭全過程監(jiān)管的供水水質(zhì)安全保障。

（三）和諧生態(tài)的水環(huán)境安全保障體系

核定成都 “河、湖、庫(kù)”水功能區(qū)納污能力，構(gòu)建合理的城市水網(wǎng)體系。開展河湖濕地水生態(tài)修復(fù)，構(gòu)建城市生態(tài)圈，增加水面面積和蓄水能力，提升水生態(tài)品質(zhì)和水資源利用效率。提升污水處理廠網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，新建城區(qū)實(shí)施雨污分流排水體制。提升污泥處理處置能力，推進(jìn)污泥穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置。采取截污控源、治理內(nèi)源，活水循環(huán)、清水補(bǔ)給，凈化水質(zhì)、生態(tài)修復(fù)等措施，對(duì)城市黑臭水體實(shí)施綜合整治。改善農(nóng)村水環(huán)境和河流生態(tài)，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)水環(huán)境治理由流域治理向全域治理轉(zhuǎn)變，構(gòu)建和諧共生的城鄉(xiāng)水環(huán)境安全保障體系。

（四）完備可靠的防汛減災(zāi)安全保障體系

綜合采取堤防建設(shè)與河道疏浚相結(jié)合，工程措施和非工程措施相結(jié)合，整治江河與綜合利用相結(jié)合，防洪工程建設(shè)與洪水資源利用相結(jié)合，防洪達(dá)標(biāo)與景觀環(huán)境生態(tài)效益相結(jié)合的措施，使全域的江河洪水、城市內(nèi)澇、山洪災(zāi)害得到有效控制和解決。充分利用水庫(kù)工程、防洪工程作用，建立全河道防洪治理體系；分類推進(jìn)海綿城市建設(shè)，增加城市建成區(qū)降雨就地消納和利用率；以防為主，防治結(jié)合，擴(kuò)展城區(qū)暴雨內(nèi)澇監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，提高山洪災(zāi)害綜合防治能力。構(gòu)建 “一城、兩江、三區(qū)、五河、七鎮(zhèn)”的全域防洪總體布局，形成覆蓋全域的防洪減災(zāi)保障體系。

（五）良性發(fā)展的新型水安全管理保障體系

全面推行“河長(zhǎng)制”，設(shè)立總河長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo)下“三級(jí)黨政、四級(jí)管理”的市、縣、鎮(zhèn)、村四級(jí)河長(zhǎng)管理體系，推動(dòng)水資源管理、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復(fù)、水域岸線及堤防管護(hù)工作順利開展，實(shí)現(xiàn)江河湖庫(kù)科學(xué)治污、有效管理、依法保護(hù)和合理利用。推進(jìn)水安全保障投資供給側(cè)改革，探索拓寬水安全保障設(shè)施建設(shè)資金來源渠道，鼓勵(lì)和吸引社會(huì)資本投入建設(shè)，積極發(fā)展PPP等新型水安全保障項(xiàng)目融資模式。強(qiáng)化水安全管理科技創(chuàng)新，加強(qiáng)先進(jìn)實(shí)用水安全管理技術(shù)的研發(fā)與推廣，鼓勵(lì)建設(shè)水安全管理高新技術(shù)研究中心，組建專門機(jī)構(gòu)，搭建水安全管理科技信息平臺(tái)，推動(dòng)信息化與水安全管理現(xiàn)代化的深度融合。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳雷.新階段的治水興水之策[J].求是，2013（2）：56-58.

[2]謝中起，呂明豐，龍翠翠.淺談當(dāng)前城市水資源現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策.綠色大世界，2007（Z1）：83-84.

[3]洪陽.中國(guó)21世紀(jì)的水安全[J].環(huán)境保護(hù)，1999（10）：29-31.

[4]成建國(guó)，楊小柳，魏傳江等.論水安全[J].中國(guó)水利，2004（1）：21-23.

[5]陳紹金，施國(guó)慶，顧琦儀.水安全系統(tǒng)的理論框架[J].水資源保護(hù)，2005（3）：9-11.

[6]張翔，夏軍，賈紹鳳.水安全定義及其評(píng)價(jià)指數(shù)的應(yīng)用[J].資源科學(xué)，2005（3）：145-149.

[7]劉夢(mèng)，姜世中，王芳香.基于熵權(quán)物元模型的成都市水安全評(píng)價(jià)[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，22（11）：78-81.

[8] Hanne S，Lars K P，Dale R，et al. Discursive biases of the environmental research framework DPSIR[J].Land Use Policy，2008（25）：116-125.

[9]黃玉寶，徐剛，王虎.基于熵權(quán)法的重慶市水安全時(shí)間變化研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（5）：127-133.

Abstract：Water security of megalopolis influence on its economic and social safety， and it is an important foundation for sustainable development. Take Chengdu as a typical example， this paper use the model of DPSIR to establish the index system of water security assessment in Chengdu. Some important factors and constraints are selected through the principal component analysis， and the water safeguarding system is ultimately built on five systems. This paper in order to providing some reference for the construction of water safety system of megalopolis.

Keywords：Megalopolis；Water security；Safeguarding system；DPSIR model；Principal Component Analysis ；Chengdu

（收稿日期：2017-05-31 責(zé)任編輯：垠 喜）