河南省引黃受水區(qū)水資源利用效率綜合評價

張修宇 周瑩 楊淇翔 吳二輝

摘 要：河南省引黃受水區(qū)水資源嚴重短缺，建立水資源最大剛性約束制度，需要不斷提升水資源節(jié)約集約利用效率。為科學分析河南省引黃受水區(qū)14個地級市的水資源利用效率現(xiàn)狀，采用單一評價與組合評價相結(jié)合的循環(huán)修正評價法，從GDP、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、生態(tài)5個方面，進行水資源利用效率綜合評價和分指標單項評價。評價結(jié)果表明：河南省引黃受水區(qū)整體水資源利用效率不高，各地級市水資源利用效率差異較大;商丘、許昌、平頂山的水資源利用效率較高，濮陽、新鄉(xiāng)、濟源的較低，其余各地級市的處于中等水平。根據(jù)評價結(jié)果為河南省引黃受水區(qū)各地級市水資源利用效率的提高提出了針對性建議。

關鍵詞：引黃受水區(qū);水資源利用效率;循環(huán)修正評價法;河南省

中圖分類號：TV213.4;TV882.1

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.10.016

引用格式：張修宇，周瑩，楊淇翔，等.河南省引黃受水區(qū)水資源利用效率綜合評價[J].人民黃河，2021，43（10）：81-85.

Abstract： There is a serious shortage of water resources in the Yellow River diversion area of Henan Province. The establishment of the maximum rigid constraint system of water resources， and the realization of the requirements of determining the city， land， people and production by water， need to constantly improve the efficiency of economical and intensive use of water resources. In order to scientifically analyze the present situation of water resources utilization efficiency of 14 prefecture-level cities in the Yellow River diversion and water demand area of Henan Province， this paper adopted the circular correction evaluation method combining single evaluation and combination evaluation to carry out comprehensive evaluation and sub-index single evaluation of water resources utilization efficiency from five aspects of GDP， industry， agriculture， life and ecology. The evaluation results show that the overall water resources utilization efficiency of the Yellow River diversion and water consumption areas in Henan Province is not high， and the difference of water resources utilization efficiency among prefecture-level cities is greater. The water resources utilization efficiency of Shangqiu， Xuchang and Pingdingshan is higher， while that of Puyang， Xinxiang and Jiyuan is lower and the other prefecture-level cities are in the middle level. According to the evaluation results， some specific suggestions were put forward for improving the utilization efficiency of water resources in the prefecture-level cities of Henan Province.

Key words： Yellow River diversion area; water resources utilization efficiency; circular correction evaluation method; Henan Province

1 引 言

2019年9月18日，習近平總書記主持召開黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會，明確提出要推進水資源節(jié)約集約利用[1]。水資源節(jié)約集約利用就是要減少水資源的耗用量，推動用水方式由粗放向節(jié)約集約轉(zhuǎn)變，以最小的用水量獲取最大的效益，即提高水資源利用效率。提高水資源利用效率可以有效減少水資源的浪費，使有限的水資源發(fā)揮出最大的效益，保障水資源的可持續(xù)利用[2]。

為了解水資源利用效率狀況，必須進行水資源利用效率綜合評價。目前關于水資源利用效率的研究已有很多，Hu等[3]從多個視角對我國水資源利用效率進行研究，結(jié)果表明我國中部地區(qū)的水資源利用效率較低;Cao等[4]構(gòu)建了農(nóng)業(yè)用水效率評價的混合框架，并對中國31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的主要糧食作物（小麥、玉米和水稻）進行了框架實證研究;白惠婷等[5]采用模糊綜合評價模型對農(nóng)業(yè)園區(qū)水資源利用效率進行評價，發(fā)現(xiàn)該方法符合客觀實際，評價結(jié)果可靠;買亞宗等[6]利用數(shù)據(jù)包絡分析法建立了工業(yè)水資源效率評價模型，對有無環(huán)境約束下的工業(yè)用水效率進行對比分析，證明該方法可以反映我國各地區(qū)的工業(yè)用水效率在時間和空間上的差異化;鄧光耀[7]基于污水排放量分配研究了中國水資源利用效率測算方法，有利于實現(xiàn)控制污水排放量和水資源使用量的雙重目標;左其亭等[8]分析了全面建設小康社會進程中黃河流域水資源利用效率時空演變特征。

通過分析已有研究方法發(fā)現(xiàn)，單一方法的評價結(jié)果會與實際情況產(chǎn)生差異，因此本文利用循環(huán)修正評價法[9-10]，將幾種評價方法綜合起來，對河南省引黃受水區(qū)的水資源利用效率進行研究，以期為水資源節(jié)約集約利用提供參考。

2 研究方法

2.1 循環(huán)修正評價法

循環(huán)修正評價是基于單一評價、組合評價和一致性檢驗的綜合性評價方法，在循環(huán)評價的過程中將不具有一致性的評價結(jié)果綜合成具有一致性的結(jié)果。在進行循環(huán)修正評價時，首先要選取具有代表性和綜合性的評價指標，然后利用單一評價方法進行評價。由于不同單一評價方法各有側(cè)重，使其評價結(jié)果存在一定的差異，因此需要檢驗各評價結(jié)果是否符合一致性。若檢驗結(jié)果符合一致性，則可采用此評價結(jié)果;若幾種單一評價結(jié)果不符合一致性，則需在單一評價結(jié)果的基礎上采用組合評價方法進行評價，得到組合評價結(jié)果后要再一次進行一致性檢驗，若仍不符合一致性，則需循環(huán)進行組合評價，直到得出具有一致性的評價結(jié)果。

2.2 評價指標選取

根據(jù)河南省引黃受水區(qū)水資源現(xiàn)狀以及經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，按照指標數(shù)據(jù)的可獲取、可量化、系統(tǒng)性、層次性等原則[11]， 構(gòu)建河南省水資源利用效率評價指標體系（見表1）。

2.3 單一評價方法

單一評價方法有層次分析法、主成分法、序關系法、熵值法、均方差法、離差法、模糊評價法等。本文選擇熵值法、均方差法和離差法這3種客觀評價方法對河南省引黃受水區(qū)水資源利用效率的各項評價指標進行賦權(quán)，根據(jù)各評價指標之間的差異程度來確定權(quán)重。首先按照評價指標的屬性將其觀測值標準化，然后計算指標權(quán)重，最后計算出得分。

（1）熵值法[12]。通過判斷指標的離散程度來確定該指標的權(quán)重，離散程度越大，則該指標對綜合評價的影響就越大，所占的權(quán)重也越大。權(quán)重的計算公式為

（2）均方差法[13]。均方差即標準差，可以反映個體間的差異。權(quán)重的計算公式為

（3）離差法[14]。根據(jù)變量值的平均數(shù)和標準差制定評價標準的一種方法。權(quán)重的計算公式為

式中：mk為第k個指標的權(quán)重;n為被評價對象的數(shù)量;l為指標個數(shù);aik為第i個被評價對象第k個指標標準化處理后的數(shù)值;ajk為第j個被評價對象第k個指標標準化處理后的數(shù)值。

2.4 一致性檢驗

幾種單一評價方法從不同的角度進行評價，其結(jié)果可能存在一些差異，但是對于同一個被評價對象而言，評價結(jié)果必須具有一致性。本文采用Spearman相關系數(shù)檢驗法來檢驗評價結(jié)果的一致性，該方法是一種非參數(shù)檢驗方法，用于度量變量之間的依賴性。

設定原假設H0xy：x、y兩種評價結(jié)果不相關;備擇假設H1xy：x、y兩種評價結(jié)果相關。

假設用m種組合評價方法對n個被評價對象進行評價，Spearman等級相關系數(shù)rxy的計算公式[15]為

式中：zix為第i個被評價對象在第x種組合評價方法下的名次;ziy為第i個被評價對象在第y種組合評價方法下的名次。

給定顯著性水平α（本文取0.01），當rxy>1-α時，拒絕原假設，即x、y兩種方法的評價結(jié)果具有一致性;當rxy<1-α時，接受原假設，即x、y兩種方法的評價結(jié)果不具有一致性。每兩種評價方法都要進行一致性檢驗，當所有方法都兩兩具有一致性時，稱這時的評價結(jié)果具有一致性，符合要求。

2.5 組合評價

組合評價[16]的中心思想是當采用多種單一評價方法對同一對象進行評價，得出的結(jié)果明顯不合理、不具有一致性時，將單一方法的不同評價結(jié)果進行組合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，形成具有一致性的評價結(jié)果。

（1）平均值法。第i個被評價對象的得分計算公式為

式中：A-i為用平均值法計算的第i個被評價對象的得分;aip為第i個被評價對象在第p種方法所排的名次。

（2）Borda法[17]。Borda法遵循少數(shù)服從多數(shù)的原則，第i個被評價對象的得分為

（3）Compeland法。Compeland法是區(qū)分“優(yōu)劣”和“相等”的方法，第i個被評價對象的得分為

式中：ci為用Compeland法計算的第i個被評價對象的得分。

（4）模糊Borda法[18]。模糊Borda法在組合時同時考慮得分的差異以及排序的差異。

式中：Di為用模糊Borda法計算的第i個被評價對象的得分;gip為第i個被評價對象在第p種方法的得分;μip為第i個被評價對象在第p種方法屬于“優(yōu)”的隸屬度;Wip為模糊頻率;h為第p種方法的名次;Qip為第p種方法的名次轉(zhuǎn)化的得分。

若出現(xiàn)兩個對象得分相同的情況，則需分別計算兩個對象在不同方法得分的標準差，標準差小者更優(yōu)：

式中：i為第i個被評價對象所有得分的平均值。

3 應用實例

河南省是人口大省，水資源嚴重短缺，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，水資源供需矛盾日益尖銳。河南省多年平均水資源總量為全國水資源總量的1.4%;人均水資源占有量不及全國平均水平的1/5;單位面積耕地灌溉用水量不及全國平均水平的1/4。黃河橫穿河南省中北部，對沿黃兩岸地區(qū)人民的生產(chǎn)生活具有重要作用。河南省引黃受水區(qū)[19]是指河南省中北部引用黃河水的區(qū)域，包括鄭州、開封、洛陽、平頂山、安陽、鶴壁、新鄉(xiāng)、焦作、濮陽、許昌、三門峽、商丘、周口和濟源（省轄市，等同于地級市）14個地級市。

采用單一評價與組合評價相結(jié)合的循環(huán)修正評價法，對2019年河南省引黃受水區(qū)水資源利用效率進行綜合評價，所需數(shù)據(jù)主要來源于2019年《河南省水資源公報》、河南省引黃受水區(qū)各地級市水資源公報以及2020年《河南統(tǒng)計年鑒》。具體數(shù)據(jù)見表2。

3.1 單一評價結(jié)果

首先采用單一評價法對2019年河南省引黃受水區(qū)水資源利用效率進行評價。不同評價方法計算出的準則層各指標權(quán)重見表3，評價結(jié)果見表4。

5個指標權(quán)重大小排序為生態(tài)>農(nóng)業(yè)>生活>GDP>工業(yè)，說明生態(tài)用水效率對水資源利用效率影響最大，其次是農(nóng)業(yè)用水效率、生活用水效率、GDP用水效率，工業(yè)用水效率對水資源利用效率影響最小。

由表4可以看出，采用3種方法對同一個地級市進行評價時，產(chǎn)生了不同的評價結(jié)果。比如開封，用熵值法、均方差法、離差法進行評價的名次分別為12、11、11，明顯看出3種評價結(jié)果不具有一致性，這正是單一評價方法的不足之處。

令熵值法、均方差法、離差法分別為評價方法1、2、3，利用式（4）計算Spearman等級相關系數(shù)，得到r12= 0.982、r13=0.982、r23=1.000?？芍诮o定α=0.01的情況下，r12<1-α、r13<1-α，所以接受原假設H0，即方法1與方法2、方法1與方法3評價結(jié)果不具有一致性，需繼續(xù)使用組合評價法對這3種方法進行綜合，直至評價結(jié)果具有一致性。

3.2 組合評價結(jié)果

利用平均值法、Borda法、Compeland法、模糊Borda法4種組合評價方法對河南省引黃受水區(qū)水資源利用效率進行組合評價，結(jié)果見表5。

利用平均值法計算的開封與濟源得分相同，需要計算二者在不同方法得分的標準差。由式（12）計算得出開封的標準差為5.028、濟源的標準差為5.289，因此開封更優(yōu)。從表5可以看出，利用平均值法、Borda法、Compeland法、模糊Borda法這4種方法計算的最終排名完全相同，說明符合一致性要求，無需再進行Spearman相關系數(shù)檢驗。水資源利用效率排名前3的地級市分別為商丘、許昌、平頂山，水資源利用效率排名最后的3個地級市為濮陽、新鄉(xiāng)、濟源。

3.3 準則層各指標評價結(jié)果

2019年河南省引黃受水區(qū)各地級市水資源利用效率準則層的5個指標排名見表6。由表6可以看出，水資源利用效率排名是5個指標綜合的結(jié)果，不能僅通過某一指標的高低來決定。比如鄭州市，雖然其GDP用水效率排名第1，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水效率排名也比較靠前，但是生活用水效率很低（在14個地級市中排名13），導致其綜合排名僅為6，因此要注重提高生活用水效率，全民參與到節(jié)水行動中，發(fā)揮省會城市的帶頭作用。商丘、許昌、平頂山的水資源利用效率較高，濮陽、新鄉(xiāng)、濟源的較低，其余各地級市的處于中等水平。各地級市的水資源利用效率都有較為薄弱的方面，濟源、焦作、新鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)用水效率不高，可采取工程節(jié)水措施或調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)進行節(jié)水，大力推廣節(jié)水灌溉技術;濮陽、平頂山、洛陽工業(yè)用水效率不高，節(jié)水工藝和廢水處理技術落后，可加大重點企業(yè)節(jié)水改造力度，注重水資源重復利用;濟源、鄭州、三門峽生活用水效率不高，要加強節(jié)水宣傳，提高全民節(jié)水意識，大力推廣節(jié)水器具和技術;開封、鶴壁、濮陽生態(tài)用水效率不高，要進一步提高污水集中處理率。

4 結(jié) 語

本文以河南省引黃受水區(qū)14個地級市為研究區(qū)，建立了水資源利用效率評價指標體系并進行評價。結(jié)果表明，河南省引黃受水區(qū)整體水資源利用效率不高，各地級市水資源利用效率差距較大。商丘、許昌、平頂山的水資源利用效率較高，濮陽、新鄉(xiāng)、濟源的較低，其余各地級市的處于中等水平。提升區(qū)域整體水資源利用效率，首先應提升生態(tài)用水效率、提高污水集中處理率和中水回用水平，其次應提高農(nóng)業(yè)用水效率、生活用水效率、GDP用水效率，再次應提高工業(yè)用水效率?？傮w來講，水資源節(jié)約集約利用是在節(jié)約用水、保障生活用水、兼顧生態(tài)用水的前提下，用有限的水資源創(chuàng)造出更大的效益，實現(xiàn)水資源的高效利用。由于數(shù)據(jù)獲取受限，無法對所有影響水資源利用效率的因素進行一一分析，因此評價結(jié)果具有一定的局限性，今后需要在完善評價指標體系等方面進行深入研究。

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【責任編輯 張華興】