趙鳴雁

摘要： 城市水資源供需矛盾日益加劇，水資源的瓶頸對我國的城市發(fā)展的制約作用日漸明顯。我國的城市節(jié)水管理，應(yīng)盡可能不斷提高水的利用效率。針對干旱的海河流域城市，運用TOPSIS法，從城市、用水戶和用水器具的尺度進行了多尺度水資源高效利用評價體系研究。

Abstract： The contradiction between supply and demand of urban water resources is increasing day by day， and the bottleneck of water resources restricts the urban development of China. China's urban water-saving management should be as much as possible to improve water use efficiency. Based on the TOPSIS method， a multi-scale evaluation system for efficient utilization of water resources in the Haihe River Basin was established from city， water users and water appliances.

關(guān)鍵詞： 多尺度；高效用水；TOPSIS法

Key words： multi-scale；high efficiency water use；TOPSIS method

中圖分類號：TU991 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）35-0036-03

0 引言

一般而言，水文尺度包括空間尺度和時間尺度。以尺度的大小通常分為微觀尺度、中觀尺度和宏觀尺度三類。不同的水文過程發(fā)生在不同的尺度上，并且每一尺度上的（主導(dǎo)）優(yōu)勢過程不同，隨著尺度變化。在水文尺度轉(zhuǎn)換問題中一個十分關(guān)鍵且尚未解決的難題是如何把不同的時空尺度聯(lián)系起來，實現(xiàn)宏觀和微觀的水文過程在尺度上的銜接與綜合。在尺度轉(zhuǎn)換存在的問題是不同尺度建立的基本理論和確定的重要參數(shù)不能互相移植的主要原因。

很多學(xué)者對多尺度評價的問題進行了研究[1-2]。白衛(wèi)國等[3]應(yīng)用層次分析法，建立草地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的評價模型和評價指標(biāo)體系，并首次對評價指標(biāo)體系在中國西部-區(qū)域-地區(qū)三種尺度上進行尺度擴展作了探索。

學(xué)者對水資源的評價進行了相關(guān)研究[4-13]。劉毅等[14]基于可持續(xù)發(fā)展理念，分析了水資源可持續(xù)利用的特征，構(gòu)建了評價水資源可持續(xù)利用的評價指標(biāo)體系，從水資源現(xiàn)狀、水資源利用效率、水資源可持續(xù)利用壓力和水資源可持續(xù)利用能力四個方面對水資源可持續(xù)利用狀況進行了綜合評價。城市節(jié)水的最佳發(fā)展方向是可持續(xù)發(fā)展，正確評價城市現(xiàn)階段的節(jié)水水平對制定今后切實可行的節(jié)水目標(biāo)、計劃、政策以及水資源的開發(fā)、利用、管理的決策有重要作用。

目前，對水資源效率的評價是從單方面進行的，缺乏對水系統(tǒng)多方面的綜合分析和評價，建立的評價指標(biāo)體系缺乏多尺度擴展，用水效率的多尺度評價尚不多見。本研究從器具、用水戶、城市等多種尺度建立模型，對城市水資源利用效率加以評價。在識別出在器具、用水戶、城市等不同尺度下影響水資源效率的主要因子，建立安全高效用水基礎(chǔ)理論體系的基礎(chǔ)上，從器具、用水戶、城市多種尺度，采用系統(tǒng)評價方法建立城市水資源利用效率評價模型。

1 城市高效用水評價指標(biāo)的構(gòu)建原則

城市高效用水的主要環(huán)節(jié)為：自然水體、輸入管道、供水廠、配水管網(wǎng)、用戶、排放。城市節(jié)水的重點環(huán)節(jié)為供水廠用水、配水網(wǎng)漏失、各類用戶的用水。城市的用水效率評價，需要綜合考慮城市的用水情況。

城市節(jié)水水平評價應(yīng)堅持可持續(xù)發(fā)展原則，城市高效用水評價指標(biāo)體系的構(gòu)建遵循以下原則：①力求全面。所選指標(biāo)盡量涵蓋城市用水的各個環(huán)節(jié)；②體現(xiàn)層次。所選指標(biāo)既能反映總體情況，又能反映各分類、各單項情況；③相對獨立。所選每個指標(biāo)均反映一個側(cè)面情況，指標(biāo)之間盡量不重復(fù)交叉； ④定性與定量相結(jié)合。所選指標(biāo)即有定性描述的，又有可量化的；⑤綜合性與單項性相結(jié)合：所選指標(biāo)既有反映綜合情況的，又有反映單項情況的；⑥可比性。一個城市的用水效率水平，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、水資源條件以及各個行業(yè)現(xiàn)狀技術(shù)工藝的限制，用水效率水平各不相同。

2 評價方法-理想點（TOPSIS）方法

TOPSIS首先是由Hwang and Yoon[15]提出的用于解決多準(zhǔn)則決策問題的方法。TOPSIS法的基本原理是借助于多準(zhǔn)則決策問題的“理想解”和“負(fù)理想解”來排序，以確定各方案的優(yōu)劣?！袄硐虢狻笔侵敢辉O(shè)想的最優(yōu)解（理想方案），其各項指標(biāo)值均達到各方案中的最優(yōu)值；“負(fù)理想解”則相反。將各處理（方案）的實際解（多項指標(biāo)）與理想解及負(fù)理想解作比較，若某一方案的解最靠近理想解，同時又遠離負(fù)理想解，則該解即為方案中的最優(yōu)解，對應(yīng)的處理即為最優(yōu)方案。

對于本文的高效用水評價來說，方案就是各城市（用水戶或器具）用水情況，多準(zhǔn)則特性指各評價指標(biāo)對應(yīng)的指標(biāo)值用xij表示，i=1，2，…，m，j=1，2，…，n，則可得到有限方案的多目標(biāo)評價矩陣 X=（xij）m×n，可用TOPSIS進行求解。

3 多尺度高效用水評價

不同尺度上，水資源有效利用的代表的含義不同。不同尺度評價時，所選擇的指標(biāo)也應(yīng)有差異，針對不同的對象選取不同的評價指標(biāo)。在考慮指標(biāo)體系時，主要考慮指標(biāo)之間的非相關(guān)性和代表性。三個尺度的指標(biāo)體系在框架上具有相似性和關(guān)聯(lián)性，但在具體指標(biāo)選取上存在一定的差異。城市水資源利用效率是一個多層次、多目標(biāo)的系統(tǒng)，從不同的尺度得出的結(jié)論不盡一致；在同一尺度下，各項指標(biāo)的分析結(jié)果也難以完全統(tǒng)一。通過單一尺度或指標(biāo)并不能有效地反映城市水資源利用效率的高低。因此考慮從城市、居民用水戶和用水器具多種尺度建立評價模型，對城市水資源利用效率加以評價。

城市高效用水的評價（見表1），指標(biāo)的選擇既要反應(yīng)整個城市的節(jié)約用水水平，又要體現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活不同方面的用水狀況。

反應(yīng)整個城市用水效率的綜合指標(biāo)，主要包括人均水資源量，水質(zhì)達標(biāo)率，城市人均綜合用水量，再生水利用率，城市污水處理率，自來水漏失率。

反應(yīng)城市工業(yè)用水的指標(biāo)，主要有萬元GDP耗水量和工業(yè)用水重復(fù)利用率。萬元GDP耗水量，是一項綜合經(jīng)濟效果的水量指標(biāo)，反應(yīng)了工業(yè)用水的宏觀水平。工業(yè)用水重復(fù)利用率能夠反應(yīng)工業(yè)用水的重復(fù)利用程度，是評價城市工業(yè)用水的重要指標(biāo)。

生活用水方面，節(jié)水器具的普及率。

城市居民用水戶高效用水評價指標(biāo)體系（見表2），包括飲用水拖地和掃衛(wèi)生（含餐具洗刷），洗浴，洗衣服，沖廁。

用水器具高效用水評價指標(biāo)體系（見表3），包括用水量（每日），價格，用戶的接受程度。

針對這些指標(biāo)的特征值，計算城市的高效用水評價，則存在越大越優(yōu)和越小越優(yōu)兩種情況，采用相對模糊數(shù)學(xué)進行計算。選用8個因子作為評價指標(biāo)。

對目標(biāo)進行規(guī)格化處理，對效益性和成本性目標(biāo)分別計算如下：

4 結(jié)語

通過對生活用水器具馬桶的改變，使用更節(jié)水型的馬桶，從器具、用水戶和城市的不同尺度對用水效率進行評價。分析以下情境下的用水效率及其尺度轉(zhuǎn)換，將6L型馬桶更換為3/6L型。根據(jù)對人的用水行為的調(diào)研，人均日用大小便次數(shù)，進行測算。每個人的器具日用水量由42L 減少至24L，用水效率提高。相應(yīng)的用水器具改變后，相對用水戶尺度而言，其指標(biāo)值個人每日沖廁的平均水量減少，其相應(yīng)的用水效率提高。相對城市尺度而言，其指標(biāo)值居民節(jié)水器具普及率和每日人均用水量相應(yīng)改變，普及率越大越優(yōu)，而每日人均用水量越小越優(yōu)，因此馬桶更換為更節(jié)水型馬桶后，城市的用水效率相應(yīng)提高。

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