李鐵男，董 鶴，徐柳娟，高娟娟

(黑龍江省水利科學(xué)研究院， 哈爾濱 150000)

水資源屬于國家所有，具有重要的生態(tài)功能和資源功能。水權(quán)是建立在水資源公有基礎(chǔ)上的一種使用獲益權(quán)[1]。本文水權(quán)確權(quán)工作的主要目的是確定五常市縣域水資源的空間范圍，分清水資源所有權(quán)、使用權(quán)及確權(quán)水量，明晰水權(quán)的歸屬關(guān)系和權(quán)利義務(wù)。進行水權(quán)分配對健全自然資源資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)制度、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、倒逼產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、建立健全水市場、節(jié)約集約利用資源、保護水生態(tài)空間具有重要促進作用，對完善現(xiàn)代水治理體系具有重要意義。

層次分析法是一種實用的多準則決策方法，本文通過構(gòu)建水量分配數(shù)學(xué)模型將生活、農(nóng)業(yè)、非農(nóng)生產(chǎn)、生態(tài)四類不同性質(zhì)用水的權(quán)重表示為有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，通過判斷對決策方案的優(yōu)劣進行排序[2]。

1 水權(quán)分配數(shù)學(xué)模型

1.1 建立水量分配指標體系

初始水權(quán)分配在區(qū)域人口、社會、經(jīng)濟及生態(tài)環(huán)境等協(xié)調(diào)發(fā)展中起決定性作用。選擇指標體系時應(yīng)兼顧其代表性、關(guān)聯(lián)性、獨立性、易于量化、簡單、直觀和實用性等因素[3]。依據(jù)上述原則本文共選擇10個指標：產(chǎn)水因素、地域因素、人口增長、糧食安全、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動率、現(xiàn)狀供水、經(jīng)濟發(fā)展、經(jīng)濟效益、用水效益及合理用水。指標選擇情況見表1。

表1 評判指標及計算公式

1.2 水權(quán)分配層次結(jié)構(gòu)圖

組成水權(quán)層次結(jié)構(gòu)的有：目標層(水資源總量)、準則層(包括自然準則、社會準則、經(jīng)濟準則及環(huán)境準則)、評估指標層

(由表1所列的代表性評判指標體系組成[3])和被評判分區(qū)層(最終分配目標)組成。下圖1[3-5]為初始水權(quán)分配層次結(jié)構(gòu)圖。

圖1 水權(quán)分配層次結(jié)構(gòu)圖

1.3 計算各層元素的相對權(quán)重

本文通過建立水權(quán)分配層次結(jié)構(gòu)圖，明確層與層間的隸屬關(guān)系。構(gòu)造判斷矩陣，從而算得“評判準則”、“評判指標”的權(quán)系數(shù)。

表2 初始水權(quán)分配評判指標的權(quán)系數(shù)計算公式

各單項評判指標的最終權(quán)重為：Ai·Bj·Ck。

1.4 評判指標優(yōu)先序等級

評判指標優(yōu)先序等級即對評判指標進行優(yōu)先程度排序。綜合國內(nèi)、外初始水權(quán)分配的大量理論及實踐經(jīng)驗，考慮黑龍江省五常市水權(quán)分配實際情況，將優(yōu)先權(quán)分為：“絕對優(yōu)先”、“優(yōu)先”、“適當優(yōu)先”、“適當置后”、“置后”、“基本無權(quán)”6個等級，取值在0～10之間，見表3。

1.5 評判指標優(yōu)先權(quán)權(quán)系數(shù)計算

在確定各評判指標的相對權(quán)重及優(yōu)先序等級后，即可對評判準則、評判指標的優(yōu)先權(quán)系數(shù)進行計算，計算公式如下：

Em=∑AiBjCkDm

(1)

式中：Em為第m分區(qū)總優(yōu)先權(quán)系數(shù)；Ai為第i類準則權(quán)數(shù)(i=1,2,3)；Bj為第j類因素權(quán)數(shù)(j=1,2,3,…,9)；Ck為第k項指標權(quán)數(shù)(k=1,2,3,…,10)；Dm為第m分區(qū)第k項指標優(yōu)先序等級(k=1,2,3,…,10，Dm=0～10)；Em/∑E為第m分區(qū)的水權(quán)分配比例。

2 黑龍江省五常市基本情況

五常市位于黑龍江省南部地區(qū)，地域西北傾斜呈狹長形，北部接壤松嫩平原。五常市平均年徑流總量為34 億m3，多年平均降水量為625 mm，年徑流深為500～1 000 mm。五常市是典型的農(nóng)業(yè)、水利大市，全市共有各類灌區(qū)3 732 處。為適應(yīng)我國農(nóng)村水利建設(shè)的新形勢，五常市組建了基層水利服務(wù)機構(gòu)和農(nóng)民用水合作組織，在水資源管理和水利工程運行中發(fā)揮了積極作用。

表3 評判指標優(yōu)先序等級

本文通過分析五常市縣域內(nèi)當?shù)氐乇硭?、淺層地下水、域外調(diào)水等各種水源情況[6]。以五常市“三條紅線”用水總量控制目標為限定條件，通過收集整理縣域內(nèi)社會、經(jīng)濟、水文水資源、供水與用水現(xiàn)狀等詳細資料，建立水權(quán)確權(quán)工作數(shù)據(jù)庫，確定縣域內(nèi)可分配水總量。通過收集資料和對數(shù)據(jù)進行分析，確定五常市縣域可分配水總量為133 900 萬m3，其中地下水可分配水總量為26 735 萬m3，地表水可分配水總量為107 165 萬m3。

3 黑龍江省五常市水權(quán)分配

本文針對五常市生活用水、生態(tài)用水、非農(nóng)生產(chǎn)用水、農(nóng)業(yè)用水及預(yù)留水量進行初始水權(quán)分配。

3.1 評判指標及權(quán)重系數(shù)計算

3.1.1 評判指標選擇

根據(jù)黑龍江省五常市水資源特點，本文選取的評判指標為：①“影響水量因素”：地下水水權(quán)分配的核心因素，地下水水權(quán)依附于土地所屬；②“地域因素”：主要體現(xiàn)在對城鎮(zhèn)供水中，當在城區(qū)以外取水源時，是一個需要考慮的因素；③“人口變化”：是地區(qū)人口增長情況，是比較重要的因素；④“用水安全”：比較重要的因素，是取水安全要考慮的因素，該項指標權(quán)重大于地域因素、現(xiàn)狀供水因素；⑤“產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素”：不是很重要的因素，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動率增加會使經(jīng)濟總量增加；⑥“尊重現(xiàn)狀”：是現(xiàn)狀供水情況，水資源利用情況，是比較重要的因素；⑦“經(jīng)濟發(fā)展”經(jīng)濟發(fā)展對供水的影響，主要體現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展對水利工程的影響，不是一個很重要的因素；⑧“經(jīng)濟效益”因素：經(jīng)濟效益的多少與供水條件的好壞有直接關(guān)系，是需要適當考慮的因素；⑨“土壤鹽堿化”因素：土地次生鹽堿化對水質(zhì)的影響，由于地域因素，不是很重要的因素；⑩“水質(zhì)污染”因素：水質(zhì)污染的程度直接影響到供水安全，是比較重要的因素。

3.1.2 權(quán)重系數(shù)計算

本文通過構(gòu)造判斷矩陣，依據(jù)層次結(jié)構(gòu)圖分層確定各評判指標的權(quán)重系數(shù)。并對各評判指標進行兩兩比較，根據(jù)比較后的重要程度進行比例標度賦值，最后采用方根法計算判斷矩陣的特征向量W，將評判指標歸一化[7]。計算公式如下：

(2)

式中：(AW)i為第i個元素；λmax為最大特征根值。

通過對判斷矩陣進行一致性檢驗，可評判所構(gòu)造的判斷矩陣的合理性。按如下步驟進行檢驗：

(1)一致性指標C.I.。

(3)

式中：n為判斷矩陣的階數(shù)。

(2)平均隨機一致性指標。取多次重復(fù)進行隨機判斷矩陣特征值的算數(shù)平均值。

(3)一致性比例。

(4)

當C.R.≤0.1時，認為判斷矩陣合理，當C.R. >0.1時，需重新構(gòu)造判斷矩陣，并計算。

通過比較判斷可得如表4矩陣[8]，并計算出特征向量和最大特征值。其中：將B1(自然準則)與B2(社會準則)做比較，B1比B2很重要；將B2(社會準則)與B3(經(jīng)濟準則)做比較，B2比B3稍重要；將B3(經(jīng)濟準則)與B4(環(huán)境準則)做比較，B3比B4較重要。

由計算結(jié)果知滿足一致性檢驗標準，對B1、B2、B3、B4進行單排序，優(yōu)先權(quán)序為0.6、0.24、0.11、0.05。故層次總排序見表5。

從排序結(jié)果可知：影響水量因素0.48、地域因素0.12、人口變化因素0.04、用水安全因素0.02、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素0.14、尊重現(xiàn)狀因素0.03、經(jīng)濟發(fā)展因素0.03、經(jīng)濟效益因素0.08、土壤鹽堿化因素0.01、水質(zhì)污染因素0.04。

3.2 指標優(yōu)先序等級確定

按照上述原則，可得評價指標優(yōu)先序等級[9]，見表6。

4 水量分配計算

通過計算結(jié)果確定了總優(yōu)先權(quán)系數(shù)，再計算各類分配比例，最后得水量分配。并預(yù)留一定水量來滿足未來區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略用水需求和保障應(yīng)急調(diào)度[10]，也為水權(quán)有效期內(nèi)基本生活和生態(tài)環(huán)境需水的增長提供保障。本文預(yù)留水量結(jié)合五常市水資源利用現(xiàn)狀和各業(yè)用水情況，采用“三條紅線”確定的五常市用水總量控制目標的5%計算，確定預(yù)留水量。故總分配水量為：Q=127 205 萬m3。

表4 評判指標和權(quán)重系數(shù)

表5 層次總排序

表6 評價指標隸屬度

由上面計算結(jié)果知：生活、農(nóng)業(yè)、非農(nóng)、生態(tài)總優(yōu)先權(quán)系數(shù)分別為：0.28、9.79、0.31、0.11，故分配水權(quán)為：

計算結(jié)果見表7。

表7 用水量分配指標

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