龔孟梨 王文暉 王媛媛

（山西水資源研究所有限公司 山西太原 030001）

0 引言

在城市化進(jìn)程快速推進(jìn)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展的時代背景下，水資源開發(fā)利用的需求極大增加[1]。早期的水資源安全評價主要通過單一指標(biāo)進(jìn)行評價，包括水資源壓力指數(shù)、水資源開發(fā)利用程度等[2-4]。隨著研究成果的不斷完善，水資源安全的內(nèi)涵也得到豐富，評價維度也得以增加。匯總前人研究成果，總結(jié)水資源安全評價內(nèi)涵主要包括三個方面：水量保障、可持續(xù)性保障以及水質(zhì)保障[5]。

水資源稟賦天然不足，時間空間分布不均，水供需矛盾尖銳，水生態(tài)脆弱，是山西省水資源的短板。水利部以水資管〔2020〕280 號文對黃河流域水資源超載地區(qū)暫停新增取水許可，山西省38 個縣域?yàn)榈叵滤d地區(qū)，臨汾市部分區(qū)縣為地表水超載地區(qū)，已經(jīng)形成了水資源條件與經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾激化的局面。為了貫徹習(xí)近平總書記2014 年3 月就保障國家水安全會議和2019 年9 月主持召開黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會“以水而定、量水而行”“把水資源作為最大的剛性約束”重要講話精神，應(yīng)盡快對山西省水資源安全狀況進(jìn)行評估，分析不同區(qū)域現(xiàn)狀水資源安全存在的問題，合理配置非常規(guī)水、黃河水、地表水、地下水水源，強(qiáng)化用水總量和強(qiáng)度雙控，加強(qiáng)水資源用途管制，切實(shí)保障河流生態(tài)用水，加快實(shí)施地下水超采治理和巖溶大泉保護(hù)。

1 水資源安全評價指標(biāo)體系的建立

根據(jù)水資源系統(tǒng)的特點(diǎn)及指標(biāo)體系建立的準(zhǔn)則，以區(qū)域“水資源量-用水效率-水生態(tài)”復(fù)合系統(tǒng)之間相互作用關(guān)系為切入點(diǎn)，建立3 個準(zhǔn)則層，分別為水量安全、水效安全和水生態(tài)安全。同時，選擇能體現(xiàn)水資源安全內(nèi)涵、發(fā)展?fàn)顟B(tài)及發(fā)展過程的因素為指標(biāo)：1）在水量安全準(zhǔn)則層，以“十四五”用水總量控制指標(biāo)及2025 年地下水用水總量管控指標(biāo)為約束條件，選取用水總量控制指標(biāo)開發(fā)利用程度、地下水管控指標(biāo)開發(fā)利用程度以及地表水開發(fā)利用率這3 個評價指標(biāo)。2）在水效安全準(zhǔn)則層，以提高用水、節(jié)水效率，不能因水的問題影響經(jīng)濟(jì)的可待續(xù)發(fā)展為前提，選取萬元GDP 用水量、萬元工業(yè)增加值用水量、單位面積灌溉用水量、城鎮(zhèn)人均綜合用水量、農(nóng)村人均綜合用水量這5 個評價指標(biāo)。3）在水生態(tài)安全準(zhǔn)則層，以維持水生態(tài)系統(tǒng)健康，保護(hù)水環(huán)境不受污染為前提，選取地下水超采面積占比、多余城市污水排放率、多余礦坑水排放率以及河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)率這4 個評價指標(biāo)。

建立的山西省水資源安全評價指標(biāo)體系見表1。

表1 水資源安全評價指標(biāo)體系

2 水資源安全綜合評價方法

2.1 評價方法

水資源安全綜合評價主要評價方法有層次分析法、熵權(quán)法、突變級數(shù)法、集對分析法、主成分分析法等[6-10]。本文采用熵值法計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重，熵是系統(tǒng)狀態(tài)不確定性的度量，用以度量信息量的大小。分別對具有正向影響和逆向影響的目標(biāo)提出其相應(yīng)的歸一化公式，對于任意給定的目標(biāo)其目標(biāo)值差異越大，說明它包含和傳輸?shù)男畔⒃蕉啵瑢δ繕?biāo)決策的影響力則較大；若差異小對目標(biāo)決策影響則較小。

由于在熵值法中運(yùn)用到了對數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值不能直接使用。為了合理解決負(fù)數(shù)造成的影響，對進(jìn)行歸一化處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行平移：

式中：Xij——平移后的數(shù)值；

xij——標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)值；

A——平移幅度。

1）計(jì)算各地市指標(biāo)所占比重：

式中：pij——第i 個地市指標(biāo)所占比重；

N——評價地市的個數(shù)。

2）計(jì)算各評價指標(biāo)的熵值：

式中：ej—第j 個評價指標(biāo)的熵值。

3）計(jì)算各評價指標(biāo)的權(quán)重：

式中：Wj——第j 個評價指標(biāo)的權(quán)重；

m——評價指標(biāo)的個數(shù)。

4）分別求出各地市水量安全、水效安全、水生態(tài)安全這3 個子系統(tǒng)的安全值以及整體水資源安全值：

式中：Ii——某評價地市的水量安全、水效安全、水生態(tài)安全以及水資源安全綜合評價值。

2.2 評價標(biāo)準(zhǔn)

參考相關(guān)研究成果，提出水資源安全評價標(biāo)準(zhǔn)[11-12]，見表2。

表2 水資源安全評價標(biāo)準(zhǔn)

3 山西省水資源安全綜合評價

3.1 研究區(qū)概況

本報告基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于《山西統(tǒng)計(jì)年鑒2020》《2020 年山西省水資源公報》《用水統(tǒng)計(jì)及調(diào)查分析（二〇二〇年度）》，各地級市有關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)見表3。

表3 山西省主要用水指標(biāo)表

3.2 各準(zhǔn)則層評估結(jié)果分析

依據(jù)水資源安全綜合評價方法，結(jié)合熵值法計(jì)算出的指標(biāo)權(quán)重，分別計(jì)算出水量安全、水效安全以及水生態(tài)安全值，見表4。

表4 各準(zhǔn)則層評估結(jié)果

水資源量評估方面，評估結(jié)果為“非常安全”的有陽泉市、臨汾市和長治市；評估結(jié)果為“安全”的有大同市、朔州市、忻州市、晉中市、運(yùn)城市、晉城市、呂梁市及太原市。

水資源利用效率評估方面，評估結(jié)果為“非常安全”的只有呂梁市；評估結(jié)果為“安全”的有大同市、朔州市、忻州市、長治市、晉中市、臨汾市及晉城市；評估結(jié)果為“基本安全”的有太原市、陽泉市和運(yùn)城市。

水生態(tài)評估方面，評估結(jié)果為“非常安全”的只有臨汾市；評估結(jié)果為“安全”的有朔州市及陽泉市；評估結(jié)果為“基本安全”的有大同市、忻州市、呂梁市、太原市、晉中市、長治市、晉城市及運(yùn)城市。

3.3 水資源安全評估結(jié)果分析

對于水資源安全這個目標(biāo)層，水量安全準(zhǔn)則層權(quán)重大于水生態(tài)安全準(zhǔn)則層和水效安全準(zhǔn)則層，水量安全作為區(qū)域水資源基礎(chǔ)用水安全問題，是水資源安全主要的驅(qū)動力量。同時，水資源短缺是區(qū)域水資源長期存在的問題，通過促進(jìn)用水效率性、效益型指標(biāo)的改善，節(jié)水效果明顯，可以間接反映在區(qū)域的水資源安全程度提升上。

依據(jù)水資源安全綜合評價方法，結(jié)合熵值法計(jì)算出的指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算出水資源安全評估值及評估結(jié)果，見表5。

表5 水資源安全目標(biāo)層評估結(jié)果

由表5 可見，評估結(jié)果為“非常安全”的是臨汾市，從準(zhǔn)則層來看，各方面條件均較好，但這是對整個臨汾市的評估，臨汾部分縣區(qū)是屬于地下水超采區(qū)，需要暫停新增取水許可，充分用足黃河水指標(biāo)，并進(jìn)行地下水超采區(qū)綜合治理。

評估結(jié)果為“基本安全”的是太原市和運(yùn)城市，這兩個地市水量安全、水效安全以及水生態(tài)安全評估等級分別為“安全”、“基本安全”、“基本安全”，需要通過技術(shù)創(chuàng)新等措施提高工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活用水效率，來降低水效安全風(fēng)險；同時，太原市和運(yùn)城市水量安全的前提是充分用足黃河水指標(biāo)，因此，要充分利用黃河水，加大地下水壓采力度，落實(shí)地下水超采治理措施，提高非常規(guī)水回用率，加大生態(tài)修復(fù)治理力度，來降低水生態(tài)安全風(fēng)險。

評估結(jié)果為“安全”的有大同市、朔州市、忻州市、陽泉市、呂梁市、晉中市、長治市、晉城市等剩余8 個地市。其中，大同市、長治市、忻州市和呂梁市水生態(tài)安全風(fēng)險較大，需要加大中水回用率，提高礦坑水回用率，以減少廢污水排放量，從而提高河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)率，提高水生態(tài)安全；陽泉市水效安全風(fēng)險較大，主要是城鎮(zhèn)人均綜合用水量及單位面積灌溉用水量評價指標(biāo)較大，需要提高公眾節(jié)水意識，加大節(jié)水力度，通過技術(shù)創(chuàng)新等措施提高工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活用水效率；晉中市和晉城市的地下水管控指標(biāo)開發(fā)利用程度及多余城市污水排放率指標(biāo)較大，需要加大中水回用率，同時充分利用黃河水指標(biāo)置換部分地下水以滿足2025 年地下水控制指標(biāo)，降低水資源安全風(fēng)險；朔州市水量安全風(fēng)險較大，需要嚴(yán)格控制用水總量，優(yōu)化水資源配置方案，同時在水量控制的前提下，進(jìn)一步加大節(jié)水力度，提高中水回用率，實(shí)現(xiàn)水資源供需平衡。

山西省水資源安全評估值為0.69，屬于“安全”等級。對于整個山西省水資源安全提升來說，需要有針對性地采取以下措施提高山西省水資源安全：1）堅(jiān)持“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)”的原則，嚴(yán)格控制用水總量，優(yōu)化水資源配置方案，實(shí)現(xiàn)水資源供需平衡。2）用足黃河水，以充分壓采地下水。水利部黃委會于2019 年2 月以黃水調(diào)函〔2019〕21 號文明確山西黃河干流耗水指標(biāo)28.03 億m3。2020 年山西省黃河干流實(shí)際取水量13.35 億m3，還有很大的用水空間。3）提高非常規(guī)水回用率，加大生態(tài)修復(fù)治理力度，落實(shí)地下水超采治理措施，來降低水生態(tài)安全風(fēng)險。

4 結(jié)論及建議

根據(jù)對山西省各地市水資源安全評估結(jié)果可見，太原市和運(yùn)城市評估結(jié)果為基本安全，臨汾市為非常安全，剩余8 個地市評價結(jié)果均為安全，但就目前來講，各地市的水資源安全程度距離安全的界限還有一定的距離。從實(shí)際分析來看，山西省水資源安全問題，除受地理位置和水資源條件的影響之外，主要是由于在水資源開發(fā)利用中缺乏統(tǒng)一有效的管理體制和保護(hù)措施，水資源開發(fā)模式不合理以及水資源的有效利用率低等原因造成的，因此要提高山西省水資源安全狀況，必須建立切實(shí)有效的水資源安全保障措施，保證水資源系統(tǒng)的良性循環(huán)和社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

本文提出的水資源安全評估是以地市為單位進(jìn)行的，在實(shí)際各縣（區(qū)、市）水資源管理工作中，還需要結(jié)合實(shí)際情況對措施進(jìn)行調(diào)整。比如臨汾市水資源安全評估結(jié)果為“非常安全”，地下水超采程度在安全閾值范圍內(nèi)，但是根據(jù)山西省水利廳文件晉水資源〔2020〕162 號文，臨汾市的侯馬市、曲沃縣、翼城縣、襄汾縣以及浮山縣屬于地下水超采區(qū)，需要暫停新增取水許可，并進(jìn)行地下水超采區(qū)綜合治理。同時需要說明的是，本文中提出的提高水資源安全的措施只是短期內(nèi)提升水資源安全的最優(yōu)提升方向，當(dāng)水資源安全評估結(jié)果發(fā)生明顯變化時，需要重新判定提升方向。